医生对病人进行脑部手术时,需要将体温降至合适的温度.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”替代心脏博动,推动血液循环.如图所示,将线圈ab缠绕并固定在活塞一端,利用其与固定磁铁之间的相对运动,带动电动泵中的活塞,使血液定向流动;阀门K1、K2都只能单向开启,反向则封闭管路.当线圈中的电流从a流向b时,线圈的左端为N极,活塞将向 ________运动,“动力泵”处于 ________(填“抽血”或“送血”)状态.
(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1h.在这段时间内,假设人体所需热量完全由热交换器提供,且不计人体散热,试求热交换器所做的有用功.设病人质量为60kg,人体比热容与水相当为c=4.2×103J/(kg?℃)
试题答案
解:(1)当线圈中的电流从a流向b时,线圈的左端为N极,与磁铁N极排斥,活塞将向右运动,阀门K1、K2都打开,“动力泵”处于 送血状态;
(2)Q=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg?℃)×60kg×(37℃-17℃)
=5.04×106J,
W有用=Q=5.04×106J.
故答案为:(1)右,送血;
(2)热交换器所做的有用功为5.04×106J.
试题解析
(1)根据同名磁极相互排斥,得出活塞向哪运动,选择送血还是抽血;
(2)知道人体的初温和末温、比热容、质量,利用吸热公式求人体吸热,即热交换器所做的有用功.
点评:本题综合考查了热量的计算、磁极间的作用规律,涉及到物理知识的实际运用,有难度.
