医药物理学课后习题答案

.医药物理学课后计算题答案第一章1-8 在边长为2.010-2m的立方体的两平行表面上，各施加以9.8102N的切向力，两个力方向相反，使两平行面的相对位移为1.010-3m，求其切变模量？解：由切应力和切应变的关系式可得切变模量为1-9有一根8.0m长的铜丝和一根4.0m长的钢丝，横截面积均为0.50cm2。将它们串联后加500N的张力，求每根金属丝的长度改变了多少？解：由于是串联，铜丝和钢丝受力均为500N，由杨氏模量可得长度的改变量，代入求得铜丝的长度改变量为钢丝的长度改变量为1-10 试计算横截面积为5.0cm2的股骨：（1）在拉力作用下骨折将发生时所具有的张力。（骨的抗张强度为1.2108Pa）（2）在4.5104N的压力作用下它的应变。（骨的杨氏模量为9109Pa）解：（1）骨的抗张强度就是骨折将发生时所受的应力，则所受的张力为（2）有可知其应变1-11设某人下肢骨的长度约为0.60m，平均横截面积6.0cm2，该人体重900N。问此人单腿站立时下肢骨缩短了多少。解：由题意可知骨的杨氏模量为9109Pa，由可得长度的改变量，代入已知条件可得1-12 松弛的肱二头肌伸长2.0cm时，所需要的力为10N，当它处于挛缩状态而主动收缩时，产生同样的伸长量则需要200N的力，若将它看成是一条长0.20m、横截面积为50cm2的均匀柱体，求上述两种状态下它的弹性模量。解：此弹性模量为杨氏模量由杨氏模量公式可得第二章2-3有人认为，计算粘滞流体的平均流速时，从连续性方程来看，管子愈粗流速愈小，而从泊肃叶公式来看，管子愈粗流速俞大，两者看似有矛盾。你怎样看等？答：对于一定的管子，在流量一定的情况下，管子愈粗流速愈慢；在管子两端压强差一定的情况下，管子愈粗流速愈快。2-4水在粗细不均匀的水平管中作稳定流动，已知截面S1处的压强为110Pa，流速为0.2ms-1，截面S2处的压强为5Pa，求S2处的流速（内摩擦不计）。解：由伯努利方程在水平管中的应用 代入数据 得 2-5水在粗细不均匀的水平管中作稳定流动，出口处的截面积为管最细处的3倍，若出口处的流速为，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？解：由连续性方程，得最细处的流速根据伯努利方程在水平管中的应用 代入数据 得 最细处压强为，因为，所以水不会流出来。2-6在水管的某一点，水的流速为2 ms-1，高出大气压的计示压强为104Pa，设水管的另一点的高度比第一点降低了1m，如果在第二点处水管的横截面是第一点的1/2，求第二点的计示压强。解：由连续性方程，得第二点的流速 根据伯努利方程 有 代入数据得 2-7 一直立圆柱形容器，高，直径为，顶部开启，底部有一面积为的小孔。若水以每秒的流量自上面放入容器中，求容器内水可升的最大高度。解：（1）设容器内水面可上升的高度为，此时放入容器的水流量和从小孔流出的水流量相等，由连续性方程有得 因为，所以可将容器中水面处流速近似为零，水面处和出水处压强均为大气压强。运用伯努利方程有得 2-8 一硬斑部分阻塞半径为的小动脉，阻塞后小动脉的有效半径为，血流的平均速度为，求：（1）未变窄处的血流平均速度；（2）阻塞处会不会发生湍流；（3）阻塞处的动压强（血液密度为，粘滞系数）解：（1）由连续性方程得（2） 不会发生湍流（3）2-9 设某人的心输出量为，体循环的总压强差为，此人体循环的总流阻是多少？ 解：因为 所以 2-10 设橄榄油的粘滞系数为1.8P，流过长度为0.5m，半径为1.0cm 的管子，管两端的压强差为2104，求其体积流量。解：根据泊肃叶公式得体积流量2-11 设排尿时尿从计示压强为的膀胱经过尿道后由尿道口排出，已知尿道长为，流量为，尿的粘滞系数为，求尿道的有效直径。解：根据泊肃叶公式 得2-12 设血液的粘度为同温度下水的5 倍（37），如以72cms -1 的平均流速通过主动脉，试用雷诺数为1000来计算产生湍流时的半径。设37水的粘度为6.910-4Pas，密度为1050kgm3）。解：由于血液的粘度是水的粘度的5倍，可知血液的粘度为由雷诺数可得2-13直径为0.01mm的水滴在速度为2cm/s的上升气流中，是否可向地面落下（设空气的粘度为1.810-5Pas）解：水滴的收尾速度为此水滴的下降收尾速度小于上升气流的速度，则会随着气流上升，不向地面落下。2-14 液体中一空气泡，直径为1mm，液体的粘度为0.15Pas，密度为9000kgm -3，求：（1）空气泡在此液体中上升时的收尾速度为多少?（2）如果这个空气泡在水中上升，其收尾速度又是多少？解：（1）气泡在液体中的收尾速度为，代入已知条件可得空气泡在此液体中收尾速度为即气泡运动是上升。（2）如其气泡在水中运动，则即气泡运动是上升。第三章3-4 试指出下列各式所表示的物理意义 （1）； （2） （3） （4）；（5） （6） 解：()在平衡态下，分子热运动能量平均地分配在分子每一个自由度上的能量均为()在平衡态下，分子平均平动动能均为.()在平衡态下，自由度为的分子平均总能量均为.()由质量为，摩尔质量为，自由度为的分子组成的系统的内能为.(5）摩尔自由度为的分子组成的系统内能为.（6）1摩尔单原子分子组成的系统内能为.3-5 若室内因生起炉子后，温度从15oC升高到27oC，而室内气压不变，问此时室内的气体减少了百分之几？解：由理想气体物态方程，室内气压P不变，为定值则有，即体积变大，则变大的体积占原来的体积比为这一部分气体就是室内减少的那部分气体，即室内的气体减少了4.2%。3-6 湖面下50m深处，温度为，有一体积为的气泡，若湖面的温度为，求此气泡升到湖面时的体积。解：在湖底 在湖面 由得 3-7 一容器内储有气体，压强为1.33Pa，温度为300K，问单位容积内有多少分子？这些分子的总平动动能是多少？解：由可得，T=300K，P=1.33Pa代入可得个/m3这些分子的总平动动能为3-8 2g氢气装再20L的容器内，当容器内的压强为4.0104pa时，氢气分子的平均平动动能是多少？解：容器中共有2g氢气，则氢气的摩尔数为，即容器中的总分子数为个从而可知分子数密度为个/m3由压强公式可知氢气分子的平均平动动能为3-9 毛细管的半径为m，将它插入试管中的血液中。如果接触角为零，求血液在管中上升的高度。（血液的密度，表面张力系数）解：血液在毛细管中发生毛细现象，血液上升，上升高度为3-10 求半径为mm的许多小水滴融合成一个半径为2mm的大水滴时释放的能量。解：水的表面张力系数设共有n个小水滴融合成个大水滴，则有，个则释放的能量为3-11 设液体中的压强为，表面张力系数，问在液体中生成的半径为m的气泡中压强是多大？解：泡内外有压强差则气泡内的压强为3-12 表面张力系数为7.2710-2N/m的水（1=999Kg/m3），在毛细管中上升2.5cm，丙酮(2=792Kg/m3)在同样的毛细管中上升1.4cm，假设两者都完全润湿毛细管，求丙酮的表面张力系数是多大？解：两者在毛细管中都发生毛细现象，上升高度由于两者都完全润湿毛细管，接触角都为零，水的上升高度 丙酮的上升高度通过上上式可得代入各已知条件3-13 一U形玻璃管的两竖直管的直径分别为1mm和3mm。试求两管内水面的高度差。（水的表面张力系数为） 解：3-14 试求把一个表面张力系数为的肥皂泡，由半径为r吹成半径为2r的过程所做的功。解：根据功能原理，吹肥皂泡所做的功，应等于吹此肥皂泡前后的表面能的变化3-15 吹一个直径为10cm的肥皂泡，设肥皂液的表面张力系数。求吹此肥皂泡所做的功，以及泡内外的压强差。 解：根据功能原理，吹肥皂泡所做的功，应等于吹此肥皂泡前后的表面能的变化。 泡内外的压强差.