Question

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 机械能．
（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75kg，人体组织的比热容与水相当，为c=4.2×10³J/．

Answer 1

【答案】分析：（1）①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；
③电动泵消耗电能转化为血液的机械能；
（2）由比热公式可求得人需要的能量，由功率公式可求得功率．
解答：解：（1）
①因阀门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．故血只能由K₂流入从K₁送出
②由右手螺旋定则可知，螺线管左端为N极，此时同名磁极相对，故活塞右移，K₂关闭，K₁打开，处于送血状态；
③在抽血和送血过程中，电机消耗了电能，增加了机械能；
（2）在时间t=1h=3600s内，热交换器提供的热量为
Q=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×75kg×（37℃-17℃）=6.3×10⁶J
热交换器消耗的功率==1750W；
答：（1）①K₂，_K1；②N（北），送血；③电，机械；（2）热交换器功率为1750W．
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．