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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固定在用某种金属材料制成的活塞柄上,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。

(1) 甲图中,当线圈中的电流从B流向A时,活塞向(选填“左”或“右”)运动;
(2) 线圈AB所固定的活塞柄适宜用下列哪种金属材料制作( ) A. B. C. D. 铝合金
(3) 电磁血流计的原理与(选填“电动机”或“发电机”)的原理相似;
(4) 若某次测得血液匀速流动的速度为0.2m/s,血流量为10-4m3/s,则对应血管的横截面积为m2
【考点】
安培定则; 电磁铁的构造和原理; 发电机的构造和原理;
【答案】

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汽车再生制动器

目前汽车刹车器均采用油压制动,油压制动刹车时消耗的机械能以内能形式排放掉,形成能源的浪费.现有一种汽车再生制动器,能把汽车制动时消耗的部分机械能转化为电能而储存起来,有效地利用了能量.这种制动器有个重要参数叫“储能效率”,储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止运动的过程中,将机械能转化为电能的效率.

实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力,仍需要与油压制动器配合使用,产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求,若某汽车以20km/h的速度行驶,刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如表:

时间t/s

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

再生刹车阻力f/×103N

8.0

8.1

8.4

9.0

10.0

10.0

10.0

7.5

5.0

(1) 油压制动刹车时消耗的机械能转化为内能,而这些内能却不能再次转化为汽车的机械能,说明能量的转移和转化具有 性;汽车再生制动器中将机械能转化为电能的装置是 (电动机/发电机).

(2) 某次汽车正常行驶时的机械能为3.75×105J,

 ①若关闭发动机,直至停止运动,有1.5×105J的机械能车化为内能,则该汽车的储能效率是  .

 ②若制动时油压制动器与再生制动器同时工作,产生的内能将 (大于/小于/等于)1.5×105J.

(3) 在图中作出汽车刹车时再生制动器0~1.0s内产生的刹车阻力随时间变化的图象.

(4) 如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104N,由图象可知t=0.7s时,油压制动器需提供 N的刹车阻力.

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