Question

4．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)的功能之一是用“電動(dòng)泵”替代心臟博動(dòng)，推動(dòng)血液循環(huán)．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N極，活塞將向右運(yùn)動(dòng)，“動(dòng)力泵”處于送血（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，試求熱交換器所做的有用功．【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•℃）】

Answer 1

分析 （1）由磁極間的相互作用可知活塞的移動(dòng)方向，則可知血液的流動(dòng)方向；
（2）知道人體的初溫和末溫、比熱容、質(zhì)量，利用吸熱公式求人體吸熱，即熱交換器所做的有用功．

解答 解：（1）已知當(dāng)線圈中的電流從a流向b時(shí)，線圈的左端為N極，此時(shí)同名磁極相對(duì)，故活塞右移，閥門K₁、K₂都只能單向開(kāi)啟，此時(shí)K₂關(guān)閉，K₁打開(kāi)，故處于送血狀態(tài)．
（2）Q=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×60kg×（37℃-17℃）
=5.04×10⁶J，
W_有用=Q=5.04×10⁶J．
故答案為：（1）右；送血；（2）熱交換器所做的有用功為5.04×10⁶J．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了熱量的計(jì)算、磁極間的作用規(guī)律，涉及到物理知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用，有難度．