Question

【题目】人工心脏泵

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，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动，活塞筒通过阀门与血管相通，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。

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，受到的阻力与血液的流速成正比。当血管横截面积为正常值的n倍时，测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表所示。

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

（1）甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，活塞向______（选填“左”或“右”）运动，血液从_____（选填“S1流出”或“S2流入”）。

（2）图乙电磁血流计中若仅调换两磁极的位置，则流过仪表电流的方向将________（选填“不变”或“相反”），若某次测得血流速度为0.2m/s，血流量为10﹣4m3/s，则对应血管的横截面积为________ m2。

（3）若某人心脏主动脉血管的横截面积为正常值的0.7倍时，血管内血液匀速流动的速度应为________ m/s。

（4）当心脏主动脉血管的横截面积变化时，其内血液匀速流动，推动血液流动的功率P与下列哪一选项成正比？答_______。

A. n B.n2 C. D.

Answer 1

【答案】左 S2流入 相反 5×10﹣4m2 0.257 D

【解析】

第一空．甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，线圈中电流方向正面向上，背面向下，根据安培定则可知，线圈右端为N极，左端为S极。根据磁极间的相互作用规律可知，此时活塞向左运动。

第二空．由图甲可看出，当活塞向左运动时，活塞筒内空间扩大，压强减小，血管内的血液要流进活塞筒。但由于阀门S1只能向外开启、S2只能向内开启，所以阀门S1关闭、S2打开，血液从S2流入。

第三空．图乙中，电极a和b、血管中血液、导线、仪表等构成闭合电路，血液流动时在磁场中做切割磁感线运动，所以电路中会产生微弱电流，从而仪表有示数，该装置原理为电磁感应。因产生的感应电流方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关，若仅调换两磁极的位置，血液流动方向不变，改变了磁场方向，则流过仪表电流的方向将相反。

第四空．若某次测得血流速度为0.2m/s，血流量为10﹣4m3/s。设时间为1s，则血液流过的距离为h=0.2m，血液流过的体积为V=10﹣4m3。将血管看作圆柱体，所以对应血管的横截面积为：

S===5×10﹣4 m2。

第五空．由表中数据可知，每组数据的n与v的乘积都为0.18（m/s），则说明v与n成反比例关系。设v=，则k=0.18（m/s）。当血管的横截面积为正常值的0.7倍时，即n=0.7时，血管内血液匀速流动的速度为：

v===0.257m/s。

第六空．因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，则设f=k′v。又因血液匀速流动时动力F等于阻力f，且v=，则：

P=Fv=fv= k′v=k′=，

因k′、k都为定值，则也为定值，所以由P=可知，功率P与成正比。故D正确。