医学物理学
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。（1.8×105 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1×1010 Pa计算)（4.0×10-5m ，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5×104N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1.68×108 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0.9×1010 N★m-2。问受压时倔强系数是。（2.25×107 N★m-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。（4.8×1011 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L
，则此正方体的切应变为：（A）
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3.0×103 N·m-2，截面积为3×10-4 ㎡。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0.9×1010 Pa。问受压时倔强系数是多少？
(2.25×107 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11.3×103 ㎏·m-3，其极限强度为2×107 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？
(4.8×1011 Pa)
4．长为l0=0.5 m，直径d=2×10-3 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2×1011 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 cm 2，B 管截面积为40 cm 2，C 管截面积为80 cm 2，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V C 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 cm 2处流速为12 cm·s -1，在流速为4 cm·s -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。
8．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）
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 cm3·s-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 m·s-1、3 m·s-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
A. 1
B. 1.3
C. 1.5
D. 2
3．一折射率为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′/n
B. f′/f=n′/n
C. f′/f=-n/n′
D. f′/f=n/n′
4．一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. 0.01
B. 0.02
C. 0.04
D. 0.1
5．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.10cm
C. 23cm
D.30cm
7．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 m2 kg-1）
3．X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
1．X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λ
=0.157 A,试计算从阴极飞出的电子的速
min
度。
（1.67?108m·s-1）2．如果要想得最短波长为0.5 A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，3.97?1015-J）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 ?，1.2077×1019Hz）
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(E 2)的原子自发地跃迁到低能级(E 1)，并发射出一个能量为h v (12h E E v -=)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(E 2)的原子，在频率为v (12h E E v -=)的外来光子照射下，受激跃迁至低能级(E 1)，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12h E E v -=。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n2>n1，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：①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)；②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。（1.8×105 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；
7．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。
8．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。
9．一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。
10．超声波是：（B）
A、电磁波；
B、机械纵波；
C、机械横波；
D、X射线。
11．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、n2 n1；
D、n1 n2
12．一玻璃球半径为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、1
B、1.3
C、1.5
D、2
13．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
14．要提高显微镜的分辨本领，应（D）
A、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
15．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。
三、计算题（共40分）
1．一根钢棒长为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？
(4.8×1011 Pa)
2．一水平管的水流量是4.0×10-3 m3/s，管的横截面积是1.0×10-3 ㎡处的压强是1.1×105 Pa。问管的横截面积多大时才能使压强为1.0×105 Pa？
(2/3×10-3 m2) 3．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3 10-4 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。
（1
3.0-
?）
m
s 4．一个双凸透镜，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）