《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

五、综合应用题
跨学科融合阅读短文，回答问题。
人工心肺
心脏就像发动机，为人体输送氧气与营养提供动力。心动过缓时，医生会将心脏起搏器植入人体内辅助心脏正常工作。起搏器是一种电子装置，它产生的电脉冲(周期性变化的电流)刺激心脏收缩，从而提高心率，频率适应性起搏器能根据患者的活动情况调整起搏频率(起搏频率是指起搏器每分钟发放电脉冲的次数)。
体外膜肺氧合(简称ECMO)技术挽救了许多危重患者的生命。如图13-综-14甲所示，ECMO技术的原理是将体内的血液引出体外，经过人工心肺旁路氧合后注入病人体内，起到部分心肺替代作用。为使病人维持正常体温，需用热交换器对流入人体的血液进行加热。ECMO的工作电压与家庭电路电压相同，如果使用中短时停电，可振动如图13-综-14乙所示的摇把，维持血液循环。血液的比热容为$0.85 × 10^3\ J/(kg · ° C)$，密度为$1.05 × 10^3\ kg/m^3$；人体组织的比热容与水相当，为$4.2 × 10^3\ J/(kg · ° C)$。

(1)心动过缓时，血液流速变慢，血液的动能会变小。
(2)血液经热交换器加热后使病人维持正常体温，这是利用热传递的方式使人体的内能增加。
(3)体重为50\ \kg的佩戴频率适应性起搏器的患者从一楼上到四楼时(楼房层高$3\ m$)，该患者克服重力做功为4500J。$(g = 10\ N/kg)$
(4)图乙中，摇把属于省力(选填“省力”或“费力”)杠杆。
(5)在一次抢救中使用ECMO技术，每过点血流量为$5\ L/min$，则每分钟流过的血液质量为5.25$kg$；若要将血液的温度升高$8° C$，则血液每分钟需要从热交换器吸收的热量为$3.57×10^{4}$J。

答案：
(1)小
(2)热传递
(3)4500
(4)省力$ (5)5.25 3.57×10^{4}【$解析】
(1)血液流速变小，质量一定的情况下，动能变小；
(2)血液经热交换器加热后使病人维持正常体温，是利用热传递的方式使人体的内能增加的；
(3)患者克服重力做功W=Fs=Gh=50kg×10N/kg×3m×3=4500J；
(4)图乙中，摇把是轮轴的大轴，所以属于省力杠杆；
(5)每分钟流过的血液体积V=血流量×时间$=5L/min×1min=5L=5×10^{-3}m^{3}，$质量$m=ρV=1.05×10^{3}kg/m^{3}×5×10^{-3}m^{3}=5.25kg；$血液每分钟需要从热交换器吸收的热量$Q=cmΔt=0.85×10^{3}J/(kg·℃)×5.25kg×8℃=3.57×10^{4}J。$