Question

由于生态环境的破坏和不良生活习惯，出现了罕见的“SARS”疫情．面对突如其来的灾害，举国上下，万众一心，科学防治，战胜“非典”．
①SARS病毒可通过空气传播．当我们吸气时，胸部扩张，胸内肺泡跟着扩张，于是肺的容积增大，肺内空气压强______，______使含SARS病毒的空气经鼻腔、气管进入肺中；呼气时，胸部收缩，肺的容积减小，肺内含SARS病毒的空气压强______，其中一部分经气管、鼻腔排出体外，还有一部分经痰液排出，SARS病毒等通过痰液______又回到空气中．
②SARS患者治疗中由于呼吸功能障碍而启用应急系统，Puritan-Bennett 700型急救机电源铭牌部分数据如下表：

交流电源	220V 1.3A  正常工作时接地泄漏电流＜50μA（整机）
内置电池	24V 7Ah   平均工作电流2.8A（呼吸频率15次/min）

使用交流电源时该机的额定输入功率多大？若突然停电而使用内置电池，它最多可放出多少电荷量？该电池维持患者正常呼吸的工作时间约多长？
③现需将电能输送到SARS病人隔离区．若使用相同的输电线，输送相同的电功率，从减少输电线上的电能损失、确保供电来看，在500kV和110kV高压输电方案中，应选用哪种输电方案？所选方案的电能损失为另一方案的百分之几？
④武汉大学现代病毒学研究中心在P3实验室已拍摄到SARS病毒侵害人体细胞的全过程．若裸眼可看清直径0.1mm的微粒，用放大倍数为20的放大镜可看到人体细胞，试估算人体细胞直径的大小．
⑤通过体育锻炼增强体质是“科学抗非”的有效途径，肺活量是身体素质的重要生理指标．如图所示是一种测定肺活量的实用方法，图中A为倒扣在水中的开口薄壁圆筒，测量前排尽其中的空气．测量时，被测者吸足空气，再通过B尽量将空气呼出，呼出的空气通过导管进入A内，使A浮起．测出圆筒质量为m，横截面积为S，筒底浮出水面的高度为H，大气压强为p，此时圆筒内气体体积V为多大？压强p为多大？

Answer

①一定质量的气体体积减小时、压强增大，体积增大时、压强减小；物质从液态变为气态叫汽化，有蒸发和沸腾两种方式；
②知道交流电源的电压和输入电流，利用P=UI求输入功率；内置电池为7Ah，即能最多可放出的电荷量，利用电流定义式求电池维持患者正常呼吸的工作时间；
③采用高压输电，输送相同的电功率，输送电流减小，利用W=I2Rt比较损失电能多少；
④利用题目中告诉的裸眼能够看清的最小距离和凸透镜放大的倍数，即可估算出人体细胞直径的大小；
⑤由于圆筒所受重力与所受浮力大小相等，根据阿基米德原理求出圆筒排开水的体积，则圆筒内气体的体积等于露出水面的体积加上浸入水中的体积（排开水的体积）；
如图，知道圆筒排开水的体积，可求圆筒浸入的深度h水，则当圆筒浮于水中稳定后，圆筒内气体的压强等于大气压加上h水水深产生的压强．
【解析】
①当我们吸气时，胸部扩张，胸内肺泡跟着扩张，于是肺的容积增大，肺内空气压强减小，大气压使含SARS病毒的空气进入肺中；
呼气时，胸部收缩，肺的容积减小，肺内含SARS病毒的空气压强增大，其中一部分经气管、鼻腔排出体外，还有一部分经痰液排出，通过痰液的蒸发又回到空气中．这样，SARS病毒通过空气传播．
②额定输入功率：
P=UI=220V×1.3A=286W，
放出的电荷量：
Q=7Ah=7A×3600s=25200C，
∵I=，
∴正常工作时间
t===9000s=2.5h；
③选用500kV方案．
设输电线的电阻为R，输送相同的电功率，
用500kV方案输电：输电电流I=，消耗电能W=（I）2Rt=（）2Rt；
用110kV方案输电，输电电流I′=，消耗电能W′=（I′）2Rt=（）2Rt；
=（）2Rt：（）2Rt=4.84%；
④由题意知，人的裸眼能够看清直径为0.1mm的微粒，当人体细胞的放大20倍时，人体能够看清楚，即人体细胞放大20倍后长度为0.1mm，由此可知人体细胞的直径为：d==0.005mm=5×10-6m；
⑤设水的密度为ρ水，由于圆筒所受重力与所受浮力大小相等，则：
mg=ρgV排，
V排=，
h水===，
圆筒内气体的体积：
V=HS+，
圆筒浮于水中稳定后，圆筒内气体的压强：
p=p+ρ水gh水=p+ρ水g=p+．
故答案为：①减小，大气压，增大，蒸发；
②该机的额定输入功率为286W，它最多可放出7Ah的电荷量，该电池维持患者正常呼吸的工作时间约2.5h；
③现应选用500kV方案，该方案的电能损失为另一方案的4.84%；
④人体细胞直径的大小为5×10-6m；
⑤此时圆筒内气体体积V为HS+，压强p为p+．