医用物理学习题册答案2015

医用物理学习题册姓名 班级 学号 包头医学院医学技术学院物理教研室成 绩 表1、书写整洁，字迹清楚，不得涂改。2、独立完成，不得抄袭。总成绩 批改教师 批改日期 备注1第 1 章 力学基本规律教学内容：1、牛顿运动定律、功和能、能量守恒、动量守恒定律2、转动定律（1）角速度与角加速度。角量与线量的关系。（2）刚体的定轴转动。转动惯性。转动惯量。刚体绕定轴转动的动能。力矩。转动定律。力矩作功。（3）角动量守恒定律。3、应力与应变：物体的应力与应变。弹性模量：弹性与范性。应力应变曲线。弹性模量。一 、 填 空 题1. 刚 体 角 速 度 是 表 示 整 个 刚 体 转 动 快 慢 的 物 理 量 ， 其 方 向 由 右 手 螺 旋 定 则 确 定 。 2. 一 个 定 轴 转 动 的 刚 体 上 各 点 的 角 速 度 相 同 ， 所 以 各 点 线 速 度 与 它 们 离 轴 的 距 离r 成 正 比 ， 离 轴 越 远 ， 线 速 度 越 大 。3. 在刚体定轴转动中，角速度的方向由右 手 螺 旋 定 则 来确定，角加速度 的方向与 角 速 度 增 量 的 方向一致。4.质量和转动惯量它们之间重要的区别：同一物体在运动中质量是 不 变的；同一刚体在转动中, 对于不同的转轴, 转动惯量 不 同。5. 刚 体 的 转 动 惯 量 与 刚 体 的 总 质 量 、 刚体的质量的分布 、 转 轴 的 位 置 有 关 。 6. 动量守恒的条件是 合外力为 0 ,角动量守恒的条件是 合外力矩为 0 .7. 跳水运动员在空中旋转时常常抱紧身体，其目的减小 转动惯量 ，增加 角速度 。8、角动量守恒的条件是 合外力矩 恒等于 零 。9. 弹性模量的单位是 Pa ,应力的单位是 Pa 。10.骨是弹性材料，在正比极限范围之内，它的 应力 和 应变 成正比关系。二、选择题1. 下列说法正确的是 C （A）作用在定轴转动刚体上的合力越大，刚体转动的角加速度越大（B）作用在定轴转动刚体上的合力矩越大，刚体转动的角速度越大（C）作用在定轴转动刚体上的合力矩越大，刚体转动的角加速度越大（D）作用在定轴转动刚体上的合力矩为零，刚体转动的角速度为零2.两物体的转动惯量相等，当其转动角速度之比为 2：1 时，它们的转动动能之比为 A （A）4：1 （B）2：1 （C）1：4 （D）1：23.溜冰运动员旋转起来以后，想加快旋转速度总是把两手靠近身体，要停止转动时总是把手伸展开，其理2论依据是 A （A）角动量守恒定律 (B)转动定律 (C)动量定理 (D)能量守恒定律4.一水平圆盘可绕固定的铅直中心轴转动，盘上站着一个人，初始时整个系统处于静止状态，忽略轴的摩擦，当此人在盘上随意走动时，此系统 C (A)动量守恒 (B)机械能守恒 (C)对中心轴的角动量守恒 (D)动量、机械能和角动量都守恒 5. 求质量为 m、半径为 R 的细圆环和圆盘绕通过中心并与圆面垂直的转轴的转动惯量分别是（ C ） 。(A)均为 (B)均为 (C) 和 (D) 和221m2R21m21Rm6. 刚体角动量守恒的充分而必要的条件是( B )。 A. 刚体不受外力矩的作用 B. 刚体所受合外力矩为零C. 刚体所受的合外力和合外力矩均为零 D. 刚体的转动惯量和角速度均保持不变7.刚体绕定轴转动，在每 1 s 内角速度都增加 rad/s，则刚体的运动是（ D ）A匀加速转动 B匀速转动 C匀减速转动 D不能确定8、一圆形飞轮可绕垂直中心轴转动，其转动惯量为 20 m 2，给圆盘施加一个 400Nm 的恒外力矩使其由静止开始转动，经 2 s 后飞轮转过的圈数为（ B ）A10 B20 C30 D409.关于转动惯量 J 说法正确的是（ A ）A.J 是刚体转动惯性的量度 B.J 的单位是 kg/m2 C.J 与转轴位置无关 D.J 与刚体的形状无关 10.杨氏模量是指在张（压）应力作用下的正比极限范围内（ C ） 。A. 张应力与正应力之比 B.张应力与压应力之比 C.张应力与张应变之比 D.张应力与长度的增量之比 3、名词解释1、杨氏模量:在正比极限范围之内，应力与应变的比值。2.刚体:在外力作用下，物体的大小和形状都不变. 3.转动定律:(书上没涉及这部分内容)四、简答题1.一个物体的转动惯量是否具有确定的值？怎样计算转动惯量？答：刚体的转动惯量与三个因素有关：1、刚体的总质量 2、刚体的质量的分布（几何形状、密度、大小） 3、转轴的位置。 21niiJmr2、一个人随着转台转动，两手各拿一只重量相等的哑铃，当他将两臂伸开，他和转台的转动角速度是否改变？答：当人的两臂伸开时，其绕轴转动的转动惯量增大，根据角动量守恒定律，人和转台的转动角速度必将减少。3五、计算题1.设某人一条腿骨长 ，平均截面积为 ，当站立时两腿支持整个体重 ，问此人一条腿骨缩m6.023cmN80短了多少？（骨的杨氏模量为 ）10N104580312.6.FLESLLm2.质量为 0.5kg、直径为 0.4m 的圆盘，绕过盘心的垂直轴转动，转速为 。要使它在 内1min50rs20停止转动，求角速度、角加速度、制动力矩的大小、圆盘原来的转动动能和该力矩的功。 12 21225050()min05.()J0.(kgm)rradsradstMR22121.57.8103kkk NmEJJWE第 3 章 流体的流动教学内容：1、理想流体的定常流动：理想液体、定常流动、流线与流管、流量、液流连续原理。2、伯努利方程式：伯努利方程式及伯努利方程式的应用。3、实际液体：粘滞性、层流、粘滞系数、牛顿液体、湍流、雷诺数。4、牛顿液体与非牛顿液体。湍流。泊肃叶公式。5、斯托克斯公式。流阻。血液的流动。血压。4一、填空题1.根据连续性方程和伯努利方程，水平管中管径细的地方 流速 大，压强 小 ，喷雾器就是根据这一原理制成的。2.液体的粘滞系数随温度升高 而减小 ，气体的粘滞系数随温度升高 增大 。 3.我 们 把 绝 对 不 可 压 缩 和 完 全 没 有 粘 性 的 流 体 称 为 理 想 流 体 。4.当 雷 诺 数 Re 1500 时 ， 液 体 做 湍 流 。5.牛顿流体指的是，在一定温度下 黏度 为常量，即遵循 牛顿粘滞 定律的流体。6.实际流体伯努利方程的表达式为W 的物理意义是 单位体积实际液体从截面 1 运动到截面 2 过程中，克服内摩擦力所消耗的能量。7.对于实际流体来说，雷诺数大于 1500 时，流体做湍流；雷诺数小于_1000_时，流体做层流。8.牛顿液体粘滞系数的大小取决于液体的 种类 和 温度 。9.水中水管的截面面积在粗处为 S140 cm2 ，细处为 S210 cm2 ，管中水的流量为 Q3000 cm3/s。则粗处水的流速为 V1 75cm/s ，细处水的流速为 V2 300cm/s 。10.伯努利方程的表达式为 ，使用该方程的条件是 21211 ghvPghvP理想流体在同一流管内做定常流动 。二、选择题1、液体中上浮的气泡，当其达到收尾速度时，气泡所受 D A.浮力超过粘滞力与重力之和 B.粘滞力等于浮力与重力之和 C.重力等于浮力与粘滞力之和 D.浮力等于粘滞力与重力之和2、用斯托克司定律测定流体的粘度时，球的速度可是 D 。A初速度 B平均速度 C匀加速时的瞬时速度 D合力为零时的速度3、理想液体作定常流动时，同一流线上任意两点A A.速度均不随时间改变 B.速度一定相同 C.速度一定不同 D.速率一定是相同4、理想流体做稳定流动时，同一流线上两个点处的流速 C A. 一定相同 B. 一定不同C. 之间的关系由两点处的压强和高度决定 D. 一定都随时间变化5、水平流管中的理想流体做稳定流动时，横截面积 S、 流速 v 、压强 p 之间满足 C A. S 大处, v 小, p 小 B. S 大处, v 大, p 大 5C. S 大处, v 小, p 大 D. S 大处, v 大, p 小6、水在同一流管中做稳定流动，在截面积为 0.5 cm2处的流速为 12 cm/s ，则在流速为 4.0 cm/s 处的截面积为 B A. 1.0 cm2 B. 1.5 cm2 C. 2.0 cm2 D. 2.25 cm27、站在高速行驶火车旁的人会被火车 A 。 A.吸进轨道 B. 甩离火车 C. 倒向火车前进的方向 D. 没有影响 8、按泊肃叶定律，管道的半径增加一倍时，体积流量变为原来的 A A 16 倍 B 32 倍 C 8 倍 D 4 倍9、连续性方程成立的必要条件是 A 。A理想流体做定常流动 B不可压缩流体做定常流动C粘滞流体做定常流动 D流体做定常流动10、若流管中 M、N 两点处的横截面积比为 1:4，则 M、N 两点处流速之比为 B A、1:4 B、4:1 C、1:2 D、2:1三、名词解释1理想流体：绝对不可压缩和完全没有粘滞性的液体。 2定常流动： 如果流体中流线上各点的速度，都不随时间而变，则这样的流动称定常流动。 3牛顿粘滞定律：均匀流体在作层流时，两液层间的内摩擦力 F 与接触面积 S 及该处的速度梯度 dv/dy 成正比. dyvSF四、简答题1、两条相距较近，平行共进的船会相互靠拢而导致船体相撞。试解释其原因。答：在两条相距较近，平行共进的轮船之间，海水相对于船体向后流动，两船之间的区域可以看作一段流管，在两船之间的海水的流速比船的外边的海水流速大。由伯努利方程可知，两船之间的海水压强小，而外边海水的压强大。所以，周围的海水会把两船推向一起，导致船体相撞。2、水从水龙头流出后，下落的过程中水流逐渐变细，这是为什么？答：下落过程中的水可被理解成在做稳定流动，流动路径上各点压强均为大气压。由伯努利方程可知，水流随高度下降流速逐渐增大，又由连续性方程可知，随流速逐渐增大，水流的横截面积逐渐减小。5、计算题1、水在截面不同的水平管中做定常流动，出口处截面积为管的最细处的 3 倍，若出口处的流速为 ，12sm问最细处的压强为多少？若在此最细处开一小孔，水会不会流出来？（ 水 的 粘 性 忽 略 不 计 ，P0=1.01105Pa）122S6/sm6221123 320 25 52 1PP1.0P.06P.818.1aKaPa所以水不会流出。2.设 流 量 为 0.12m3.s-1 的 水 流 过 一 个 管 子 ,管 子 A 处 的 压 强 为 2105N.m-2,横 截 面 积 为 100cm2,B 点 的 横 截 面 积 为 60cm2, B 点 比 A 点 高 2m，水 的 粘 性 忽 略 不 计 ,求 A,B 点的速度； B 点的压强。QSSBA)s12(0.Q1)0(m6.S 14B B2BB2AA ghP1P22BAABB11Pgh1 15 2 22100100109.82245.210(P)a3. 水由蓄水池稳定流出（图 3-1） ，点 1 的高度为 ，点 2 和点 3 的高度均为 ，在点 2 处管的截面m0m0.1积为 ，再点 3 处为 ，蓄水池的面积比管子的横截面积大的多，求点 2 处的压强；出口2.m20.m处的流量。解：1、3 两点列伯努利方程：5301P1.0PavA B2m72 21113332010333 33 1P+ghPgh4./.28msQSvs2、3 两点列伯努利方程： 22203511PP.68a第 4 章 液体的表面现象教学内容：1、液体表面张力的基本规律。2、毛细现象和气体栓塞现象。3、表面张力和表面能。曲面液体下的附加压强。毛细现象。气体栓塞。表面活性物质在呼吸过程中的作用。一 、 填 空 题1. 人 体 肺 泡 大 小 不 等 ， 大 多 数 相 连 通 ， 人 能 正 常 呼 吸 是 因 为 大 小 肺 泡 内 壁 分 布 着 表 面 活 性 物 质 ， 其 相 对 分 布 浓 度 大 的 是 小 肺 泡 。2.纯 净 液 体 中 加 入 杂 质 ， 表 面 张 力 系 数 的 值 发 生 显 著 变 化 ： 加 入 表 面 活 性 物 质 使 减 小 ,加入 表 面 非 活 性 物 质 使 增 大 .3.加 入 表 面 活 性 物 质 的 浓 度 越 大 , 越 小 ； 加 入 表 面 非 活 性 物 质 ,浓 度 越 大 , 越 大 ；4.液 体 与 固 体 相 接 触 时 ， 当 接 触 角 为 0， 液 体 完 全 润 湿 固 体 ， 当 接 触 角 为 180 ， 液 体 完全 不 润 湿 固 体 。5.液 体 与 固 体 相 接 触 时 ， 当 接 触 角 为 锐 角 时 ， 液 体 润 湿 固 体 ， 当 接 触 角 为 钝 角 时 ， 液 体不 润 湿 固 体 。6.表 面 张 力 系 数 ， 在数值上等于它 等 于 单 位 长 度 分 界 线 上 表 面 张 力 的 大 小 和 增 加 单 位 表 面 积 时液 体 表 面 能 的 增 量 。7.弯 曲 液 面 的 附 加 压 强 的 大 小 为 2 /R ， 方 向 是 指 向 曲 率 中 心 。88.能 够 减 小 溶 液 表 面 张 力 系 数 的 物 质 ， 称 为 这 种 液 体 表 面 活 性 物 质 ； 增 加 液 体 表 面 张 力 系 数的 物 质 称 为 这 种 液 体 的 表 面 非 活 性 物 质 。9.内 聚 力 小 于 附 着 力 ， 液 体 润 湿 固 体 ； 内 聚 力 大 于 附 着 力 时 ， 液 体 不 润 湿 固 体 。10.润 湿 液 体 在 细 管 中 上 升 或 不 润 湿 液 体 在 细 管 中 下 降 的 现 象 称 为 毛 细 现 象 。11.毛 细 现 象 是 由 润 湿 /不 润 湿 和 附 加 压 强 现 象 共 同 引 起 的 。12.在 临 床 静 脉 注 射 或 输 液 时 ， 特 别 注 意 防 止 气 泡 输 入 到 血 管 中 ， 以 免 引 起 气 体 栓 塞 。二 、 选 择 题1.将两个完全相同的毛细管分别插在水和酒精中（都浸润毛细管） ，已知水的表面张力系数比酒精大三倍，则 B (A)酒精中毛细管的液面高 (B)水中毛细管的液面高 (C)两管一样高 （D)无法确定2.若 要 使 毛 细 管 中