医学物理学题库讲解

1复习题第一章刚体转动1名词解释刚体：如果一个物体在外力作用下，它的各部分之间的距离保持不变，或者它的形状和大小都不发生变化，那这个物体被称为刚体力矩：力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向转动惯量：转动惯量是刚体转动惯性的量度，转动惯量越大，刚体的转动惯性就越大进动：一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转，这种现象被称为进动2填空：(1)刚体转动的运动学参数是角位移、角速度、角加速度。(2)刚体转动的力学参数是力矩、转动惯量。(3)陀螺在绕本身对称轴旋转的同时，其对称轴还将绕竖直回转，这种回转现象称为进动。3.问答：(1)有一个鸡蛋不知是熟还是生，请你判断一下，并说明为什么？可以根据两者旋转情况的不同加以辨别。熟鸡蛋内部凝结成固态，可近似为刚体，使它旋转起来后对质心轴的转动量可以认为是不变的常量，鸡蛋内各部分相对转轴有相同的角速度，因桌面对质心轴的摩擦力矩很小，所以熟鸡蛋转起来后。其角速度减小非常缓慢，可以稳定的旋转相当长时间。生鸡蛋内部可近似为非均匀分布的流体，使它旋转时，内部各部分状态变化的难易程度不相同，会因为摩擦而使鸡蛋晃荡，转动轴不稳定，转动惯量也不稳定。使它转动的动能因内部摩擦等因素耗散而不能维持，使转动很快停下来。(2)地球自转的角速度方向指向什么方向？作图说明。绕自转轴自西向东的转动(3)中国古代用指南针导航，现代用陀螺仪导航，请说明陀螺仪导航的原理。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成，基于角动量守恒的理论。陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向。(4)一个转动的飞轮，如果不提供能量，最终将停下来，试用转动定律解释该现象。刚体的定轴转动定律为M=Jα。转动着的飞轮，不供给能量，它只受阻力矩M的作用，角加速度α0，即做减速转动，从而最终停止下来。第二章物体弹性1.名词解释：应力：在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。应变：物体在受到外力作用下会产生一定的变形，变形的程度称应变抗张强度：断裂点的应力称为材料的抗张强度2杨氏模量：正应力与线应变的比值Y称为杨氏模量2.填空：(1)物体变形分为弹性形变和塑性形变两类。(2)物体变形是由于有外力的作用而产生了形状和大小变化。(3)物体的应力与应变，经历弹性、屈服、硬化、颈缩四个阶段。(4)物体在颈缩阶段会发生断裂，当弹性阶段与颈缩阶段较近时，材料表现为脆性。3.问答：(1)用什么力学指标评价骨骼硬度较为合适？为什么？从力学角度来讲，所有材料的力学指标都必须通过拉伸实验，而拉伸实验得出的指标分别为下列几个重要参数：1.屈服强度（代指材料的最大允许工作强度）；2.极限强度（代指材料承受的最大强度，超过强度即失效）；3.弹性模量（应力应变曲线斜率值)(2)骨质疏松的力学特性表现是什么？人患上骨质疏松后，骨头的杨氏模量减少，抗形变能力下降，若应力大于骨头的承受能力，容易引起骨折第三章流体的运动1.名词解释：可压缩流体：具有可压缩性的流体被称为可压缩流体黏性：流体在运动状态下抵抗剪切变形速率能力的性质，被称为粘性流场：流速随空间分布被称为流场层流：相邻两层流体之间只做相对滑动，流层间没有横向混杂，被称为层流湍流：杂乱不稳定的流动状态被称为湍流2.填空：(1)伯努利方程表明，任何一处流体的压强和单位体积的动能、重力势能之和总是恒定的。(2)文丘里流量计是利用伯努利方程原理设计，测量的流量值与液面高度差h成正比。(3)流体流动状态是根据雷诺数判断，当它1000，流体的流动状态是层流。(4)等截面管道中流体的流量与压强差△p成正比，与Rf成反比。3.问答：(1)血压测量时，为什么袖带要与心脏平齐？且根据液体压强的公式P=ρgh可知，袖带位置高于心脏，测量值偏低，低于心脏，测量值就偏高。由于上臂式血压计的袖带位置本身就接近心脏高度，因此不容易出现操作错误，而手腕式血压计就会经常因为高度问题产生误差。(2)痰液吸引器的管子粗细对吸引痰液有什么影响？为什么？(3)呼吸道阻力对呼吸通气功能有什么影响？为什么？呼吸也是呼吸动力克服呼吸阻力才能完成呼吸运动，呼吸阻力包括弹性阻力和非弹性阻力，如果通气阻力过大，可能造成通气功能障碍。(4)用柯氏音法测量无创血压，为什么用听诊手段来判断血压？用柯氏音法测量无创血压，开始时因为袖带压力大将脉搏阻断，几乎没有声音或声音很小；随着袖带压力下降，脉搏音逐渐增大，在一个点上会感到声音明显增大，到最大后在逐渐减小，最后声音消失。脉搏音明显增大时刻所对应的水银柱高度为收缩压，明显减小对应为舒张压。第四章机械振动1.名词解释：简谐振动：简谐振动是一种最简单、最基本的振动，任何复杂的振动都可以看成是简谐振动阻尼振动：振幅随时间减小的振动被称为阻尼振动3受迫振动：在周期性外力持续作用下发生的振动，被称为受迫振动共振：当驱动力频率接近系统固有频率的时候，系统所做受迫振动的振幅急剧增大，这种现象被称为共振谱线：方波的频谱图中的每一条线被称为谱线2.填空：(1)谐振动的特征量是振幅、角频率和初相位。(2)阻尼振动有欠阻尼、过阻尼和临界阻尼三种情况。(3)从能量角度看，在受迫振动中，振动物体因驱动力做功而获得能量，同时又因阻尼作用而消耗能量。(4)当周期性外力的驱动力频率与弹簧振子的固有频率一致时，则弹簧振子发生了共振。3.问答：(1)输氧时，当氧气阀门打开时，氧气表上的指针会振动，最后指示稳定的压力，这是为什么？类似于重力作用下的弹簧谐振子：一个质量为m的振子和垂直放置的弹簧连接，在无重力状态时，弹簧处于自然长度。如果外加上重力，振子会以新的平衡位置为基准做阻尼振动。氧气瓶也是一样，指针突然受到增加的气压就类比于振子突然受到外加的重力。(2)在阻尼振动中，下列哪种情况下振动衰减较快？物体质量不变，阻尼系数增大；物体质量增大，阻尼系数不变。因为f=-r·v=rdx/dt，与m无关，所以①衰减的比较快(3)心电图可以做频谱分析吗？其基频振动频率是多少？可以。70～80HZ第五章机械波1.名词解释：机械波：机械振动在弹性介质中传递的作用，被称为机械波波面：某一时刻振动相位相同的点连成的面称为波面波长：在波动中，同一波线上两个相位差为2π的点之间的距离被称为波长能流：单位时间内通过介质中某一面积的能量，称为能流驻波：当两列振幅相同的相干波沿同一直线传播时，合成波是一种波形不随时间变化的波，被称为驻波多普勒效应：由于波源或观测者相对于介质运动，造成观测频率与波源频率不同的现象，被称为多普勒效应2.填空：(1)机械波产生的条件是波源和弹性介质。(2)波是能量传递的一种形式，其强度用I表示。(3)机械波在介质中传播时，它的强度和传播距离将随着传播距离的增加而减小，这种现象称为波的衰减。(4)驻波中始终静止不动的点称为波节，振幅最大的各点称为波腹。(5)在多普勒血流计中，当血流迎着探头，接受频率增大，当血流背离探头，接受频率减小。3.问答：(1)当波从一种介质透入到另一种介质时，波长、频率、波速、振幅等物理量中，哪些量会改变？哪些量不会改变？波长、周期、振幅和波速是变化的，频率是不变.(2)在医学超声检查时，耦合剂起什么作用？为什么？做超声检查时，探头与病人皮肤之间的空气将阻碍超声波传入人体，耦合剂作为介质来连接探头与病人体表，使医生获得高质量的图像。耦合剂能充填接触面之间的微小空隙，不让空气影响超声的穿透；其次是通过耦合剂使探头与皮肤之间的声阻抗差减小，从而减小超声能量在此界面的反射损失。另外，还起到“润滑”作用，减小探头面与皮肤之间的摩擦。(3)声强级与频率有关吗？为什么？4有关。通常声强级选用1000HZ声音的听阈值I0=10的负十二次作为参考值，任一声强与其比值的对数乘，用L表示第六章气体分子运动论1.名词解释：平衡态：平衡态是指在没有外界影响条件下热力学系统的各部分宏观性质在长时间里不发生变化的状态。状态参数：定量描述热力系在平衡条件下的热力状态的宏观物理量，被称为状态参数自由度：决定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标数目，被称为物体的自由度布郎运动：无秩序的运动，这种现象叫做布郎运动2.填空：(1)宏观物体的分子或原子都处于永不停息和无规则运动。(2)分子运动的微观量包括大小、质量、速度等，宏观量包括温度、压强、体积等。(3)气体温度是分子平均平动动能的度量。(4)理想气体的内能完全决定于分子运动的自由度数和气体的温度。3.问答：(1)汽车轮胎需要保持一定的压力，问冬天与夏天打入轮胎气体的质量是否相同？为什么？不相同。夏天胎压比外界正常大气压高，冬天胎压比外界正常大气压低，所以夏天打入质量小，冬天打入质量大。(2)气体分子的平均速率、方均根速率、最概然速率各是怎样定义的？它们的大小由哪些因素决定？各有什么用处？(3)在同一温度下，如果氧分子与氢分子的平均动能相等，问氢分子的运动速率比氧分子高吗？为什么？(4)平均自由程与气体的状态、分子本身性质有何关系？在计算平均自由程时，什么地方体现了统计平均？平均自由程与气体的宏观状态参量温度、压强有关，也与微观物理量分子有效直径有关。推导时，利用了麦克斯韦速率分布律中平均相对速率与算数平均速率的关系，得出分子的平均碰撞次数，进而得出分子的平均自由程。因此，平均自由程是在平衡状态下，对大量气体分子的热运动在连续两次碰撞间所经过路程的一个统计平均值。第七章热力学基础1.名词解释：孤立系统：与环境之间既没有能量交换又没有物质交换的系统叫做孤立系统封闭系统：与外界系统有能量交换但没有物质交换的系统叫做封闭系统开放系统：与外界既有能量交换又有物质交换的系统叫做开放系统内能：热力学系统存在着一个仅由状态决定的态函数，叫做系统的内能热容：当一系统由于加给一微小的热量δQ而温度升高dT时，δQ/dT这个量即是该系统的热容卡诺循环：卡诺热机的循环过程称为卡诺循环熵2.填空：(1)外界对系统传递的热量，一部分是使系统的内能增加，另一部分是用于系统对外做功。(2)卡诺循环是在两个恒温热源之间进行工作的循环过程，其工作效率只与这两个热源的热力学温度有关，要提高工作效率必须提高这温度。(3)热力学第二定律表明：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。(4)在封闭系统中发生的任何不可逆过程，都导致了整个系统的熵的增加，系统的总熵只有在可逆过程中才是不变的，这就是熵增加原理。3.问答：(1)下面两个热机的p-V图，在(a)中，两个热机做功W1=W2，在(b)中，两个热机做功W1W2，问(a)与(b)中，两个热机的效率是否相同？为什么？（a）不相同，因为其高温线和低温线不同；（b）相同，因为其高温线和低温线相同5(a)(b)(2)当物体放入冰箱内，该物体温度高，对冰箱制冷效果好？还是物体温度低，对冰箱制冷效果好？为什么？(3)茶杯中的水变凉，在自然情况下，是否可以再变热？为什么？不可能。热量不肯呢过自发的熊低温物体传到高温物体。一切与热有关的自然现象都与热力学第二定律有关，由熵增加原理可知，在封闭系统中发生的任何不可逆过程，都将导致整个系统的熵增加。(4)控制饮食和增加身体运动是否可以控制人体体重？为什么？可以。人体可以看成一个热力学系统，根据热力学第一定律，当系统吸收热量Q为负数，便可以减轻体重；相反的，当系统吸收热量Q为正数，便可以增加体重第八章静电场1.名词解释：电通量：通过电场中某一面积的电场线总数称为通过该面积的电通量电势：描述电场的能的性质被称为电势等势面：静电场中由电势相等的点所连成的曲面，且规定任何两个相邻曲面间的电势差相等的面叫做等势面电偶极子：两个相距很近的等量异号电荷+Q和-Q所组成的带电系统叫电偶极子电偶极矩：电偶极子中的一个电荷的电量绝对值与轴线的乘积叫电偶极矩束缚电荷：在物体内不能自由移动且不能用传导的方法移走的电荷叫束缚电荷电介质极化：在外电场作用下各向同性的军训电介质表面出现束缚电荷的现象较电介质极化位移极化：在垂直于外电场方向的介质端面上出现束缚电荷，叫位移极化心电向量：在某一时刻，电偶极矩就