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，其理论依据是[A]2（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2mR(B)均为221mR(C)2mR和221mR(D)221mR和2mR6.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1s内角速度都增加πrad/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㎏·m2，给圆盘施加一个400N·m的恒外力矩使其由静止开始转动，经2s后飞轮转过的圈数为（B）A．10B．20C．30D．409.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/m2C.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三、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。21niiiJmr2、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。五、计算题31.设某人一条腿骨长m6.0，平均截面积为23cm，当站立时两腿支持整个体重N800，问此人一条腿骨缩短了多少？（骨的杨氏模量为21010mN）10458001031020.68.010FLESLLLm2.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1min1500r。要使它在s20内停止转动，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。1222122150050()min00502.5()201J0.01(kgm)2rradsradstMR22121MJ0.012.57.851011232123kkkNmEJJWEEJ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。一、填空题41.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Re1000时，液体做层流，当雷诺数Re1500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S1＝40cm2，细处为S2＝10cm2，管中水的流量为Q＝3000cm3/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22221211ghv21Pghv21P，使用该方程的条件是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C.S大处,v小,p大D.S大处,v大,p小56、水在同一流管中做稳定流动，在截面积为0.5cm2处的流速为12cm/s，则在流速为4.0cm/s处的截面积为[B]A.1.0cm2B.1.5cm2C.2.0cm2D.2.25cm27、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、1:4B、4:1C、1:2D、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.dydvSF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。五、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12sm，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=1.01×105Pa）11222SυSυυ6/sm622112232320255211PρυPρυ2211P1.0102P1.010622P0.8510851.0110PaKPaPa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2×105N.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①A,B点的速度；②B点的压强。QυSυSBBAA)s12(m100.12SQυ12AA)s20(m10600.12SQυ14BBB2BB2AAρghρυ21Pρυ21P22BAABB11PPρυρυρgh221152221010001210002010009.822245.2410(P)a3.水由蓄水池稳定流出（图3-1），点1的高度为m10，点2和点3的高度均为m0.1，在点2处管的截面积为204.0m，再点3处为202.0m，蓄水池的面积比管子的横截面积大的多，求①点2处的压强；②出口处的流量。解：1、3两点列伯努利方程：51301PPP1.01100PavAB2m7221113332010333333311Pρυ+ρghPρυρgh221P0ρghPρυρgh2υ14.1/0.282msmQSvs2、3两点列伯努利方程：2222035211PρυPρυ22P1.6810Pa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α的值发生显著变化：加入表面活性物质使α减小,加入表面非活性物质使α增大.3.加入表面活性物质的浓度越大,α越小；加入表面非活性物质,浓度越大,α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2α/