Question

【題目】醫(yī)生對(duì)病人進(jìn)行腦部手術(shù)時(shí)，需要將體溫降至合適的溫度。準(zhǔn)備手術(shù)之前，病人的心肺功能開(kāi)始由心肺機(jī)取代。

（1）心肺機(jī)的一個(gè)功能是用“電動(dòng)泵”替代心臟博動(dòng)，推動(dòng)血液循環(huán)，原理如圖所示。將線圈ab纏繞并固定在活塞一端，利用其與固定磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)電動(dòng)泵中的活塞，使血液定向流動(dòng)；閥門(mén)K1、K2都只能單向開(kāi)啟，反向則封閉管路。當(dāng)線圈中的電流從a流向b時(shí)，線圈的左端為_____（選填“N”或“S”）極，活塞將向右運(yùn)動(dòng)，“動(dòng)力泵”處于_____（選填“抽血”或“送血”）狀態(tài)。

（2）心肺機(jī)的另一個(gè)功能是用“熱交換器”進(jìn)行熱量交換，通過(guò)血液循環(huán)調(diào)節(jié)體溫。經(jīng)監(jiān)測(cè)，病人體溫由17℃上升至正常體溫37℃歷時(shí)1h。在這段時(shí)間內(nèi)，假設(shè)人體所需熱量完全由熱交換器提供，且不計(jì)人體散熱，試求人體需從“熱交換器”吸收的熱量_______。（設(shè)病人質(zhì)量為60kg，人體比熱容與水相當(dāng)為c＝4.2×103J/（kg℃））

（3）正常人在靜息狀態(tài)下，每分鐘人體心臟能以1.6×105Pa的平均壓強(qiáng)將體積6000mL的血液壓出心臟，送往人體各部位。求此狀態(tài)下“電動(dòng)泵”替代心臟推動(dòng)血液循環(huán)的輸出功率________。

Answer 1

【答案】N 送血 5.04×106J 16W

【解析】

（1）當(dāng)線圈中的電流從a流向b時(shí)，由安培定則可知，線圈的左端為N極，與磁鐵N極相排斥，活塞在排斥力的作用下將向右運(yùn)動(dòng)；此時(shí)閥門(mén)K1打開(kāi)，K2關(guān)閉，“動(dòng)力泵”處于送血狀態(tài)。

（2）人體吸收的熱量：

Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg℃）×60kg×（37℃﹣17℃）＝5.04×106J，

（3）心臟每分鐘做的功：

W＝FL＝pSL＝pV＝1.6×105Pa×6000×10﹣6m3＝960J，

心臟的平均功率：。