Question

【题目】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）心肺机的一个功能是用“电动泵”替代心脏博动，推动血液循环，原理如图所示。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_____（选填“N”或“S”）极，活塞将向右运动，“动力泵”处于_____（选填“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，试求人体需从“热交换器”吸收的热量_______。（设病人质量为60kg，人体比热容与水相当为c＝4.2×103J/（kg℃））

（3）正常人在静息状态下，每分钟人体心脏能以1.6×105Pa的平均压强将体积6000mL的血液压出心脏，送往人体各部位。求此状态下“电动泵”替代心脏推动血液循环的输出功率________。

Answer 1

【答案】N 送血 5.04×106J 16W

【解析】

（1）当线圈中的电流从a流向b时，由安培定则可知，线圈的左端为N极，与磁铁N极相排斥，活塞在排斥力的作用下将向右运动；此时阀门K1打开，K2关闭，“动力泵”处于送血状态。

（2）人体吸收的热量：

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

（3）心脏每分钟做的功：

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

心脏的平均功率：。