王芝云版醫(yī)用物理學(xué)課后習(xí)題答案

1、第1章 剛體力學(xué)基礎(chǔ) 物體的彈性1.1 （1）n=(2) (3) 1.4 A 對(duì)物體：Mg-T=Ma 對(duì)滑輪： 聯(lián)立求解，得： B 對(duì)滑輪： 得：1.6 對(duì)物體： 對(duì)滑輪： 解得： 由角量的運(yùn)動(dòng)方程： 1.8 人和轉(zhuǎn)盤組成的系統(tǒng)角動(dòng)量守恒 1.12 解：（1）成人股骨斷裂的壓力（2）股骨斷裂的線應(yīng)變（3）長(zhǎng)度的改變量第2章 流體力學(xué)基礎(chǔ)2.1 解：（1）主動(dòng)脈血液流量(2) 大動(dòng)脈血液的平均流速（3） 當(dāng)r=0時(shí)毛細(xì)血管內(nèi)血液具有最大流速，根據(jù) 得：2.4 解：（1）（2） （3） 2.8 解：（1）毛細(xì)血管兩端血壓降（2）毛細(xì)血管內(nèi)血液的流量（3）流阻2.9根據(jù)伯努利方程，可得 單位體積的油

2、損耗的能量w= 代入數(shù)值得：那么 的油流過(guò)損失的能量為5*第3章 振動(dòng)與波 聲波 超聲和超聲成像3.1解：矢量圖略 畫(huà)旋轉(zhuǎn)矢量圖可得1） 2）3）； 4）；3.2解：由圖示可知 ， T=0時(shí)， 依據(jù)旋轉(zhuǎn)矢量有：，所以3.6解： ，該質(zhì)點(diǎn)的合振動(dòng)為3.7 解：（1）因?yàn)閜1點(diǎn)振動(dòng)方程為，而p2點(diǎn)落后p1點(diǎn)的距離為L(zhǎng)1+ L2， 所以p2點(diǎn)的振動(dòng)方程為 （2）與p1點(diǎn)相距的點(diǎn)與p1點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)相同。3.8 解：兩波源連線上因干涉相消才靜止，據(jù)干涉相消條件 且有，設(shè)相消點(diǎn)距離S1的距離為x 則，可取1，3，5，7，9，29m。第4章 氣體分子動(dòng)理論4.1 解：（1）據(jù)有 ； （2）分子間的平局距離即

3、為分子的平均自由程，有 m此值約為氧分子直徑的100倍。4.4 解： ，=6.805m3 氣體的摩爾質(zhì)量為 氣體是氮?dú)?方均根速率為 因氮?dú)夥肿拥淖杂啥葹?，所以氮?dú)鈿怏w分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為 氣體分子的平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能為氣體分子的總平動(dòng)動(dòng)能為 氣體的內(nèi)能為第5章 液體的表面現(xiàn)象5.1 解：（1）由表面張力得：其中：一滴液體的重力，所以 （2）表面張力等于一滴液體的重力，即5.4 解：A點(diǎn)受到的向上壓強(qiáng)PA等于大氣壓強(qiáng)P0與附加壓強(qiáng)兩者之和，即：ABH B點(diǎn)壓強(qiáng)PB等于大氣壓強(qiáng)P0與附加壓強(qiáng)的差，即 根據(jù)流體靜力學(xué)的基本原理，A點(diǎn)受到的向下壓強(qiáng)為，由平衡條件可知，因而:5.5 解：毛細(xì)管中液面上升高

4、度：得到： = =5.52610-2（N/m）第6章 靜電場(chǎng)6.2 解：（1） 建立如圖所示的坐標(biāo)系，在導(dǎo)線上位置x處取一線元，所帶電荷，該電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的元電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸的正方向，大小為： = = =6.744 102（N/C） (2) 建立如下圖所示坐標(biāo)系，y軸過(guò)N點(diǎn) 在導(dǎo)線上位置為x的P點(diǎn)取線元，所帶電荷，在N點(diǎn)產(chǎn)生的元電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿PN連線，大小為：由于導(dǎo)線上電荷分布關(guān)于y軸對(duì)稱，在x方向的分量相消，在y方向的分量，導(dǎo)線上電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為： = =1.497103N/C6.4解：由高斯定理： （1） r<RA, =0 E=0(2) RA<r<RB, =

5、= =(3) r>RB, = = =6.5解：(1)如圖所示，在圓柱體外距離軸心為r的任意點(diǎn)P選取半徑為r，高為l的同軸圓柱形高斯面，其上、下底面的電通量為零，側(cè)面s上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿圓柱體側(cè)面的徑向向外。由于圓柱體上電荷分布的對(duì)稱性，圓柱形高斯面上的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等。由高斯定理： = =得到：=以表示沿矢徑方向的單位矢量， （r>R）(2)在圓柱體內(nèi)距軸心為r的任意點(diǎn)P,選取半徑為r，高為l的同軸圓柱形高斯面，同理該圓柱面的上、下底面的電通量為零，側(cè)面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。 由高斯定理： = =得到：=以表示沿圓柱形矢徑方向的單位矢量， （r<R）6.7 真空中

6、，A點(diǎn)有一正電荷+q，O點(diǎn)有一負(fù)電荷-q。BCD是以O(shè)為圓心、半徑為R的半圓弧，AB=R。（B點(diǎn)處于A點(diǎn)和O點(diǎn)連線的中點(diǎn)，O點(diǎn)處于B點(diǎn)和D點(diǎn)連線的中點(diǎn)）試求：（1） 單位正電荷從B沿BCD運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功；（2） 單位負(fù)電荷從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到無(wú)限遠(yuǎn)處的過(guò)程中，電場(chǎng)力做的功。解：若取無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)，則+q電荷在B點(diǎn)的產(chǎn)生的電勢(shì)為 ，在D點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)為。-q電荷在B點(diǎn)的產(chǎn)生的電勢(shì)為 ，在D點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)為。根據(jù)電勢(shì)疊加原理，在+q和-q的電荷系統(tǒng)中，B點(diǎn)的總的電勢(shì)為，D點(diǎn)的總的電勢(shì)為。（1） 將單位正電荷從B點(diǎn)沿著運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做的功為（焦耳）。（2） 將單位負(fù)電荷從D點(diǎn)

7、運(yùn)動(dòng)無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中，電場(chǎng)力做的功為（焦耳）。 6.8 電荷線密度為的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的電場(chǎng)中，A點(diǎn)離導(dǎo)線的距離為，B點(diǎn)離導(dǎo)線的距離為。試求：（1）A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；（2）若取處為電勢(shì)零點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢(shì)； (3) 若取無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢(shì)。 解：以直導(dǎo)線為軸、半徑為r的圓柱面作為高斯面，其電通量為 ，則有。（1）A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差：。（2）若取處為電勢(shì)零點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢(shì)（3）若取無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢(shì)。第8章 恒定磁場(chǎng)8.2 真空中，半徑為20cm的圓線圈，通有電流，試求圓心處和軸線上距圓心為20cm處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：設(shè)半徑為R的載流線圈圓心為O，線圈上任一點(diǎn)A處的電流

8、元在通過(guò)圓心的軸線上任意一點(diǎn)P處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。設(shè)AP=r，由于的方向與AP的方向垂直，因此，由畢奧-薩伐爾定律， 。 以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以O(shè)P方向?yàn)檎?，取過(guò)圓心的軸線為x軸。則可以分為平行于x軸的分量和垂直于x軸的分量。由于在載流園線圈上的任一點(diǎn)A點(diǎn)，都存在其關(guān)于圓心O點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)，設(shè)為B點(diǎn)，并且B點(diǎn)的電流元在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的垂直分量和A點(diǎn)電流元在P點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的垂直分量互相抵消，于是整個(gè)圓形電流的所有電流元在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)只剩下平行于x軸的分量。 設(shè)AP與OP的夾角為，則則，因此電流線圈在軸線任一點(diǎn)產(chǎn)生的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（1） 在圓心處，x=0，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。（2） 在距離圓心x=0.2m處，

9、磁感應(yīng)強(qiáng)度為。8.3 真空中，無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線的中間部分彎成半徑為R的3/4段圓弧，圓心O在直線段的延長(zhǎng)線上，導(dǎo)線中通有電流I。試求O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（設(shè)3/4段圓弧的兩個(gè)端點(diǎn)為A、B, 處于OA的延長(zhǎng)線上，而直導(dǎo)線的另一端為處于與平行的、沿3/4段圓弧的B點(diǎn)自然延伸的切線方向。電流方向?yàn)椋闪魅氩牧鞒?。）解：由于圓心O在直線段的延長(zhǎng)線上，則直線段的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)為零。根據(jù)畢奧-薩伐爾定律，3/4段圓弧上任一電流元在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其方向垂直于紙面向外，其大小為，因此3/4段圓弧中的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為。根據(jù)教材147頁(yè)（8.4）公式，直線段的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)為。 因此，

10、O點(diǎn)總的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是以上三項(xiàng)之和，即 。8.4、真空中，直徑是長(zhǎng)度的4倍的螺線管，單位長(zhǎng)度上的線圈匝數(shù)200匝·cm-1，線圈中通有電流0.10A。試求螺線管軸線上中點(diǎn)和兩端點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：由螺線管軸線上點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度公式由幾何關(guān)系，得中點(diǎn)：，右端點(diǎn)：，8.5、如圖所示，真空中，扇形線圈ABCD處在垂直于均勻磁場(chǎng)B的平面內(nèi)，扇形對(duì)圓心O點(diǎn)的圓心角為60°，線圈中通有電流I，試求：（1）扇形線圈各段導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力；（2）扇形線圈所受的磁場(chǎng)力。解：由安培定律有：（1）,，方向如圖所示。（2）沿水平方向和豎直方向進(jìn)行分解8.6、真空中，平面圓線圈處在均勻磁場(chǎng)中，線圈的半徑

11、為20cm，通有電流20A；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8.0×10-2T。線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。試求：（1）線圈所受的磁場(chǎng)力；（2）線圈的磁矩和線圈所受的磁力矩。解：（1） 線圈上下半截所受磁場(chǎng)力大小相等，方向相反，所以（2） ，0.2Nm第10章 波動(dòng)光學(xué)10.2、平行單色光垂直照射在縫間距為0.2mm的雙縫上，雙縫與像屏的間距為0.8m。（1）若從第一級(jí)明條紋到同側(cè)第四級(jí)明條紋間的距離為7.5mm，試求入射光的波長(zhǎng)；（2）若入射光的波長(zhǎng)為600nm，試求相鄰兩明條紋中心的間距。解：明紋條件：暗紋條件：（1）所以，（2）10.5、在玻璃平板表面上鍍一層硫化鋅介質(zhì)膜，若適當(dāng)選取膜層厚度，則

12、可使在硫化鋅薄膜上下表面的反射光干涉加強(qiáng)，從而使反射光增強(qiáng)，已知玻璃的折射率為1.50，硫化鋅的折射率為2.37，垂直入射的紅光的波長(zhǎng)為633.0nm，試求硫化鋅膜層的最小厚度。解: 設(shè)光垂直入射增反膜，欲反射增強(qiáng)，則膜上、下兩表面反射光應(yīng)滿足干涉加強(qiáng)條件，由于硫化鋅的折射率（=2.37）大于玻璃的折射率（=1.5），故光程差滿足 667.7令，得膜的最小厚度為10.11、波長(zhǎng)為600nm的平行單色光垂直照射一光柵，相鄰兩明條紋的衍射角分別由式 =0.20, 0.30確定，已知第四級(jí)明條紋缺級(jí)、試求：（1）光柵常數(shù)；（2）光柵上透光縫的最小寬度；（3）能看到幾級(jí)光譜？解：(1)由式對(duì)應(yīng)于與處滿

13、足：得 k = 2 ， (2)因第四級(jí)缺級(jí)，故此須同時(shí)滿足解得 取，得光柵狹縫的最小寬度為(3)由當(dāng)，對(duì)應(yīng) 因，缺級(jí)，所以在范圍內(nèi)實(shí)際呈現(xiàn)的全部級(jí)數(shù)為共條明條紋(在處看不到)10.12、一束自然光照射到互相重疊的四塊偏振上，每塊偏振片的偏振化方向相對(duì)前面一塊偏振片沿順時(shí)針?lè)较颍ㄓ干涔庥^察）轉(zhuǎn)過(guò)30o、試求透射光強(qiáng)與人射光強(qiáng)之比。解：由題知，第一塊偏振片與第二塊偏振片主軸相差 30o，一次類推，每相鄰兩塊主光軸均相差30o，則有：， 故最后透射光強(qiáng)度變?yōu)?=316 透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比為：3：16第11章 幾何光學(xué)11.2、空氣中，這射率為1.52、半徑為10cm的實(shí)心玻璃球內(nèi)，距球面

14、頂點(diǎn)5cm處的光軸上有一小氣泡，試求小氣泡通過(guò)距其近的球面折射所成的像。解：由題知，這是小氣泡折射成像。物體即為小氣泡（處于折射率為1.52的玻璃球體內(nèi)），則由折射成像公式得其中：5cm，1.52，1.0，-10cm，代入上式得：約-4cm11.4 由共軸球面系統(tǒng)成像公式 得 上式中為左球面像距，因兩球面頂點(diǎn)相距10cm，故對(duì)右球面而言物距應(yīng)當(dāng)為（），所以該共軸球面系統(tǒng)最終成的像為： 得 （圖略）11.5 條件似乎不全（未給水和薄透鏡折射率）11.9 薄透鏡成像公式 ，由題意知， 得 因兩薄透鏡中心距離，所以相對(duì)右透鏡而言，物距 11.11 （1）配近視鏡 （2）配遠(yuǎn)視鏡 第13章 量子物理基礎(chǔ)13.1 輻出度 （1）（2）13.3（1）一個(gè)光子的能量銅的逸出功 由銅表面發(fā)出的光電子的初動(dòng)能為0(2) 遏止電勢(shì)差為0（3）13.5（1）（2）反沖電子的動(dòng)能應(yīng)等于由于電子質(zhì)量減小而增加的能量 13.7（1） （2）第14章 激光 X射線及X射線成像14.1解： 14.2解： 14.3解： 14.4解： 第15章 原子核 磁共振成像 放射性核素成像15.1解：鐳的衰變方程為：根據(jù)動(dòng)量守恒，所以，又有可得：釋放出來(lái)的總衰變能為兩子核的動(dòng)能之和，即：另解：衰變能：