临床医学《医用物理学》复习题及解答

《医用物理学》期末复习（一）、教材上要求掌握的例题及习题解答：第1章例1-2（P8）例1-3（P8）习题1（P31）1-7=1\*GB2⑴，=2\*GB2⑵由得：=3\*GB2⑶由得：由得：由得：加速度的方向与法向加速度方向的夹角非常小，近似沿半径指向圆心。1-8=1\*GB2⑴由、、得：则=2\*GB2⑵例2-1（P36）习题2(P46）2-5由连续性方程及得：取第2点处的水管位置为零势面，则由理想流体的伯努利方程有：而（为大气压强）2-9单位体积的粘性流体的伯努利方程为：则体积的粘性流体流动过程中克服粘性力所做的功为：而对水平均匀管有：习题3(P61)3-6气泡内的压强为：3-7做功为：压强差为：3-8气泡中压强为：3-10式中负号表示水银在毛细管中下降。例4-1（P64）例4-3（P76）习题4(P95)4-7=1\*GB2⑴；=2\*GB2⑵∵∴=3\*GB2⑶4-8=1\*GB2⑴；；=2\*GB2⑵∵；∴时，；；4-12=1\*GB2⑴∵∴波动方程为将代入波动方程得到P点的振动方程：=2\*GB2⑵4-13=1\*GB2⑴=2\*GB2⑵∵∴4-17=1\*GB2⑴观察者不动，声源向着观察者运动，则=2\*GB2⑵观察者不动，声源远离观察者运动，则4-19已知探头发射的超声波频率为，超声波在软组织中的传播速度为。入射时心脏壁运动相当于接收者运动，若该时刻心脏壁远离探头运动，其运动速度为，则心脏壁接收的频率为:；反射时心脏壁相当于声源，探头接收的频率为:，探头发射与接收的频率差为:，所以心脏壁的运动速度为:第五章P103均匀带电球面的场强P108例5-2习题5(P124)5-4(1)求圆心处的场强：建立如图坐标轴，电荷元的电量为，在O点产生的场强大小为：显然各个不同的在O点产生的场强的方向各不相同。把沿x、y轴分解有：由对称性知：则带电半圆环在O点产生的场强即（2）求圆心处的电势：在O点产生的电势为：则带电半圆环在O点产生的电势：5-5穿过闭合曲面S的电通量不变，S面上的P点的场强会发生改变。5-6设始终处在球面内的点为a，始终处在球面外的点为b，则由均匀带电球面的场强和电势公式：可得：带电橡皮球被吹大的过程中，a、b点的场强都不变；a点的电势减小，而b点的电势不变。5-12（1）求P点的电势：建立如图坐标轴，电荷元的电量为在P点产生的电势为：则带电直线在P点产生的电势为：(2)求P点的场强：在P点产生的场强为：显然各个不同的在P点产生的场强的方向都相同则带电直线在P点产生的场强为：5-14（1）求A、B两点的:电势：由均匀带电球面的电势分布：再根据电势叠加原理，可得A、B点的电势分别为：（2）求A、B两点的场强：由均匀带电球面的场强分布：再根据场强叠加原理，可得A、B点的场强分别为：（二）、补充复习题及解答：1、判断下列说法中正确与错误：1）质点做圆周运动时，若加速度方向与速度方向的夹角为钝角，则速率减小。（√）2）刚体的转动惯量与刚体的质量大小有关，与质量的分布也有关。（√）3）刚体的质量对转轴的分布越远，其转动惯量就越大。（√）4）做匀变速定轴转动的飞轮，其边缘一点的加速度方向是沿半径指向圆心。（×）5）刚体做匀减速定轴转动时，其边缘一点的切向加速度方向与线速度方向相同。（×）6）流体在等截面管中流动时，其压强与高度有关，因此心脏的血压随高度变化。（×）7）粘性液体在粗细均匀的水平管中做层流，从管中点1流到点2时，则两点的平均流速相等,即=（√）8）体积为V的粘性液体在粗细均匀的水平管中做层流，从管中点1流到点2时，两点的压强分别为p1、p2。则克服粘性力做的功为W=(P2-P1)V。（×）9）将细管插入润湿液体中，则细管中的液面成凹形的半球面。（×）10）当接触角为钝角时，液体不润湿固体，其附着力小于内聚力。（√）11）液体不润湿固体时，其接触角是180°。（×）12）表面张力系数为的水中有一直径为d的球形气泡，气泡内外压强差为。（√）13）毛细管的半径越小，不润湿液体在毛细管中上升的高度就越大。（×）14)两个同频率的简谐振动的合振动是简谐振动。（×）15)两个同方向、同频率的简谐振动的合振动一定是简谐振动。（√）16)物体做简谐振动时，动能和势能的大小随时间变化的规律是不相同的。（√）17）两个同方向、同频率的简谐振动的合振动，当相位差为时的合振幅为零。（×）18）驻波是两列振幅相同、相向传播的波叠加的合成波。（×）19）驻波中由于干涉而振动减弱的点是波节,驻波中两相邻的波节间的距离为。（√）20）声源做简谐振动时发出的声音是纯音，乐器发出的声音不是纯音，是乐音。（√）21）均匀带电球面内任一点P的场强为零、而电势不为零。（√）22）由高斯定理可知：均匀带电圆环在其圆心处产生的电场强度为零。（×）23）均匀带电圆环在其圆心处产生的电势等于零。（×）24）电场中某一点的电势都可用来计算。（×）25）当高斯面内的电荷在高斯面内移动时，通过该高斯面的电通量会发生变化。（×）26）当高斯面内的电荷在高斯面内移动时，高斯面上任一点的场强也会发生变化。（√）27）半径为R的球面外有一点电荷q,则通过该球面的电通量为。（×）28）在电场力的作用下负电荷总是从电势能小处向电势能大处运动。（×）29）当取无限远处电势为零时，则正点电荷的电场中各点电势一定都大于零。（√）30）高斯定理是静电场的基本规律，任意带电体的电场都可由高斯定理求出。（×）31）只有在某些具有对称性的电场中高斯定理才成立。（×）32)静电场力是保守力，静电场力对电荷作正功时，电荷的电势能减小。（√）33)面电荷密度为的无限大均匀带电平面的场强方向与带电平面垂直，场强大小为。（√）34)两面电荷密度分别为+和的均匀带电无限大平行平面间场强大小为，两平面外场强为0。（√）35）负电荷在电场力作用下总是从低电势能处向高电势能处移动。（√）2、一根质量为、长为的均匀细杆（如图），可绕通过其一端的光滑轴O在竖直平面内转动，转动惯量J=mL2/3。现使杆从水平位置由静止开始摆下，则A、杆摆下时其角加速度不变，即做匀变速定轴转动（×）B、在初始时刻杆所受到的重力矩等于mgL（×）C、杆摆下时其角加速度为，角速度为（√）D、杆由水平位置摆下来的过程中，重力矩是减小的（√）E、在初始时刻杆的角加速度等于零（×）F、杆摆到竖直位置时其角加速度为零，其端点A的切向加速度也为零。（√）G、杆摆下时其角加速度逐渐增大（×）H、杆由水平位置摆到竖直位置的过程中重力矩做的功为-mgL/2（×）I、杆摆下时其端点A的线速度。（√）J、杆摆到竖直位置时其端点A的加速度。（√）（此题中杆的角加速度、角速度、端点的速度、加速度的计算要求掌握方法，会推导。若杆的装置变为右图所示，又如何计算？，）3、如果通过任意封闭曲面的电通量为零，则A、该曲面内一定有电荷且电荷的代数和为零（×）B、该曲面内一定没有电荷（×）C、该曲面内一定没有电荷或所有电荷的代数和为零（√）D、该曲面上各点的场强均为零（×）E、该曲面上各点的场强均相等（×）F、该曲面上各点的场强一定不等于零（×）4、在一对等量同号点电荷连线的中点（取），下述结论正确的是：A．电场强度和电势均为零（×）B．电场强度和电势均不为零（×）C．电场强度为零，电势不为零（√）D．电场强度不为零，电势为零（×）5、在相距为2r、带电量为q的一对等量异号点电荷连线的中点（取），下述结论正确的是：A．电场强度为（×）B．电场强度为（√）C．电势为（×）D．电势为零（√）6、填空：1）质量为m、直径为d的匀质圆盘，,以ω0的初角速度绕通过圆盘中心的垂直轴转动，在外力矩作用下开始做匀减速转动，经过时间t停止转动。已知圆盘的转动惯量为。则圆盘所受的外力矩为()，时刻t0(t0<t)圆盘边缘的线速度为（）。答案：（）；（）2）花样溜冰演员作旋转表演时，当把双臂及腿迅速伸开时，则其转动惯量会（），而角速度（），从而达到改变身体旋转快慢的目的。这是应用了（）守恒定律。答案：（增大）；（减小）；（角动量）3）液体在管中做稳定流动，已知液体的密度为，大气压强为。在截面S1处压强比大气压强小，流速为v1，且截面S1处的高度比S2处低h，两处截面的面积比为。不计内摩擦，则在截面S2处的流速为（），S2处的压强为（）。答案：（5v1）；（）4）密度为、体积为V的粘性液体在管中作层流，已知管a处的截面积为S1、压强为，高度为h1；b处的截面积为S2、平均流速为、压强为，高度为h2,，则a处的平均流速=（），流体由a处流至b处时克服粘性力所做的功为（）。答案：（）；（）5）由连续性方程知，血液从动脉血管到毛细血管流速的变化是（），其主要原因是（）。答案：（逐渐变慢）；(毛细血管的总截面积比动脉血管的大)6）已知肥皂液的表面张力系数为，大气压强为P0。吹一个直径为d的球形肥皂泡所需做的功为（），此时肥皂泡内外压强差ΔP为()，肥皂泡内的压强P为()。答案：()；（）；（）7）表面张力系数为的水中有一半径为R的球形气泡，则气泡内外压强差为（）。答案：（）8）一个质量为0.20kg的物体作简谐振动，其振动方程为，当振动动能为最大时，振动物体的位移大小为（），速度大小为（）；当振动势能为最大时，振动物体的位移大小为（），加速度大小为（）。质点由初始位置开始到x=0.1m所需的最短时间是（）。答案：（0）；（）；（）；（）；（由旋转矢量图可知：）9）质量为m的质点做简谐振动，其振幅为A，振动频率为。当时，。则质点振动的初相位为（）；质点振动的最大速度为（）；时质点振动的动能为（）；质点振动的总能量（），质点的振动方程为（）；质点由初始位置开始到第一次通过平衡位置时所需时间为（）。答案：（π）；（）；（0）；（）；（）；（）。10）驻波中由于干涉减弱而振幅始终为（）的位置称为波节，由于干涉加强而振幅始终为（）的位置称为波腹，两相邻的波节与波节之间的距离为（），两相邻波节与波腹之间的距离为（）。答案：（0）；（最大）；（）；（）11）两振幅均为A的相干波源S1、S2相距，S2相位比S1落后，则在S1、S2连线上S1外侧任一点P的振幅为（），在S1、S2连线上S2外侧任一点Q的振幅为（）。答案：(2A)；（0）12）设声波的传播速度为，一列火车以速度行驶并发出频率为的鸣笛声，当火车靠近及远离你时，你听到的火车笛声的频率分别为（），（）。答案：（）13）已知平面简谐波的波动方程为 ，则该简谐波的波长为（），周期为（），波速为（）。答案：（）；（）；（）14）一列沿轴正向传播的平面简谐波，其波速为10m/s，振幅为10cm，频率为2Hz，已知原点处质点在t＝0时处于平衡位置，并向y轴正方向运动。，则原点处质点的振动方程为（）；t=0.25s的波形方程为（）；x=1m和x=6答案：（(m)）；（(m)）；（）；（±2π，两质点振动状态相同，同相位）15）长度为L、带电量为Q的均匀带电直线，在直线的延长线上与直线近端相距为a的P点的场强大小（），电势（）。答案：（）；（）)16）半径为R、带电为q的均匀带电球面内任一点P的场强为（），电势为（）；球面外离球心距离为r的N点的场强大小为（），电势为（）。答案：（0）；（）；（）；（）17）均匀电场的电场强度为，．则通过一半径为R的闭合半球面的电场强度通量为（）。答案：（0）18)静电场力做功与（）无关，静电场力是（）。静电场力的功等于（）。答案：(路径)；（保守力）；（电势能增量的负值）7、问答题：1）什么是气体栓塞？临床工作时为什么要注意避免气体进入血管？，答案：当液体在细管中流动时，若管中有气泡，会由于其附加压强而使液体流动受阻，气泡多时会发生阻塞，这种现象叫做气体栓塞。临床工作时要注意避免气体进入血管是为了避免发生气体栓塞现象。若有少量气体进入血管，则有可能形成气泡而阻塞局部细小血管，严重时可导致血液循环中断而危及生命。2）当人体处于平卧位时，为什么心脏的动脉压稍大于头部的动脉压？答案：人体平卧时头部的动脉压会稍低于心脏的动脉压，是因为血液是粘性流体，对于水平等截面管只有当两端有压强差时才能克服内摩擦力，使其在管中做稳定流动。3）为什么测血压时常选手臂处作为测量部位？答案：当流体在粗细均匀管中流动时流速不变，由伯努利方程可知，高处压强小，低处压强大。因此测量血压要注意体位和测量部位。心脏的血压是一定的，而手臂与心脏同高，故常选作为测量部位。5)超声检查时，为什么要在探头和皮肤表面之间涂抹油类或液体耦合剂？答案：油类或液体耦合剂的声阻与肌肉的声阻相差较小，涂抹后超声波通过探头由耦合剂进入人体，能使进入人体的超声强度很大以便于检查。而空气与肌肉的声阻相差很大，若不涂抹耦合剂，则超声会绝大部分反射，导致进入人体的超声强度非常小。8、计算题1）如图（A）表示的是匀质圆盘制成的滑轮（质量m、半径R）经缠绕的轻绳在常力F的作用下发生转动，图（B）表示同样的定滑轮经缠绕的轻绳在质量为m0的砝码的重力作用下发生转动，不计摩擦，且F＝m0g。①求两种情况下定滑轮的角加速度，哪种情况的角加速度大？②求（B）图中绳的张力；=3\*GB3③若已知（B）图中定滑轮由静止开始转动，求t时刻定滑轮边缘一点的速率V和加速度的大小。解：①图（A）的定滑轮是在常力矩作用下的定轴转动问题。力矩M=FR，根据转动定律得：图（B）选重力G的方向为坐标轴的正方向（如右图），设绳的张力大小为T，将滑轮与砝码隔离成两部分，则有：联立求解得：显然>，其原因是砝码也在加速运动，使得T小于m0g②绳的张力为：=3\*GB3③t时刻定滑轮边缘一点的速度：切向加速度法向加速度t时刻圆盘边缘一点的加速度的大小：2）用旋转矢量图示法作图求出下列几组同方向、同频率简谐振动合成后的合振动的振幅和初相位，并写出合振动的表达式。解答：①作矢量图示1。由图1得合振动的振幅为，初相位为，合振动的表达式为：②作矢量图示2。由图2得合振动的振幅为，初相位为，合振动的表达式为③作矢量图示3。由图3得合振动的振幅为，，所以初相位为，合振动