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医学物理学复习题第二章 物体的弹性一、填空题1根据形变在外力去掉之后能否恢复其原来的情况，形变分为 和 。（弹性形变，塑性形变）2在弹性力学中将材料的 与 之比，称为该材料的弹性模量。（应力与相应应变之比）3边长为10 cm的正方体的两对面的切力都是10 N，相对位移1 cm，则切应变是 。（0.1）4弹性体的应变可分为 、 和 三种。（线应变，体应变，切应变）5弹跳蛋白是一种存在于跳蚤的弹跳机构和昆虫的飞翔机构中的弹跳蛋白，其杨氏模量接近于橡皮。今有一截面积为30 cm2的弹跳蛋白，加270 N的力后长度为原长的1.5倍，求其杨氏模量为 。（1.8105 Pa）6设某人的一条腿骨长为0.4 m，横截面积平均为5 cm2 ，试求用此骨支持整个体重时(相当于500 N的力)，其长度缩短 ；占原长的 。 (骨的杨氏模量可按11010 Pa计算)（4.010-5m ， 0.01 ）7假设股骨为一空心圆管，已知其最细处的内半径与外半径之比为0.5，可在5104 N的压力下产生骨折。试求此股骨最细处的外直径是 。（抗压强度按1.68108 Pa计算）（2.25 cm）8人的股骨的平均截面积为10-3 ，长为0.4 m ，已知其杨氏模量为0.91010 Nm-2。问受压时倔强系数是 。（2.25107 Nm-1）9一根钢棒长为4 m，横截面积为0.5 cm2，在12 000 N的张力作用下，伸长0.2 cm，则此钢材的杨氏模量是 。（4.81011 Pa）二、选择题1边长为L的正方体，在切应力的作用下，在受力作用的面上各偏移，则此正方体的切应变为： （A）A、 ；B、 ； C、 ； D、 。2弹性模量是：（D）A、作用在物体单位截面上的弹性力；B、物体恢复形变的能力；C、应变与相应应力之比；D、应力与相应应变之比。3把一块物体放在静止的深水中，它受到的应力是：（B）A、张应力；B、体应力；C、切应力；D、三者都有。4一定量的气体，若压强由P增加到P+dp时，相应的体积由V增加到V+dv，则体变弹性模量为：（A）A、-vdp/dv；B、vdp/dv；C、-dv/dp；D、-vdv/dp。5一体积为V0，张应变与张应力分别为e和s的弹性圆棒，在增加长度rL后，所储存的弹性势能为：（A）A、es V0/2；B、esrL/2；C、rL V0/2；D、esrL V0/2。6固体受到外力拉伸时产生应变，外力必对固体作功，其结果是：（D）A、使固体变热；B、使固体运动；C、使固体动能增大；D、使固体势能增加。7要制作一种横截面积相等、省料而抗弯强度大的材料，则需（A）A、作成空心体；B、作成均匀实心体；C、作成中间密度大的实心体；D、作成中间密度小而外边密度大的实心体。8某电梯吊缆的弹性极限为3.0103 Nm-2，截面积为310-4 。若要求吊缆的应力不超过其弹性极限的四分之一，则吊缆所允许的最大受力为（C）A、2.0 N ；B、2.25 N；C、0.225 N ；D、1.25 N。三、计算题1人的股骨的平均截面积为10-3 ，长为0.4 m ，已知其杨氏模量为0.91010 Pa。问受压时倔强系数是多少？ (2.25107 N/m)2一根铝丝悬多长时，重量就会使它拉断？已知铝的密度为11.3103 m-3，其极限强度为2107 Pa。 (180.6 m)3一根钢棒长为4 m，横截面积为0.5 cm2，在12000 N的张力作用下，伸长0.2 cm，问此钢材的杨氏模量是多少？ (4.81011 Pa)4长为l0=0.5 m，直径d=210-3 m的钢丝绳，当受到450 N的张力作用时，问它伸长了多少？(钢的弹性模量为21011 Pa) (0.36 mm)第三章 流体的运动一、填空题1理想流体是指 和 的流体。（无内摩擦力，绝对不可压缩）2粘性流体有两种可能的流动状态： 和 。（层流，湍流）3如图3-1所示，水流过A管后分别进入B、C两支管。如果A管截面积为100 cm2，B管截面积为40 cm2，C管截面积为80 cm2，且水在A、B两管中的流速分别为40 cm/s，和30 cm/s，那么水在C管中的流速VC为 cm/s。（35）4如水在水平管中流动，A点的流速为1.0 m/s，B点的流速为2.0 m/s，则A、B两点间的压强差为 Pa。（1500）二、选择题1理想流体作稳定流动时：（D）A、流经空间各点速度相同；B、流速一定要小；C、其流线是一组平行线；D、流线上各点速度不随时间而变。2对于作片流的流体来说（C）A、每一层不存在力的作用；B、每一层存在一对作用力与反作用力；C、每一层存在一个阻力和一个推力；D、每一层只有内摩擦力。3研究流体运动时所取的流管（B）A、一定是直管；B、一定是由许多流线组成的管状体；C、一定是截面相同的管状体；D、一定是截面不同的圆形管。4水在同一流管中稳定流动，截面为0.5 cm2处流速为12 cms-1，在流速为4 cms-1处的截面积为：（B）A、1.0 cm2 ；B、1.5 cm2；C、2.0 cm2 ；D、2.15 cm2。5理想流体在同一流管中作稳定流动时，对于不同截面的流量是：（C）A、截面大处流量大；B、截面小处流量大；C、截面大处流量等于截面小处流量；D、截面不知大小不能确定。6伯努利方程适用的条件是：（C）A、同一流管；B、所有流体；C、理想流体，稳定流动；D、对单位体积的流体。7一个截面不同的水平管道，在不同截面竖直接两个管状压强计，若流体在管中流动时，两压强计中液面有确定的高度。如果把管口堵住，此时压强计中液面变化情况是：（D）A、都不变化；B、两液面同时升高相同高度；C、两液面同时下降相同高度；D、两液面变化到相同高度。图3-28理想流体在一水平管中作稳定流动时，截面积S、流速v、压强p间的关系是：（C）A、S大处，v小p小；B、S大处，v大p大；C、S小处，v大p小；D、S小处，v小p小。9如图3-2所示为比托管测量理想流体的流速（左边液面高h1，右边液面高h2）。流体不流动时，比托管中水银面的高度差为：（B）A、h1h2 0；B、h1h2=0 ； C、h1h2 0；D、不能确定。10在上题中，当流体以速度v向右流动时，比托管中水银面的高度差为：（C）A、h1h2 0；B、h1h2=0 ； C、h1h2 0；D、不能确定。11实际流体的粘滞系数与下列哪些因素有关：（B）A、流速；B、流体自身性质及温度；C、内摩擦力；D、流管截面积。12实际流体在粗细均匀的水平管中流动如图3-3所示，管中“1”点比“2”点距流源近并且在同一轴线上，比较有：（D）A、V1V2 ， P1 P2；B、V1V2 ， P1 P2；C、V1=V2 ， P1 =P2；D、V1=V2 ， P1 P2.13一盛水的大容器，水面离底的距离为H，容器的底侧有一面积为S的小孔，水从小孔流出，刚开始时水的流量为：（B）A、2SH；B、；C、；D、14粘滞流体在半径为R的水平管中流动，流量为Q。如果在半径为R/2的水平管中流动，其流量为：（C）A、2Q；B、Q/2；C、Q/16；D、16Q。15连续性原理指出：流速与截面积成反比，伯肃叶公式指出：流速与截面积成正比。（D）A、两者是矛盾的；B、两者是一回事；C、既存在着矛盾，又不矛盾；D、两者前提不同，不能比较结论。16下列说法正确的是：（C）A、实际流体是牛顿流体；B、理想流体的流动状态分为层流和湍流；C、从质量的观点看，连续性方程也可说成是质量流量守恒定律；D、都不对。17运用粘滞定律的条件是：（D）A、理想流体作稳定流动；B、牛顿流体作湍流；C、非牛顿流体作片流；D、牛顿流体作片流。三、计算题1流量为3000 cm3s-1的排水管水平放置，在截面积为40 cm2及10 cm2两处接一U形管，内装水银，求：(1) 粗细两处的流速；(2) 粗细两处的压强差；(3) U形管中水银柱的高度差。(0.75 ms-1、3 ms-1、4218 Pa、3.17 cm)2一种流量计叫文丘里管(Venturi tube)，它的基本结构如图3-4所示。一条水平圆管，当中有一小段的管径较小。连接宽窄两处的U形管是用来测量两处的压强差的。设宽处的截面半径为r1，狭窄处的截面半径为r2，水平管中的液体密度为r，压强计中的液体密度为，U形管的液面差为h，试证明流过圆管的体积流量是： 3一水平管的水流量是4.010-3 m3/s，管的横截面积是1.010-3 处的压强是1.1105 Pa。问管的横截面积多大时才能使压强为1.0105 Pa？(2/310-3 m2)4设主动脉的横截面积为3 cm2，粘度为3.510-3 Pas的血液以30 cms-1的平均速度在其中通过，如血液的密度为1050 kgm-3,问此时血液是片流还是湍流？(片流)第四章 振动、波动和声波一、填空题1对于一定的谐振动系统，它的振动能量和它的振幅的 成正比。（平方）2声源与听者有相对运动时，当两者相互靠近时，声音频率将 ；两者相互远离时，声音频率将 ，这一现象叫做 。（升高，降低，多普勒效应）3一个人说话的声强级为40 dB，那么10个人同时说话时声强级为_。（50 dB）4A、B两相干波源的位相差为，两列波振幅分别为A1和A2，两波无衰减地传至空间C点相遇。设该介质中波长为，则C点处质点的振幅A为_。（）5汽车驶过车站时，车站上的观测者测得声音的频率由1 200 Hz变为1 000 Hz，已知空气中的声速为，则汽车行驶的速度为_。（）二、选择题1一个谐振子振动时的：（B）A、加速度与位移成正比且方向相同； B、加速度与位移成正比且方向相反；C、速度与位移成正比且方向相同； D、速度与位移成正比且方向相反。2谐振动是：（D）A、匀加速运动； B、匀速运动； C、匀速率圆周运动； D、变加速运动。3作谐振动的物体运动至负方向的端点时，其位移s、速度u、加速度a为：（C）A、s = 0，u = 0，a = 0； B、s = A，u = 0，a = Aw 2；C、s = -A，u = 0，a = Aw 2； D、s = A，u = Aw，a = 0。4一质点在水平方向作谐振动，设向右为S轴的正方向，时，质点在处，且向左运动，如果位移方程为，则初位相j为：（A）A、； B、； C、； D、。5一个谐振动物体，在t = 0时位于离平衡位置-6 cm处，速度u = 0，振动的周期为1 s，则谐振动的振动方程为：（C）A、； B、；C、； D、。6某系统的固有角频率为，在角频率为的周期性外力作用下振动（设阻尼因子为）。符合下面条件时，产生共振：（C）A、外力足够大；B、；C、；D、位相差（式中0，1，2，）。7某质点参与和两个同方向、同频率的谐振动，则合振动的振幅A为：（B）A、15 cm； B、10 cm； C、5 cm； D、20 cm。8一列平面简谐波无衰减地连续通过几种不同介质时，下列物理量不变的是：（A）A、频率； B、波长； C、波速； D、波长和周期。9若某一列波的波动方程为 cm，则在波线上处的质点的位移方程为：（D）A、； B、；C、； D、。10某人声音频率为40 Hz、声强级为80 dB，听起来与频率为1 000 Hz、声强级为60 dB的声音等响，则此人声音的响度级为：（D）A、80 dB； B、80 phon； C、60 dB； D、60 phon。11超声波是：（B）A、电磁波； B、机械纵波； C、机械横波； D、X射线。12超声波对介质的作用是：（C）A、热作用、机械作用、电磁作用； B、热作用、机械作用、光化作用；C、热作用、机械作用、空化作用； D、热作用、机械作用、压强作用。三、计算题1已知波动方程为，试求：（1）波的振幅、波速、频率和波长；（2）在x处，t时刻质点的振动速度。答案：（1）波的振幅为A、波速为、频率为和波长为；（2）在x处，t时刻质点的振动速度。2用超声多普勒效应测血流速度时，已知该超声在人体软组织中的波长为310-4 m，超声波束与血管成60角入射，测得多普勒频移为1 000 Hz。试求血流速度。答案：3两相干波源分别在P、Q两点，初位相均相同，振幅分别为A1和A2，频率均为f，波长均为，它们相距。假设波无衰减地传播，且R是PQ连线上Q点外侧的任意一点。试求：（1）P、Q两点发出的波到达R处的位相差；（2）两列波在R处干涉时的合振幅A。答案：（1）；（2）第十一章 几何光学一、填空题1一直径为200mm的玻璃球，折射率为1.5，球内有一小气泡从最近的方向看好像在球表面和中心的中间，则此气泡的实际位置离球面 。（60mm）2已知折射率为1.5的双凸透镜在空气中焦距为50cm，当把它浸没在某种液体中，测得焦距为250cm，则这种液体的折射率为 。（1.36）3一曲率半径为50cm，折射率为1.5的薄平凸透镜使一物形成大小为物2倍的实像，则该物的位置应在镜前 。（150 cm）4消色差透镜由两个薄透镜胶合而成，其一的焦度为（10）屈光度，另一个为（6）屈光度，问消色差透镜的焦距为 cm。（25）5某人对2.5m以外的物体看不清，需配眼镜的度数为 度。（40）二、选择题1单球面折射成像公式的适用条件是（B）A. 平行光入射；B. 近轴光线入射C. n2n1；D. n1n22一玻璃球半径为R、折射率为n，置于空气中，平行光入射时，汇聚点刚好在球的后背面，则n值为（D）A. 1B. 1.3C. 1.5D. 23一折射率为n2的薄透镜放在两透明介质中间。设物方空间折射率为n，像方空间折射率n。这时透镜的像方焦距f和物方焦距f大小不等，且满足关系式（B）A. f/f=-n/nB. f/f=n/nC. f/f=-n/nD. f/f=n/n4一近视眼患者站在视力表规定的5m距离时，对最上一行E字也看不清，当他走到距视力表2m处的地方才看清第一行E字，此患者的视力为（C）A. 0.01B. 0.02C. 0.04D. 0.15某人对1m以内的物体看不清，需配眼镜的度数为（C）A. 100度B. 100度C. 300度D. 300度6一人将眼睛紧靠焦距为15cm的放大镜去观察邮票，看到邮票的像在30cm远处。试问：邮票离透镜多远？（B）A. 紧靠透镜B.10cmC. 23cmD.30cm7要提高显微镜的分辨本领，应（D）D. 增大显微镜的放大倍数B. 增大显微镜的孔径数和入射光波波长C. 减小显微镜的孔径数和入射光波波长D. 增大显微镜的孔径数和减小入射光波波长三、计算题1有一厚为3cm，折射率为1.5的共轴折射系统，其第一折射面是半径为2cm的球面，第二折射面是平面，两面相距3cm，若在该共轴折射系统前面距第一折射面8cm处放一物，像在何处？（6cm）2一个双凸透镜，放在空气中，两面的曲率半径分别为15cm和30cm，如玻璃折射率为1.5，物距为100cm，求像的位置和大小？（25cm,1/4）3一折射率为1.5的月牙形薄透镜，凸面的曲率半径为15cm，凹面的曲率半径为30cm，如果用平行光束沿光轴对着凹面入射。(1) 求折射光线的汇聚点；(2) 如果将此透镜放在水中，问折射光线的汇聚点又在何处？（60cm，240cm）4简单放大镜的焦距为10cm，（1）欲在明视距离处观察到物象，物体应放在放大镜前多远？（2）若此物体高1mm，则放大的像高为多少？ （7.1cm，0.35cm）第十三章 X射线一、填空题1当X光球管的管电压是75KV时，该光球管发射出X射线的最短波长是 。（0.1633）2若空气中各组分的质量百分比为氮75%、氧23.7%、二氧化碳1.3%，氮的质量衰减系数为0.36m2kg-1、氧的质量衰减系数为0.587m2kg-1、二氧化碳的质量衰减系数为8.31m2kg-1，求空气的质量衰减系数是 。（0.517 m2kg-1）3X射线被衰减时，要经过 个半价层，强度才减少到原来的1/32。（5）二、选择题1X射线管的管电压一般为：（D）A、几十伏；B、几百伏至几千伏；C、几千万伏；D、几万至几十万伏。2能用管电流的毫安数表示X射线的辐射强度是因为：（D）A、管电流毫安数就是打在靶上的高速电子数。B、管电流毫安数就是X射线的光子总数。C、管电流毫安数就是X射线的实际辐射强度。D、X射线的辐射强度随管电流的增加而增加。3连续X射线的产生是由于：（A）A、韧致辐射。B、靶原子外层电子跃迁辐射。C、靶原子内层电子跃迁辐射。D、以上说法都不对。4物质对射线的质量吸收系数与波长的关系是：（B）A、波长越长，吸收越小。B、波长越短，吸收越小。C、与波长无关。D、与波长成正比。三、计算题1若连续X射线谱的最短波长=0.157,试计算从阴极飞出的电子的速度。（1.6710ms-1）2如果要想得最短波长为0.5的X射线，至少要加多大的电压于X射线管？在此情况下，电子走到阳极时具有多大的动能？（24.84kV，3.9710J）3设X射线机的管电压为50KV，计算其产生连续X射线的最短波长和X光子的最大能量。（0.2484 ，1.20771019Hz）第十六章 激光及其医学应用一、填空题1激光就是 。（光的受激辐射放大）2激光的特性有 。（方向性好、亮度高、单色性好、相干性好以及偏振性好）3激光的生物作用有 。（热作用、机械作用、光化作用、电磁场作用和生物刺激作用）4激光器主要由 、 、 等三部分构成。（激光工作物质、激励系统和光学谐振腔）二、问答题：1试阐述自发辐射与受激辐射的特点。答：自发辐射：处于高能级(E2)的原子自发地跃迁到低能级(E1)，并发射出一个能量为h()的光子的过程，叫做自发辐射。自发辐射的特点：自发辐射过程与外界作用无关，只与原子本身性质有关。各个原子的辐射都是自发地、独立地、随机地进行的，因而各个原子发射出的光子在频率、初相位、偏振态和传播方向上都彼此无关，因此，自发辐射发出的光是非相干光。普通光源发出的光都属于自发辐射，因此，普通光源发出的光是非相干光。受激辐射：处于高能级(E2)的原子，在频率为()的外来光子照射下，受激跃迁至低能级(E1)，并发射出一个与外来光子状态相同的光子的过程，叫做受激辐射。受激辐射的特点：受激辐射过程不仅与原子本身性质有关，还与外界作用有关。受激辐射不是自发进行的，必须要有外来光子的作用(照射)，并且外来光子的能量等于两个能级能量值之差，即。受激辐射发射出的光子与外来作用的光子具有相同的频率、相同的相位、相同的偏振态、相同的速率和传播方向，因此，受激辐射发出的光是相干光。激光产生的机理便是受激辐射，因此，激光是相干光。受激辐射与自发辐射的极为重要的区别相干性。2试阐述激光产生的基本思想。答：要产生激光，则必须实现光的受激辐射放大和光的自激振荡。前者反映了激光的物理本质；后者则是要维持光的受激辐射放大，并实现光波模式的选择，使特定的模式不断得到加强，产生振荡。要实现光的受激辐射放大，则必须使原子体系处于粒子数反转分布状态(集居数反转)，这是产生激光的必要条件之一。要实现光的自激振荡，还需要光学谐振腔，这是产生激光的必要条件之一。3什么是粒子数反转分布？实现粒子数反转分布的条件是什么？答：不同于粒子数按能级分布的正常状态，高能级(E2)上的原子数(n2)多余低能级(E1)上的原子数(n1)，即n2n1，的分布状态称为粒子数反转分布(也叫集居数反转)，这是产生激光的必要条件。要使物质实现粒子数反转，则必须具备两个条件：物质必须具有合适的能级结构(要有亚稳态)和必要的能量输入系统(以便从外界输入能量)；外界向激光工作物质供给能量，这个过程叫做激励、激发、抽运或泵浦。4激光在医学领域有哪些主要应用？如何采取对激光的防护措施？答：激光主要应用于基础医学研究和临床诊断与治疗中。激光的安全防护：一是对激光系统及工作环境的监控管理。激光器因其辐射危害而分为四类，对其应有明显的专用标志，应有自动显示、报警、停车装置。室内充分通风，光线充足，有吸、排烟装置消除有害物质等。另一方面是个人防护。工作人员要培训，严格按规章操作。避免直接或间接(反射或漫反射)的激光照射，佩戴与激光输出波长相匹配的防护眼镜以及尽量减少身体暴露部位，使人体接触的激光剂量在国家安全标准之内。严格实行医学监督，定期对工作人员进行体检是十分必要的。模拟试题一、填空题（共30分）1根据形变在外力去掉之后能否恢复其原来的情况，形变分为 和 。（弹性形变，塑性形变）2在弹性力学中将材料的 与 之比，称为该材料的弹性模量。（应力与相应应变之比）3边长为10 cm的正方体的两对面的切力都是10 N，相对位移1 cm，则切应变是 。（0.1）4弹跳蛋白是一种存在于跳蚤的弹跳机构和昆虫的飞翔机构中的弹跳蛋白，其杨氏模量接近于橡皮。今有一截面积为30 cm2的弹跳蛋白，加270 N的力后长度为原长的1.5倍，求其杨氏模量为 。（1.8105 Pa）5理想流体是指 和 的流体。（无内摩擦力，绝对不可压缩）6粘性流体有两种可能的流动状态： 和 。（层流，湍流）7如水在水平管中流动，A点的流速为1.0 m/s，B点的流速为2.0 m/s，则A、B两点间的压强差为 Pa。（1500）8声源与听者有相对运动时，当两者相互靠近时，声音频率将 ；两者相互远离时，声音频率将 ，这一现象叫做 。（升高，降低，多普勒效应）9超声波对介质的作用是 。（热作用、机械作用、空化作用）10一直径为200mm的玻璃球，折射率为1.5，球内有一小气泡从最近的方向看好像在球表面和中心的中间，则此气泡的实际位置离球面 。（60mm）11一曲率半径为50cm，折射率为1.5的薄平凸透镜使一物形成大小为物2倍的实像，则该物的位置应在镜前 。（150 cm）12消色差透镜由两个薄透镜胶合而成，其一的焦度为（10）屈光度，另一个为（6）屈光度，问消色差透镜的焦距为 cm。（25）13某人对2.5m以外的物体看不清，需配眼镜的度数为 度。（40）14当X光球管的管电压是50KV时，该光球管发射出X射线的最短波长是 。（0.2484）15激光的特性有 。（方向性好、亮度高、单色性好、相干性好以及偏振性好）二、选择题（共30分）1弹性模量是：（D）A、作用在物体单位截面上的弹性力；B、物体恢复形变的能力；C、应变与相应应力之比；D、应力与相应应变之比。2把一块物体放在静止的深水中，它受到的应力是：（B）A、张应力；B、体应力；C、切应力；D、三者都有。3水在同一流管中稳定流动，截面为0.5 cm2处流速为12 cms-1，在流速为4 cms-1处的截面积为：（B）A、1.0 cm2 ；B、1.5 cm2；C、2.0 cm2 ；D、2.15 cm2。4伯努利方程适用的条件是：（C）A、同一流管；B、所有流体；C、理想流体，稳定流动；