Question

14．阅读材料，回答问题．

       血液是人体输送氧气与营养的主要载体，心脏就像发动机，为这一输送提供了动力．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环．如图甲是该装置的示意图，阀门S₁只能向外开启，S₂只能向内开启．
      手术时，还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积），其示意图如图乙所示，使用时，将血管（圆柱形）放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度．
      某实验小组用电磁血流计研究血管中血流速度与n的关系．n为病人心脏血管横截面积与正常人心脏血管横截面积的比值，测得病人心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表．

n	1.00	0.90	0.80	0.75	0.60
v/ms-1	0.180	0.200	0.225	0.240	0.300

研究表明，血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化，且血液匀速通过血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv，k为常数，血管横截面积越小，血液流速越快，受到的阻力越大，心脏的负担就越重．
（1）甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，活塞向左（选填“左”或“右”）运动，在抽血（选填“抽血”或“送血”）．
（2）某次测量时，电流流过仪表显示电流为2mA，电阻R的阻值为100Ω，ab间电压为0.2V，电磁血流计的原理与发电机（选填“电磁铁”、“电动机”、“发电机”）的原理相似，利用电磁流量计不可以（可以/不可以）测量某食用油管道中油的流量．
（3）由材料信息并类比速度的定义过程可知，血流量=vS（写出表达式），若某次测得血流速度为0.1m/s，血流量为5×10^-5 m³/s，则对应血管的横截面积为5×10^-4m²．
（4）心脏主动脉血管的横截面积变化时，心脏推动血液流动的功率P随n的变化而变化．若当n=1时，心脏推动血液流动的功率P=P₀，则当n=0.25时，心脏推动血液流动的功率P=16P₀．
（5）交警常根据司机呼出的气体检测血液中的酒精含量，检测原理如图丙所示，电流表示数反映酒精浓度大小，R₀为定值电阻，D为陶瓷气敏传感器，其电阻的倒数$\frac{1}{R}$与气体中酒精蒸气浓度c的关系如图丁所示，则当气体中酒精蒸气的浓度减小时，气敏传感器两端电压将增大（选填“增大”或“减小”）；若电池用久后电压减小，将会使测得的酒精浓度偏小（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）由右手螺旋定则可知电磁铁的磁极，由磁极间的相互作用可知活塞的移动方向，则可知血液的流动方向；由题意可知K₁只能向外开，K₂只能向里开，故可知血的流动方向只能是K₂进，K₁出；
（2）根据欧姆定律即可求出电压，血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度，能量：机械能转化为电能，故原理与发电机原理相似；
血液是导体，食用油是绝缘体；
（3）根据题中的血流速度和血流量，求出管的横截面积；
（4）先根据表中数据得出n与v的关系，然后根据f=kv和P=Fv判断功率与速度的关系，从而得出功率与n的关系；
（5）由电路图可知，定值电阻与传感器的电阻串联，电流表测量电路中的电流；根据题意可知酒精气体传感器的电阻与酒精气体浓度成反比即酒精气体的浓度越大传感器的电阻越小，由欧姆定律可知电路中的电流的变化、定值电阻两端电压的变化，再由串联电路的电压特点可知传感器两端的电压；
若电池用久后电压减小，根据欧姆定律可知电路电流的变化，根据酒精气体传感器R的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比可知R的电阻的变化．

解答 解：（1）当线圈中的电流从A流向B时，由右手螺旋定则可知，螺线管左端为S极，此时名磁极相对，故活塞左移，K₂打开，K₁关闭，故处于抽血状态．
（2）根据I=$\frac{U}{R}$可得：
电压U=IR=2×10^-3A×100Ω=0.2V；
血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度，其原理是电磁感应，故原理与发电机原理相似．
由于电磁流量计是将血液当作导体来进行测量的，而食用油是绝缘体，因此利用电磁流量计不可以测量某食用油管道中油的流量；
（3）根据材料可知：血流量=vS，
所以血管的横截面积S=$\frac{血流量}{v}$=$\frac{5×1{0}^{-5}{m}^{3}/s}{0.1m/s}$=5×10^-4m²；
（4）由f=kv和P=Fv可知，心脏推动血液流动的功率P=kv²，故P与速度的平方成正比，而n与v成反比，因此P与n的平方成反比；
故n=1时，心脏推动血液流动的功率P=P₀，则当n=0.25时，心脏推动血液流动的功率P=$\frac{1}{{n}^{2}}$P₀=$\frac{1}{0.2{5}^{2}}$=4²P₀=16P₀．
（5）由图丙可知，定值电阻与传感器的电阻串联，电流表测量电路中的电流，由图丁可知：酒精气体传感器R的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，即酒精气体传感器的电阻与酒精气体浓度成反比，所以当气体中酒精蒸气的浓度减小时，酒精气体传感器的电阻变大，根据I=$\frac{U}{R}$可知电路电流变小，则定值电阻两端的电压越小；由于串联电路中总电压等于各分电压之和，所以传感器两端的电压增大；
若电池用久后电压减小，根据I=$\frac{U}{R}$可知电路电流变小，酒精气体传感器R的电阻偏大，则会使测得的酒精浓度偏小．
故答案为：（1）左；抽血；
（2）发电机；不能；0.2；
（3）V/t； 5×10^-4m²；
（4）16P₀；
（5）增大；偏小．

点评 本题为物理知识在生产生活中的应用题，题目中给出了必要的信息，应注意提取有用信息并结合相关物理知识求解，关键是从大量文字材料中抓住核心信息，考查学生基本的学习能力；此题是一道综合性的难题．