医学物理复习材料详解.docx
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医学物理复习材料详解
第一章人体力学的基础知识
一、复习重点
1、位矢、位移、速度、加速度
2、惯性系、非惯性系、惯性力
3、功、功能原理、能量守恒定律、动量定理、动量守恒定律
3、刚体定轴转动的特点及描述刚体定轴转动的各个物理量
4、力矩、转动动能、转动惯量、刚体定轴转动定律
6、角动量、角动量守恒定律
二、同步练习题
（一）填空题：
1、一质点做直线运动，其速率为，、均为常量，则任意时刻质点加速度的大小是.
2、一质点的法向加速度为零，切向加速度不为零，则该质点作运动。
3、一质点的运动学方程为r=2t-t2m，则该质点在t=0时刻的瞬时速率为。
4、做曲线运动的质点，其切向加速度为零，有法向加速度。
（均填一定或不一定）
5、速度的量纲为。
6、做功与路径无关的作用力称为保守力，你知道的保守力有，，，。
7、势能的大小与势能零点的选择。
（填有关或无关）
8、做曲线运动时，质点的动量（填守恒或不守恒），动量随时间的变化率（填一定或不一定）变化，所受合力的冲量（填等于零或不等于零）。
9、刚体作定轴转动，其角速度与线速度的关系为，切向加速度和角加速度之间的关系为。
10、转动惯量是描述刚体转动惯性的物理量，质量为，长度为的均匀细杆绕垂直中心轴的转动惯量为____________;绕垂直端点轴的转动惯量为_____________。
（二）选择题：
1、有关角动量说法正确的是（）
A．质点系的总动量为零，总角动量一定为零
B．一质点作直线运动，其角动量一定为零
C．一质点作直线运动，其角动量不一定为零
D．一质点作匀速率圆周运动，其动量方向不断变化，所以质点对圆心的角动量随之不断变化。
2、质点做匀速率圆周运动时，其速度和加速度的变化情况是（）
A．速度不变，加速度在变B．加速度不变，速度在变
C．二者都在变化D．二者都不变
3、以下几种力中属于惯性力的有（）
A、重力B、离心力
C、静电场力D、万有引力
4、以下物理量中，不是保守力的为（）
A、重力B、磁场力
C、静电场力D、万有引力
5、质点系动能的增量在数值上等于（）
A．一切外力所作的功
B．一切外力所作的功和一切内力所作的功的代数和
C一切外力所作的功和一切内非保守力所作的功的代数和
D．一切外力和一切保守内力所作功的代数和
6、花样溜冰运动员在旋转时，往往先把两臂张开旋转，然后迅速把两臂靠拢身体，增加转速，以获得最佳表演效果。
在此过程中不计冰面及空气的摩擦阻力，她的（）
A、机械能守恒B、动量守恒
C、角动量守恒D、机械能和角动量均守恒
（三）判断题：
（）1、惯性力是参照系非惯性运动的表现，或者说是物体的惯性在非惯性系中的表现。
（）2、物体加速度的值很大，而物体的速度值却不变，这是不可能的。
（）3、物体具有恒定的速率，但仍有变化的速度这是可能的。
（）4、物体的运动方向和合外力的方向一定相同。
（）5、物体做圆周运动时，其加速度方向指向圆心。
（）6、有两个力作用在一个有固定轴的刚体上，当这两个力都平行于轴作用时，它们对轴的合力矩一定是零。
（）7、只要给定刚体，则刚体的转动惯量就是个定值。
（四）简答题：
1、要使一条长铁棒保持水平，为什么握住它的中点比握住它的端点容易？
2、刚体作平动和定轴转动时各有什么特点？
（五）计算题：
1、花样滑冰者开始时双臂伸开以3πrad/s的角速度旋转，其对轴的转动惯量J1=5.4kg.m2，求：
（1）如果他的双臂交叉时的转动惯量是伸开时的60%，双臂交叉时的角速度是多少？
（2）他的动能改变了多少？
2、有一根长为l，质量为m的均匀细杆，两端各牢固地连接一个质量为m的小球，整个系统可绕一过O点并垂直于杆长的水平轴无摩擦地转动，如图。
当系统转到水平位置时，求：
（1）系统所受的合力矩；
（2）系统的转动惯量；（3）系统的角加速度
三、精选例题
图1-1
1-1．炮弹以一定的仰角射出，它的轨迹是一条抛物线。
设当它到达最高点时，不料发生爆炸，分裂成质量相等的两块碎片，其中一块在爆炸的影响下沿着原来的轨迹返回到出发点。
问：
（1）另一块碎片将沿怎样的方向飞去？
能否达到预定的地点？
（2）到达地面时两者的速率是否相同？
（3）两者能否同时到达地面？
解：
如右图1-1：
（1）按动量守恒，则得，所以不能到达预定地点，而要超过。
（2）两者到达地面的速率不相同。
（3）可以同时到达。
1-2．根据动量原理可知：
力在时间过程中的累积效应，引起动量的改变。
根据功能原理可知：
力是空间累积引起动能的改变。
（1）如果物体受合外力作用了一段时间（即受到合外力的冲量作用），动量发生了改变，那么，是否一定会引起物体动能的改变？
（2）如果物体受合外力作用，并且在力作用的方向上有了位移（即合外力对物体作了功），使物体的动能发生了变化，是否一定会引起物体动量的改变？
解：
（1）不一定。
如圆周运动，匀速时不变，但不同点的不一样。
（2）一定。
因为时，动量不守恒。
1-3．一质点作半径为R的圆周运动，其速率v=b-ct,b,c均为正的常量，试求：
（1）任意时刻质点的加速度的大小和方向；
（2）速度为零时质点绕圆周运动了多少圈？
解：
（1），
所以合加速度的大小为：
与半径夹角为θ，则
（2），，，
所以：
1-4．例:
一质点沿x轴运动，其加速度a=－ku2，式中k为正常数，设t=0时，x=0，u=u0；
① 求u作为t函数的表示式；
②求u作为x的函数的表示式。
分离变量得
解：
1
2）.
1-5．一步枪在射击时，子弹在枪膛内受的推力满足的规律变化，已知击发前子弹速度，子弹出枪口时速度。
求子弹的质量等于多少？
解：
由于出膛后F=0
所以：
因为：
所以：
所以：
所以，得证。
1-6．求质量为m，半径为R的均匀薄圆环的转动惯量，轴与圆环平面垂直并且通过圆心。
解：
如下图1-6：
图1-6
把圆环分解为许多小体积元，每个体积元相对转轴的
转动惯量为
所以：
四、同步练习题答案
（一）填空题：
1、-c2、匀加速直线运动3、2m/s4、不一定，一定5、[v]=LT-1
6、重力，万有引力，电场力，弹性力7、有关11、相互转化，机械能守恒8、不守恒，不一定，不等于零14、减小，增大9、v=rω，aτ=rα10、，
（二）选择题：
1、C2、C3、B4、B5、B6、C
（三）判断题：
1、√2、×3、√4、×5、×6、√7、×
（四）简答题：
1、答：
手握住铁棒，手就是铁棒的支点。
握住铁棒一端时，铁棒的另外部分在重力的作用下，给铁棒施加了一个力矩的作用，则要想使铁棒保持平衡，手除了要克服铁棒的重力作用之外，还要克服力矩的作用；握住铁棒中间时，铁棒的两端在重力的作用下，给手施加的合力矩为零，所以要使铁棒保持平衡，手只需克服铁棒的重力作用即可，因此更容易。
2、答：
刚体平动时，刚体内各质元的运动轨迹相同，在同一时刻的速度和加速度相同，因此描述刚体的平动，就可用刚体内一点的运动带表整个刚体的运动。
刚体作定轴转动时，各质元的线速度和加速度一般并不相同，但各质元的角量都是相同的，因此可以用刚体内任一点的角位移、角速度、角加速度带表整个刚体的定轴转动状态。
（五）计算题：
1、解：
由角动量守恒定律知
2、
第二章流体的运动
一、复习重点
1、流体、理想流体、流线和流管、稳定流动
2、流体的连续性方程、伯努利方程
3、泊肃叶定律
4、层流、湍流、雷诺数
5、粘性流体的伯努利方程、斯托克斯定律
二、同步练习题
（一）填空题：
1、流体具有、、性。
2、所谓理想流体，就是、的流体。
3、流体力学中连续性方程是的体现，而伯努利方程（Bernolli’sEquation）是_________________的反映。
4、伯努利方程是流体力学的基本规律，使用这个方程有三个条件，，。
5、理想流体在截面积为S的流管中以流速v作稳定流动，将此管与六个截面积为S/3的流管接通，则流体在截面为的流管中作稳定流动的流速为__________.
（二）选择题：
（）1．理想流体作稳定流动时：
A、流经空间各点的速度相同；
B、流速一定很小；
C、其流线是一组平行线；
D、流线上各点速度不随时间改变；
（）2、理想流体在粗细不同的流管中作稳定流动，若流管水平放置，以下说法正确的是
A、横截面积大处，流速也大，但压强小
B、横截面积大处，流速小，但压强大
C、横截面积小处，流速小，压强小。
D、横截面积小处，流速也小，但压强大
（）3、水平玻璃管，由截面均匀而各不相同的A、B、C三段串联而成。
水从A段流进，从C段流出。
在三段管壁上各打一个孔，A段上小孔有气泡出现，B段上小孔有水射出，C段上小孔不射水，也无气泡出现。
设水为理想流体，三段管子内径的关系为
A、RA>RB>RCB、RAC、RA（）4．实际流体的黏滞系数与下列哪些因数有关：
A、流速;
B、流体本身及温度;
C、内摩擦力;
D、流管截面积.
（）5、粘滞流体在截面积不同的流管中作层流，在截面积为S处的最大速度为V，在截面积为S1处其体积流量为：
A、（SV）/（2S1）；B、（SV）/2；
C、（S1V）/2；D、V；
E、SV
b
（）6、如图，该管水平放置，
当管中有水流过时，则：
A、a管内水柱高B、b管内水柱高
C、一样高D、无法判断
（三）判断题：
（）1、流体中任意一条流线上各点的速度都相同，这样的流动就叫做稳定流动。
（）2、毛细管的横截面积小，所以由连续性原理可知，动物体内毛细管中的血液流速很快。
（）3、流体在作湍流时消耗的能量要比层流多，但和层流一样是不发声的。
（）4、液体在管子中流动时，由连续性原理看，管子越粗，流速越小，而从泊肃叶定理来看，管子越粗，流速越大，这两者是矛盾的。
（四）简答题：
1、试用伯努利方程解释血压与体位的关系。
（4分）
2、1912年秋，当时世界上最大的轮船之一“奥林匹克“号邮轮，以25千米／小时的速度在大海上行驶时，英国铁甲巡洋舰“哈克号“以34千米／小时的速度从后面追赶，两轮船间横向距离很小，只有100米左右，到“哈克号“刚追上“奥林匹克“号，船首与邮轮船尾并列后，巡洋舰突然像被一只看不见的巨手推动，不再顺从舵手的操纵几乎笔直的向邮轮冲去，“哈克号“船头把“奥林匹克“号的右舷撞了一个大洞．试用伯努力原理对此现象进行解释．
3、流体的切变模量为零，你如何理解？
（五）计算题：
1、水由蓄水池中稳定流出，如图3-1所示，点1比点2和点3高2m，在点2处管的横截面积为0.04m2，在点3处为0.02m2，蓄水池面积比管子的横截面积大得多。
试求：
点2、点3处的流速各是多少？
vB
图3-1图3-2
2、如图3-2，设流量为0.12m3/s的流水管子。
A点的压强为2.0×105N/m2，截面积为100cm2，而B点的截面积为60cm2。
B点比A点高2m，水的内摩擦可以忽略不计，并将水视为不可压缩流体。
求A，B两点的流速和B点的压强。
（6分）
三、精选例题
2-1.若两只船平行前进时靠的比较近，为什么它们极易碰撞？
答：
船是子弹形的，两船之间入口处水流过的截面大，水量也大，而两船中间之间水流过的截面小，使中间水的流速比船外侧水的流速大，由于流速大的地方压强小，故船外侧的压力将船彼此推近，所以极易碰撞。
2-2.为
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