2025年大学大二（生物医学工程）生物力学综合测试试题及答案.doc

2025年大学大二（生物医学工程）生物力学综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）

答题要求：本卷共8小题，每题5分。在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下关于生物力学中应力与应变的说法，正确的是（ ）
A. 应力与应变始终成正比
B. 应力是物体内部的力，应变是物体的变形
C. 应力的单位是帕斯卡，应变是无量纲的
D. 应力分为正应力和切应力，应变只考虑线应变

2. 人体骨骼在承受外力时，其力学性能表现为（ ）
A. 弹性模量随年龄增长而增大
B. 骨骼的强度与骨密度无关
C. 骨骼在拉伸时比压缩时更易断裂
D. 骨骼的力学性能不受性别影响

3. 生物力学中，描述流体在管道中流动的基本方程是（ ）
A. 伯努利方程
B. 泊肃叶定律
C. 牛顿黏性定律
D. 胡克定律

4. 关于血液在血管中的流动，下列说法错误的是（ ）
A. 层流时，血管中心流速最快
B. 湍流会增加能量损耗
C. 血管半径增大，血流阻力减小
D. 血液黏度与温度无关

5. 生物力学研究中，常用的测量人体运动参数的方法是（ ）
A. 超声成像
B. 磁共振成像
C. 光学动作捕捉系统
D. X射线成像

6. 当人体进行运动时，肌肉收缩产生的力属于（ ）
A. 内力
B. 外力
C. 重力
D. 摩擦力

7. 生物力学中，弹性材料的应力松弛现象是指（ ）
A. 应力随时间逐渐减小
B. 应变随时间逐渐减小
C. 应力随应变逐渐减小
D. 应变随应力逐渐减小

8. 以下哪种生物力学模型常用于研究心脏的泵血功能（ ）
A. 电阻抗模型
B. 集中参数模型
C. 分布参数模型
D. 有限元模型

第II卷（非选择题 共6分）

答题要求：本卷共4大题，共60分。请按照题目要求作答，解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。

9. （15分）简述生物力学中材料力学性能的主要指标，并说明它们在生物医学工程中的意义。

10. （15分）解释血液在血管中流动的泊肃叶定律，并说明其在心血管系统研究中的应用。

材料：在研究血管狭窄对血流的影响时，发现某段血管半径减小了一半。

11. （15分）根据上述材料，利用泊肃叶定律计算血管狭窄后血流阻力的变化情况，并分析对心血管系统的影响。

材料：在生物力学实验中，对一种新型生物材料进行拉伸试验，得到以下数据：初始长度L0 = 100mm，初始截面积A0 = 10mm²，施加拉力F = 500N时，材料伸长量ΔL = 10mm。

12. （15分）根据上述材料，计算该生物材料的弹性模量，并讨论弹性模量在生物医学工程中的重要性。

答案：
1. C
2. C
3. B
4. D
5. C
6. A
7. A
8. B
9. 生物力学中材料力学性能的主要指标有弹性模量、屈服强度、抗拉强度、伸长率等。弹性模量反映材料抵抗弹性变形的能力，在生物医学工程中对于评估骨骼、血管等组织的力学特性很重要；屈服强度和抗拉强度表示材料开始产生塑性变形和断裂时的应力，可用于设计植入物等的强度要求；伸长率体现材料的塑性变形能力，有助于了解组织在受力时的变形情况。
10. 泊肃叶定律描述了不可压缩黏性流体在水平圆管中作层流时，流量Q与管道两端压力差ΔP、管道半径r的四次方成正比，与流体黏度η、管道长度L成反比，公式为Q = (πr⁴ΔP)/(8ηL)。在心血管系统研究中，可用于分析血管半径、血液黏度等因素对血流的影响，比如研究血管病变时血流的变化。
11. 根据泊肃叶定律，血流阻力R = 8ηL/(πr⁴)。血管半径减小一半，即r变为原来的1/2，则血流阻力变为原来的16倍。血管狭窄后血流阻力大幅增加，会导致心脏泵血负担加重，可能引发高血压等心血管疾病。
12. 弹性模量E = (F/A0)/(ΔL/L0) = (500N/10mm²)/(10mm/100mm) = 5000N/mm²。弹性模量在生物医学工程中很重要，它决定了材料在受力时的变形特性。对于植入人体的材料，合适的弹性模量能使其与周围组织更好地匹配，避免因弹性差异过大导致的不良后果，如植入物松动或周围组织损伤等。