题文

医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度，准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代。 （1）心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用与固定磁铁之间的相对运动．带动电动泵中的活塞，抽送血液．图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路 ①当电动泵工作时，血液从阀门________抽进，从阀门______送出， ②当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为_________极，活塞处于_________状态（填“抽血”或“送血”）． ③在抽送血液的过程中，电动泵将_________能转化为_________能． （2）心肺机的另一个功能是用“热交换器”进行热量交换，通过血液循环调节体温．经监测，病人体温由17℃上升至正常体温37℃历时1小时．在这段时间内，假设人体所需热量完全由热交换器所提供，试求热交换器消耗的功率，设病人质量为75 kg，人体组织的比热容与水相当，为c=4.2× 103J／（kg．℃）．

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）①K2；K1 ②N或北；送血 ③电；机械 （2）在时间t=l h=3 600 s内，热交换器提供的热量为Q=cm（t2一t1） =4.2×103 J/（kg.℃）×75 kg×（37℃-17℃） =6.3×106 J，热交换器消耗的功率P=Q/t =6.3×106J/3600 s=1750 W。

据专家权威分析，试题“医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度，准备手..”主要考查你对  功率的计算，安培定则（右手螺旋定则），能量转移和能量转化  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功率的计算安培定则（右手螺旋定则）能量转移和能量转化

考点名称：功率的计算

• 功率的计算公式：
  （1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
  （2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

• 公式法计算功率：
       运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
  例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：
  
  (1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
  (2)铁明克服重力做功是多少?
  (3)铁明做功的总功率多大?
  解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
  （1）0.24m/s
  （2）
  （3）
  
  例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ_海水=1．03×10³kg／m³。
  (1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
  (2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m³，密度为2.7×10³kg/m³的物体静止不动，求该力的大小。
  (3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。
  
  解析：（1）由液体压强公式得，，
  （2）物体在水下受平衡力的作用，则
  则
  （3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
  P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
  答案：（1）7.21×10⁵Pa（2）334N（3）87.5W

考点名称：安培定则（右手螺旋定则）

• 安培定则内容：
  通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；
  通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。