Question

【題目】血液是人體輸送氧氣與營養的主要載體，心臟就像發動機，為這一輸送提供了動力．醫生給心臟疾病的患者做手術時，往往要用一種稱為“人工心臟泵”的體外裝置來代替心臟，以推動血液循環．如圖甲是該裝置的示意圖，線圈AB固定在用軟鐵制成的活塞柄上(相當于一個電磁鐵)，通電時線圈與活塞柄組成的系統與固定在左側的磁體相互作用，從而帶動活塞運動．活塞筒通過閥門與血管相通，閥門S1只能向外開啟，S2只能向內開啟．手術時，還需要利用電磁血流計來檢測血流速度和血流量(血流量指單位時間內通過血管橫截面的血液體積)，其示意圖如圖乙所示．使用時，將血管放置于兩磁極之間，兩金屬電極a、b與血管壁接觸，就會有微弱電流流過儀表顯示出血流速度．研究表明，血管內血流速度會隨血管橫截面積的變化而變化，且血液勻速通過血管時，受到的阻力與血液的流速成正比．當血管橫截面積為正常值的n倍時，測得心臟主動脈血管內血液勻速流動的速度v與n的數值如下表所示．

（1）甲圖中，當線圈中的電流從A流向B時，活塞向_____(左/右)運動，血液從____( S1流出/S2流入)．

（2）電磁血流計的原理與__________(電動機/發電機)的原理相似．

（3）圖乙中若僅調換兩磁極的位置，則流過儀表電流的方向將______ (不變/相反)，若某次測得血流速度為0.2m/s，血流量為10-4m3/s，則對應血管的橫截面積為______m2．

（4）若某人心臟主動脈血管的橫截面積為正常人的0.85倍時，血管內血液勻速流動的速度應為_____m/s．

（5）當心臟主動脈血管的橫截面積變化時，其內血液勻速流動，推動血液流動的功率P與下列哪一選項成正比？答：__________．

A．n B． C．n2 D．

Answer 1

【答案】左S2流入發電機相反5×10-40.212D

【解析】

(1)當線圈中的電流從A流向B時,由右手螺旋定則可知,螺線管左端為S極,此時異名磁極相互吸引,故活塞左移,S1關閉,S2打開,血液從S2流入；(2)由題意：“使用時，將血管放置于兩磁極之間，兩金屬電極a、b與血管壁接觸，就會有微弱電流流過儀表顯示出血流速度，所以電磁血流計的原理與發電機的原理相同；(3)已知v＝0.2m/s,血流量為104 m3/s，所以血管的橫截面積：S ＝5×104m2；由題意可知,正常的血流速度v＝0.18m/s,要使流過的血液體積相等,則有：Sv＝S′v′，則血管變細后的血液流速：v′v×0.18m/s0.212m/s；(4)要保證血液勻速運動,根據題意和表格數據可知：F＝f＝kv,vm/s，則推動血液流動的功率：P＝Fv＝kvv＝kv2＝k(m/s)2W，所以D正確。