Question

11．閱讀短文，同答問題：
電磁流量計
流量指的是液體在單位時間內通過某橫截面的體積，電磁流量計是用來檢測導電液體流量和流速的儀表．
圖甲是用來檢測血流速度和血流量的電磁流量計，又稱電磁血流計．使用時，將血管放置于兩磁極之間，金屬電極a、b與血管壁接觸，儀表與口a、b相連．血液在血管中流動時，a、b間就會有電壓，電流流過儀表從而顯示出血流速度和流量．
某實驗小組用電磁血流計研究血管中血流速度與n的關系．n為病人心臟血管橫截面積與正常人心臟血管橫截面積的比值，測得病人心臟主動脈血管內血液勻速流動的速度v與n的數值如下表，

n	1.00	0.90	0.80	0.75	0.60
v/（m•s-1）	0.180	0.200	0.225	0.240	0.300

研究表明，當血液在管內流動時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv，k為常數，血管橫截面積越小，血液流速越快，受到的阻力越大，心臟的負擔就越重．

（1）電磁血流計的原理與下列哪個裝置的工作原理相同C

（2）電磁流量計上的儀表是由電流表改裝的，改變血流方向和調換兩磁極的位置，流過儀表電流的方向不變（選填“不變”或“改變”），利用電磁流量計不可以（可以/不可以）測量某食用油管道中油的流量．
（3）某次測量時，電流流過儀表顯示電流為3mA，電阻R的阻值為120Ω，ab間電壓為0.36V．
（4）在圖乙中畫出v與n的關系圖象．
（5）若某人心臟主動脈血管的橫截面積為正常人的0.85倍時，血管內血液勻速流動的速度應為0.212m/s，若某次測得血流速度為0.2m/s，血流量為10^-4m³/s，則管子的橫截面積為5×10^-4m²．
（6）心臟主動脈血管的橫截面積變化時，心臟推動血液流動的功率P隨n的變化而變化．若當n=1時，心臟推動血液流動的功率P=P₀，則當n=0.5時，心臟推動血液流動的功率P=4P₀．

Answer 1

分析 （1）由圖甲可知電路中沒有電源，將血管放置于兩磁極之間，當血液在血管中流動時有電流流過儀表，說明電磁血流計的原理是電磁感應；
（2）①根據電壓表、電流表的正確使用確定電磁流量計中儀表的類型；
②根據影響感應電流的方向確定流過儀表電流的方向是否改變；
③血液是導體，食用油是絕緣體；
（3）知道電路的電流和電阻，根據歐姆定律求出ab間的電壓；
（4）根據心臟主動脈血管內血液勻速流動的速度v與n的數值，描點連線即可；
（5）①首先根據血液是勻速流動，說明受力平衡，即血壓產生的壓力等于阻力，可以列出在正常情況和血管變細兩種情況下的等式；然后根據兩種情況下，血管在相同時間內流過的血液量不變，列出等式，求出血流速度；
②根據題中的血流速度和血流量，求出管的橫截面積；
（6）先根據表中數據得出n與v的關系，然后根據f=kv和P=Fv判斷功率與速度的關系，從而得出功率與n的關系．

解答 解：（1）由圖甲可知電路中沒有電源，將血管放置于兩磁極之間，當血液在血管中流動時有電流流過儀表，則電磁血流計的原理是電磁感應；
A．該裝置說明了通電導體周圍有磁場，故A不符合；
BD．電路圖有電源，驗證通電導體在磁場中受力的實驗，故BD不符合；
C．電路中沒有電源，是驗證閉合電路的一部分導體切割磁感線時產生感應電流，是電磁感應現象實驗，故C符合；
（2）①由電路圖可知，儀表串聯在電路中，則儀表是電流表改裝而成的；
②因電流方向與磁極方向、導體運動的方向有關，所以改變血流方向和調換兩磁極的位置，流過儀表電流的方向不變；
③電磁流量計是將血液當作導體來進行測量的，而食用油是絕緣體，因此利用電磁流量計不可以測量某食用油管道中油的流量；
（3）由I=$\frac{U}{R}$可得，ab間的電壓：
U_ab=IR=3×10^-3A×120Ω=0.36V；
（4）先根據表中數據描點，然后用平滑曲線連接起來，如下圖所示：

（5）①由題意可知，正常的血流速度v=0.18m/s，要使流過的液體相等，則有：Sv=S′v′，
則變細后的血液的流速v′=$\frac{S}{S′}$v=$\frac{1}{0.85}$×0.18m/s≈0.212m/s；
②已知v=0.2m/s，血流量為10^-4 m³/s，
所以血管的橫截面積S=$\frac{血流量}{V}$=$\frac{1{0}^{-4}{m}^{3}/s}{0.2m/s}$=5×10^-4m²；
（6）根據表中數據可知，n與v的乘積不變，因此n與v成反比；
由f=kv和P=Fv可知，心臟推動血液流動的功率P=kv²，故P與速度的平方成正比，而n與v成反比，因此P與n的平方成反比；
故n=1時，心臟推動血液流動的功率P=P₀，則當n=0.5時，心臟推動血液流動的功率P=$\frac{1}{{n}^{2}}$P₀=2²P₀=4P₀．
故答案為：
（1）C；
（2）電流；不變；不可以；
（3）0.36；
（4）如上圖所示；
（5）0.212；5×10^-4；
（6）4P₀．

點評 本題為物理知識在生產生活中的應用題，題目中給出了必要的信息，應注意提取有用信息并結合相關物理知識求解，關鍵是從大量文字材料中抓住核心信息，考查學生基本的學習能力；此題是一道綜合性的難題．