医学物理学习题解答(第3版)

医学物理学 （第 3版） 习题解答 2 - 部分题解 第一章 人体力学的基本知识 1 1） 20r/s ；（ 2） 66r ；（ 3） s ；（ 4） 03m/70208r/1(1) ；（ 2） 5 1 1） 625r；（ 2） s；（ 3） s； 3089m/m 1 1） = 0/2；（ 2） 0 20/4 1s 1 1 10解：已知 密质骨横截面积 ,1044 242 21028t m/m/ 杨氏模量抗张强度 （ 1） N.t 4481 1084410410211 折断时的拉力（ 2）,32 10 4101 . 6104 1001 . 5 6 1 04 32 12104 N/4105 N/ 12解：已知立方体边长 F,9802 ,1044 2422 - 3 - )/( S 10 14解：已知 ,m/112 钢杆长 所以， J)L()L(kE,022221 10-4 m 1 16解：已知 r/R=,/05 222284 2 284 c 105 N/二章 流体的运动 2 2解：已知 13最细出； 2出;水看作理想流体， 由理想流体的连续性方程得 最细最细出出 由伯努利方程 222121 最细最细出出 ,230 1058281021 0 10013251 ；0 细， 故小孔不 会有水流出。 2 知 221 ； 21 250 ； ； ； 331080 mk.p g- 4 - 由理想流体的连续性方程得 11 （ 1） 由水平管的伯努利方程得 21020 2121 （ 2） 由（ 1）、（ 2）式求解得 801 ；48010t 10480104 2 s） 2 知 311 ； 21 2 ； 0 ； ； ；210 （ 1）由连续性方程得 2211 由伯努利方程得 2221 2121;而且 hA=A+ 所以， 1 ； 2 ； 311 （ 2）由 221 ； 得 )(6161 2 6. 解：已知 ； 3103 ； 3101；1 0 0 07 5 0101 33 e ，所以 ,液体作层流。 2 7解：已知 1031 ； ； 4101 ； 3103- 5 - f 4234 1214 8 所以， )(421 2 8. 解： 已知 331005.1 ； P ； 51 ； r= 1000 所以， _v . 22902 2 8 5 701025110051 1031 0 0 0 233 210-4 m3/s 2 10解：已知 363 102525 ; 1 1051 2 1011 )J(.5521210三章 液体的表面现象 3解：设由 放出的能量为 。 1= 24 ，大水滴的表面积 2R ，利用 n 个小水滴的体积等于一个大水滴的体积，可求出 n 即 - 6 - n 334 r= 334 R所以 n 334 r= 334 R; 9363333 10102102 将 910 个半径为 2 310 水滴融合成一个半径为 2大水滴时，其释放的能量等于表面能的减少，所以 )44()( 2221 = 361293 073 J 3：由于肥皂泡非常薄，因此可忽略肥皂泡的厚度，取外内 d 为肥皂泡有内外两个表面，所以肥皂泡增加的表面积 242 。根据可得 吹一个直径为 10肥皂泡，需要做的功 4423 108105421040 又因为增加表面能等于外力所做的功 所以 4108 J 根据拉普拉斯公式，可得球形液面的内外压强差 外内 2由于肥皂泡有内外两个表面，所以其内外压强差 外内 104044 23 R(- 7 - 3解：根据拉普拉斯公式，可得球形液面的内外压强差 外内 2所以，当肺泡的半径为 ，它的内外压强差为 外内 53 04022 R(3解：根据拉普拉斯公式可得球形液面的内外压强差 外内 2因为气泡在水下面只有一个球形表面，所以气 泡的内外压强差 外内 2而 0外所以 ,气泡内的压强 0内R2即 内p 05 310 10 533 0732 (3=5 解：根据毛细现象的公式 由于乙醇能完全润湿玻璃壁，所以接触角 0 ，故 2所以 332 (N/m) - 8 - 3解：根据毛细现象的公式 由于水能完全润湿玻璃壁，所以接触角 0 ，故 2所以 112 222 333 3212121 210 (m) 3解：根据毛细现象的公式 co s2 ;由于水能完全润湿毛细管，所以接触角 0 ，因此水在毛细管中上升的高度为 2而管中水柱的高度 2 23333 0732103 (m)=5.3(3解：根据毛细现象的公式 - 9 - 由于水和丙酮能完全润湿毛细管，所以接触角 0 ，因此水和丙酮在毛细管上升的高度分别为 水 水21 酮 酮22 式除以 式可得 酮水水酮 3332212 水水酮酮 N/m) 3解：根据毛细现象的公式 由于血液在 毛细管 产生完全润湿现象，所以接触角 0 ，故 2所以 ,血液表面张力系数 3332 (N/m) 第四章 振动和波动及超声波成像的物理原理 - 10 - 4 知 ； o 4010 （ 1） 由 4010 得 1010 ； ) 40 ； ； 则 )J(.)J(843944001051600212121 22222 504022 ； 01 ； i 2222 o 0o 0a （ 2） 当 1 时，则 m.c 1 10254214010 ； sm.c 224321404 )J(J(或 )J(22 202040 ) 4 知 ； 0t 时，刚好向 250 则 100 - 11 - ， 0t 时 0x 则 2 又由 0s 得 2 所以，振动方程为 c 速度方程为 i 21 0 02 0 0s 231002； 加速度方程为 22 21 0 02 0 0 ； 22m 4 4. 解：（）2， 222121 p ； 41218122p 即势能占总能量的 25%，动能占总能量的 75% 。 （）E 时，2112121 22 则 知 21 ； 2 ； 41 ； 42 ； 方法一：（代数法）据题意有 - 12 - c o 12221 )cm(c 3445122512 22 17722522122252212co ss i ns i nt 则 合振动方程为 a 1771 0 013 方法二：（矢量法）已知： 4100co ； 41 00co ；两振动垂直 （ a） 用矢量合成法求得合振动 A； （ b） 用正交投影分解法求得合振动 A。 （ c） （ d） 4212x +225y =1，逆时针 ; - 13 - 4 已知 430101005 431010054（ 1） ； ； 50； ； 10 ； 4 1025010 ；波沿 x 负方向传播。 （ 2） 100 处， 431000101005 s 471005 41005 i i nv y 471 0 05471 0 05 0 022 41 0 05 0 0471 0 05 0 0 424n+1) （ n=0,1,2 ） 4 9解：已知 00 ；振动方程 o 41 0 020 ； 32 mk g （ 1） 由波动方程 441 0 020 - 14 - 所以，324222 040100102022121 A 又 i 22； 322 080 能流密度最大值 )W(a x 3232400080 强度（平均能流密度） )mW(2 1616400040 4 10解：已知 00 ； 00 ； 0 ； 以 ， x 轴，则 808012 又 100400 ； 当 k 时（即 ）， 相干相长 40240 （其中： ;20,1,0 k ） 当 21k 时（即 21280 ）， 相干相消 39 （其中 ;19,1,0 k ） 4 1） x=8 2 （ 2） ; 4y = 40 - 15 - 4 13解：已知 3 ; 波动方程 850020002（ 1） ； ； 10002； 00 ； 501000500； g 332 1 2 5 01 2 5 050052 （ 2） 2uc m； 其中 3 1051022 0 0 050052 855002000105 3； 102252 （ 3） i 22 85002000s i 22 500200 0s 32222 2020000020522121 A )mW(42422 10105002021 ; - 16 - )dB(60161010101010 1240 42 ； 304 1） 1470次 （ 2） 1530次 4 1） 103 （ 2） 103z 4 18解： 已知 10 ； 500 ； 50 ； 0 则 sm.c o sf 4 1087511102 25015002 第六 章 静电场与心电图的物理原理 6 2. 解 ：因为两点电荷的库仑力在它们的连线上 一个电荷必然放在 q 和 4q 之间，因此 ,它必为负电荷。设它距 q为 r，电量为 , 2 ;又 q 的作用力 21 因 有 1 即224 r 又因为 4q 的作用力 22 4 rl 因 4 有 2 即 22 44 rl 所以 ,联立求解可得 3 - 17 - 6 法一）垂线处 3; 在 0 处产生的场强 223 向下 ; 在 0 处产生的场强均为23 方向如图 . 由场强叠加原理得此处场强为 0， 即 0E A、 B、 处的电势均为 33 ； 由电势叠加原理，总电势 3（法二） 3; 06 0 （即 高斯面有 00 E ; 当 时（即 内），取高斯面有 c 4344 2303 - 18 - 当 时，取高斯面有 0332 344co 23303 , 6 (0 所以 ,可以看清。 13一显微 镜物镜的焦距为 镜直径为 用油浸物镜，所用油的折射率为 显微镜的孔径数。当用波长为 400光波照射时，求显微镜能分辨的最短距离。 解： . 21 第十一章 原子核 物理学 和核 医学 成像的物理原理 110 1132d 11101一定量的 99过 后放射性活度为原来的多少倍？ 11 8d - 29 - 11 1同样是 310 7两种不同射线，它们的射线强度、贯穿本领、射程、放射性活度是否相同？ 第十二章 光谱与激光在医学中的应用 12 1原子光谱和分子光谱各有什么特点？ 答：原子光谱是由原子电子受到激发由较高能级跃迁到较低能级时发射的，它包括光学光谱和标识伦琴射线谱。原子光谱的表现特征为线状光谱；分子光谱决定于分子内部的复杂结构，其光谱比原子光谱复杂 . 分子光谱的表现特征将根据分子内部结构和内部运动 有组、带、线的光谱特点。 12 2激光的特点是什么？产生激光的条件是什么？ 答：激光的特点主要有：方向性好；强度大；单色性好；相干性好。 产生激光的条件是 (1)粒子数反转 (受激辐射 );（ 2）谐振腔的光放大 . 12 3如果在激光的工作物质中，只有基态和另一激发态，问能否实现粒子数反转。 答：不能。把处于基态的原子大量激发到亚稳态上，处于高能级亚稳态的原子数大大超过处于低能级的原子数，这种状态叫做粒子数反转。而题目中只存在一个激发态，不能形成定义里原子数超过的状态，因此，不能实现粒子数的反 转。 1210kg2476589十三章 X 射线成像的物理原理 13 4解：已知