閲讀材料,回答問題.人工心臟泵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...
問題詳情:
閲讀材料,回答問題.
人工心臟泵
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*是該裝置的示意圖,線圈AB固定在用某種金屬材料製成的活塞柄上,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,將血管放置於兩磁極之間,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的數值如表所示.
血管橫截面積與正常值的倍數n | 1.00 | 0.90 | 0.80 | 0.75 | 0.60 |
主動脈內血液勻速流動的速度V/ms﹣1 | 0.180 | 0.200 | 0.225 | 0.240 | 0.300 |
(1)*圖中,當線圈中的電流從B流向A時,活塞向 (選填“左”或“右”)運動,血液從 (選填“S1流出”或“S2流入”).
(2)線圈AB所固定的活塞柄適宜用下列哪種金屬材料製作
A.銅 B.鐵 C.銀 D.鋁合金
(3)血管中有血液流過時,電磁血流計能檢測到微弱的電流,從能量轉化的角度分析,這是 能轉化為 能的過程.
(4)若某次測得血液勻速流動的速度為0.2m/s,血流量為10﹣4m3/s,則對應血管的橫截面積為 m2.
(5)當心髒主動脈血管的橫截面積變化時,其血液仍勻速流動,則推動血液流動的功率P與下列哪一選項成正比?
A.n B. C.n2 D..
【回答】
(1)右;S1流出;(2)B;(3)機械;電;(4)5×10﹣4;(5)D.
試題分析:(1)由右手螺旋定則可知電磁鐵的磁極,由磁極間的相互作用可知活塞的移動方向,則可知血液的流動方向;
(2)根據題意,明確通電時線圈與活塞柄組成的系統相當於電磁鐵,據此可判斷活塞柄適合的材料;
(3)血液流動就會有微弱電流流過儀表顯示出血流速度,故原理與發電機原理相似,將機械能轉化為電能;
(4)感應電流的方向與導體運動的方向和磁場方向有關;根據題中的血流速度和血流量,求出管的橫截面積;
(5)根據血管橫截面積前後變化的定量關係,結合前面列出的等式,再由功率公式P=Fv可列式,聯立成方程組,就可求出*.
解:
(1)當線圈中的電流從B流向A時,由右手螺旋定則可知,螺線管左端為N極,此時同磁極相互排斥,故活塞右移,S1打開,S2閉合,血液從S1流入;
(2)根據題意可知,通電時線圈與活塞柄組成的系統相當於電磁鐵,因此活塞柄適合的材料鐵,這樣可使電磁鐵的磁*增強;
(3)血液流動就會有微弱電流流過儀表顯示出血流速度,因此其原理相當於發電機,將機械能轉化為電能;
(4)已知v=0.2m/s,血流量為10﹣4 m3/s,所以血管的橫截面積:
S===5×10﹣4m2;
(5)要保*血液勻速運動,則有:f=F=kv,
v=m/s,
由功率公式可得:P=Fv=kv2=k(m/s)2=W;
故推動血液流動的功率P與成正比,即選項D正確.
故*為:(1)右;S1流出;(2)B;(3)機械;電;(4)5×10﹣4;(5)D.
【點評】本題為物理知識在生產生活中的應用題,題目中給出了必要的信息,應注意提取有用信息並結合相關物理知識求解,關鍵是從大量文字材料中抓住核心信息,考查學生基本的學習能力;此題是一道綜合*的難題.
知識點:九年級下
題型:綜合題