Физика вопросы. БИОФИЗИКА_вопросы и задачи к экзамену-4. Вопросы к экзамену по дисциплине Биофизика

• Название: Вопросы к экзамену по дисциплине Биофизика
• Анкор: Физика вопросы
• Дата: 12.12.2021
• Размер: 97.5 Kb.
• Имя файла: БИОФИЗИКА_вопросы и задачи к экзамену-4.doc
• Тип: Вопросы к экзамену; #300673

Кафедра биофизики и математики

Вопросы к экзамену по дисциплине

«Биофизика»

Факультеты: лечебный, педиатрический, стоматологический, медико-профилактический

1. 
   Клеточная мембрана: определение, строение, функции мембран, физические свойства.
   
2. 
   Жидкостно-кристаллическая модель клеточной мембраны. Функции мембранных белков, липидов, углеводов. Латеральная диффузия и флип-флоп переход липидов. Искусственные мембраны. Липосомы, применение в медицине
   
3. 
   Транспорт веществ через клеточные мембраны, виды транспорта. Электрохимический потенциал. Уравнение Теорелла. Уравнение Нернста-Планка. Смысл уравнений.
   
4. 
   Пассивный транспорт неэлектролитов через клеточные мембраны. Простая диффузия, уравнение Фика. Облегчённая диффузия: механизмы, транспорта (подвижные, фиксированные переносчики), отличия от простой диффузии.
   
5. 
   Пассивный транспорт ионов. Ионный канал, виды, свойства. Молекулярная конструкция. Селективный фильтр. Механизм транспорта иона через ионный канал.
   
6. 
   Активный транспорт ионов. Мембранный насос. Определение. Молекулярная конструкция натриево-калиевого насоса. Ионообменный механизм транспорта ионов натрия, калия.
   
7. 
   Мембранный потенциал, определение, величина. Способы измерения МП. Условия и механизм возникновения мембранного потенциала. Роль пассивных и активных сил.
   
8. 
   Мембранный потенциал. Уравнение Нернста. Потенциал Нернста, его природа. Стационарный мембранный потенциал, уравнение Гольдмана-Ходжкина.
   
9. 
   Потенциал действия, определение, кривая ПД. Фазы ПД, ионные механизмы их возникновения.
   
10. 
    Механический сердечный цикл. Ударный, минутный объем крови. Работа, мощность сердца.
    
11. 
    Механизм преобразования импульсного выброса крови из сердца в непрерывный кровоток в артериальных сосудах. Теория "пульсирующей камеры". Пульс, пульсовая волна. "Периферическое сердце".
    
12. 
    Гемодинамика в одиночном сосуде. Уравнение Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Законы общесистемной гемодинамики.
    
13. 
    Уравнение Ньютона для жидкостей. Коэффициент вязкости жидкости, единицы измерения. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Вязкость крови. Методы измерения вязкости крови.
    
14. 
    Ламинарное, турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса. Измерение артериального давления по Короткову: физические основы метода, физическая природа тонов Короткова.
    
15. 
    Механические колебания: виды колебаний. Гармонические колебания, уравнение, график, параметры гармонических колебаний. Шкала механических колебаний.
    
16. 
    Механические волны, виды, длина волны. Уравнение механической волны. Интенсивность волны. Вектор Умова.
    
17. 
    Звук. Виды звуков. Тон простой и сложный. Акустический спектр. Физические и физиологические параметры звука, связь между ними.
    
18. 
    Психофизический закон Вебера-Фехнера. Единицы измерения уровня громкости, их определение. Шкалы оценки ощущений громкости (децибельная и фоновая).
    
19. 
    Акустическая среда. Определение. Распространение звука в различных акустических средах. Акустическое сопротивление, коэффициент проникновения через границу раздела сред (уравнение Релея). Реверберация.
    
20. 
    Строение и функции наружного и среднего уха. Роль барабанной перепонки, слуховых косточек в звукопроведении. Роль евстахиевой трубы.
    
21. 
    Строение улитки (поперечный разрез) Распространение звуковых волн в замкнутых гидромеханических системах (теория Бекеши). Механизм звукопроведения в улитке.
    
22. 
    Физические основы звуковых методов исследования в клинике: перкуссия, аускультация, аудиометрия. Назначение и принцип работы аудиометра-АА-02.
    

Инфразвук: естественные и искусственные источники, свойства, механизм влияния на ЦНС человека.

23. 
    Ультразвук: способы получения (обратный пьезоэффект, магнитострикция), свойства, механизм влияния на биообъекты. Применение в медицине.
    
24. 
    Электрогенез миокарда сердца: потенциал действия миоцитов желудочков. Механизм их возникновения, форма кривой, фазы.
    
25. 
    Основные функции сердца: автоматизм, возбудимость, проводимость, сократимость. Конструкция автоматической (проводящей) системы сердца, роль в формировании дипольных свойств сердца.
    
26. 
    Электрический диполь, определение, электрический момент диполя. Токовый диполь, определение, потенциал поля диполя. Механизм формирования дипольных свойств живого сердца (дипольный эквивалентный электрический генератор сердца).
    
27. 
    Физические основы электрокардиографии. Теория Эйнтховена, основные положения. Эквипотенциальные линии, определение, распределение эквипотенциальных линий на поверхности тела. Стандартные отведения.
    
28. 
    Электрокардиограмма здорового сердца: кривая, формы и виды зубцов. Информационное значение зубцов, интервалов и сегментов ЭКГ.
    
29. 
    Электрокардиография, определение. Блок-схема электрокардиографа. Назначение блоков. Виды электрокардиографов.
    
30. 
    Физиотерапия. Классификация методов физиотерапии по форме используемой энергии (электрический ток, электромагнитное поле, электромагнитная волна).
    
31. 
    Физико-химические эффекты, возникающие в тканях организма под действием физических факторов (электрический ток, электромагнитное поле, электромагнитная волна).
    
32. 
    Электромагнитные колебания. Идеальный колебательный контур как источник электромагнитных колебаний. Механизм образования электромагнитных колебаний. Формула Томсона.
    
33. 
    Электромагнитные волны. Уравнение электромагнитной волны, графическое изображение. Скорость распространения. Вектор Умова - Пойтинга.
    
34. 
    УВЧ-терапия. Блок- схема генератора незатухающих колебаний. Аппарат УВЧ-терапии. Терапевтический контур.
    
35. 
    УВЧ-терапия. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием электрической составляющей переменного электромагнитного поля высокой частоты. Графическое изображение влияния электромагнитного поля на растворы электролитов и жидкие диэлектрики.
    
36. 
    Гальванизация и электрофорез. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием постоянного тока. Блок-схема аппарата для гальванизации.
    
37. 
    Электродиагностика. Электростимуляция. Физические основы методов. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием постоянного тока в импульсном режиме.
    
38. 
    Местная дарсонвализация. Физические основы метода. Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием тока средней частоты. Принцип работы аппарата для местной дарсонвализации «ДЕ-212 КАРАТ».
    
39. 
    Ионизирующее излучение. Виды, физическая характеристика. Естественные и искусственные источники. Принципы защиты от ионизирующего излучения.
    
40. 
    Рентгеновское излучение и его свойства. Рентгеновская трубка. Устройство и принцип работы. Поток рентгеновского излучения. Коэффициент полезного действия рентгеновской трубки.
    
41. 
    Виды рентгеновского излучения (тормозное, характеристическое), механизм возникновения. Спектры тормозного и характеристического излучений.
    
42. 
    Первичные механизмы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом (когерентное рассеяние, фотоэффект и некогерентное рассеяние).
    
43. 
    Закон ослабления потока рентгеновского излучения. Линейный коэффициент ослабления. Физические основы рентгенодиагностики, виды рентгенодиагностики.
    
44. 
    Рентгеновская компьютерная томография, определение, области применения в медицине. Устройство рентгеновского компьютерного томографа. Физические принципы формирования изображения, шкала Хаунсфилда.
    
45. 
    Радиоактивность, определение, источники. Альфа-распад. Характеристика альфа-излучения. Взаимодействие альфа излучения с веществом. Гамма-излучение. Характеристика гамма излучения.
    
46. 
    Радиоактивность, определение, источники. Бетта-распад. Характеристика бетта-излучения. Взаимодействие бетта-излучения с веществом. Гамма-излучение. Характеристика гамма излучения.
    
47. 
    Радиоактивность. Радиоактивный распад. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность радиоактивного элемента, закон изменения активности, единицы измерения активности.
    
48. 
    Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом на атомарном уровне. Понятие о радикалах. Механизмы прямого и косвенного действия ионизирующего излучения на биологические объекты. Биофизические механизмы повреждения клеток ионизирующим излучением.
    
49. 
    Радионуклиды. Физические основы радионуклидной диагностики и терапии. Виды радионуклидной диагностики и терапии.
    
50. 
    Дозиметрия ионизирующего излучения. Поглощённая доза. Единицы измерения. Экспозиционная доза. Единицы измерения. Связь между поглощённой и экспозиционной дозами. Мощность дозы. Принцип работы индикатора радиоактивности «РАДЭКС РД 1503».
    
51. 
    Дозиметрия ионизирующего излучения. Качественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная (биологическая) доза. Связь между эквивалентной и поглощённой дозами. Коэффициент качества. Единицы измерения эквивалентной дозы.
    
52. 
    Дозиметрия ионизирующего излучения. Эффективная эквивалентная доза. Единицы измерения. Связь между эффективной эквивалентной и эквивалентной дозами. Коэффициент радиационного риска. Коллективная эффективная эквивалентная доза. Полная коллективная эффективная эквивалентная доза.
    
53. 
    Эволюция взглядов о строении атома. Модель Томсона, опыт Резерфорда. Модель атома Бора. Постулаты Бора.
    
54. 
    Лазеры. Виды лазеров. Свойства лазерного излучения. Спонтанное и индуцированное излучение. Процесс генерации лазерного излучения.
    
55. 
    Лазеры. Блок-схема лазера. Принцип работы гелий-неонового и рубинового лазера.
    
56. 
    Лазерное излучение. Механизмы биологического действия лазерного излучения. Основные направления использования лазерного излучения в медицине.
    
57. 
    Магнитный момент электронов, протонов и ядер атомов. Теорема Лармора. Условия возникновения ядерного магнитного резонанса. Теоретические основы метода ЯМР.
    
58. 
    Ядерный магнитный резонанс. Спектр ЯМР. Химический сдвиг. Блок схема установки ЯМР. Магнитно-резонансная томография (МРТ). Применение в медицинской практике.
    
59. 
    Линзы, виды линз. Построение изображения в линзах. Фокус линзы и оптическая сила. Формула тонкой линзы. Недостатки оптической системы глаза и физические основы их исправления.
    
60. 
    Оптическая система глаза. Виды биолинз и их характеристики. Редуцированный глаз, схема. Угол зрения. Острота зрения.
    
61. 
    Морфо-функциональные слои сетчатки глаза. Первичные механизмы свето- и цветовосприятия. Понятие о "первичных зрительных образах".
    
62. 
    Свет, физическая природа. Основные фотометрические характеристики: световой поток, сила света, освещённость и единицы их измерения. Устройство, назначение и принцип работы люксметра.
    
63. 
    Физическая природа света. Поглощение света. Закон Бугера. Закон Бугера- Бера. Коэффициент светопропускания, оптическая плотность вещества. Фотоэлектроколориметрия: принцип метода, применение. Оптическая схема прибора.
    

Типовые задачи к экзамену по биофизике.

1. 
   Известно, что человеческое ухо воспринимает упругие волны в интервале частот ν₁ = 20 Гц до ν₂ = 20 кГц. Каким длинам волн соответствует этот интервал в воздухе? Скорость звука в воздухе равна ʋ = 340 м/с.
   
2. 
   Уровень шума частотой 1000 Гц в помещении составляет 70 децибел. Определите величину интенсивности данного шума.
   
3. 
   В результате аудиометрии получены следующие данные (Рабочая тетрадь по биофизике, с.14). Построить кривые порога слышимости исследуемого. Сравнить с нормальной кривой порога слышимости, сделать выводы.
   
4. 
   Определите равновесный мембранный потенциал, создаваемый на бислойной липидной мембране ионами калия при температуре 35⁰С, если концентрация калия с одной стороны мембраны равна 10^-2 моль/литр, а с другой 10^-6 моль/литр.
   

5. 
   Определите равновесный мембранный потенциал на мембране при отношении концентраций натрия снаружи и внутри клетки: 2:1. Принять универсальную газовую постоянную равной 8,31 Дж∙моль^-1∙К^-1, постоянную Фарадея равной 96500 Кл∙моль^-1. Температуру рассматривать равной 27°C.
   
6. 
   Чему равна плотность потока формамида через плазматическую мембрану Chara ceratophylla толщиной 5 нм, если коэффициент диффузии его составляет 1,2*10^-8 см² * с^-1, концентрация формамида в начальный момент времени снаружи была равна 3 * 10^-4 М (моль/литр), внутри в 5 раз меньше.
   
7. 
   . Скорость пульсовой волны в артериях составляет 8 м/с. Чему равен модуль упругости этих сосудов, если известно, что отношение радиуса просвета к толщине стенки сосуда равно 6, а плотность крови равна 1,15 г/  ?
   
8. 
   Найдите объемную скорость кровотока в сосуде, если радиус просвета сосуда равен 1,75см, а линейная скорость крови в ней составляет 0,5 м/с.
   
9. 
   Определите максимальное количество крови, которое может пройти через аорту в одну секунду, чтобы течение сохранялось ламинарным. Диаметр аорты D = 2 см, вязкость крови η = 5 мПа∙с.
   
10. 
    При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения 35 000 Ом, а при влажных ладонях это сопротивление существенно меньше 2500 Ом. Оцените ток, который пройдет через тело человека при контакте с электросетью напряжением U=220 B.
    
11. 
    Найдите потенциал поля, созданного диполем в точке, удаленной на расстояние r= 0,3 м в направлении под углом α= 30° относительно электрического момента диполя. Диэлектрическая проницаемость среды равна 81. Диполь образован зарядами q=3·10^-6 Кл, расположенными на расстоянии ɭ=0,4см.
    
12. 
    По заданным фрагментам электрокардиограммы рассчитать вольтаж зубца R в каждом отведении (Рабочая тетрадь по биофизике, с.62).
    
13. 
    По заданным фрагментам электрокардиограммы построить вектор ЭДС сердца в момент формирования зубца R (Рабочая тетрадь по биофизике, с.61).
    
14. 
    По заданному фрагменту электрокардиограммы рассчитать длительность одного сердечного цикла и ЧСС (пульс). Скорость протяжки ленты считать равной 25 мм/с (Рабочая тетрадь по биофизике, с.63).
    
15. 
    Колебательный контур аппарата для терапевтической диатермии состоит из катушки индуктивности и конденсатора емкостью 30 пФ. Определите индуктивность катушки, если частота генератора равна 1 МГц.
    
16. 
    Катушку какой индуктивности надо включить в колебательный контур, чтобы при емкости конденсатора 50 пФ получить частоту свободных колебаний 10 МГц?
    
17. 
    Во сколько раз нужно изменить индуктивность входного колебательного контура, чтобы в 4 раза увеличить частоту, на которую настроен радиоприемник?
    
18. 
    Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С и катушки индуктивности индуктивностью L. Как изменится период свободных электромагнитных колебаний в этом контуре, если электроемкость конденсатора и индуктивность катушки увеличить в 5р.
    
19. 
    Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 600 пФ и катушку индуктивности индуктивностью 4 мкГн. Каков период собственных колебаний контура?
    
20. 
    При проведении гальванизации применялись электроды длиной 3см и шириной 4см. Пороговая сила тока для пациента составила 1,5мА. Рассчитать плотность тока (Рабочая тетрадь по биофизике, с.28).
    
21. 
    Период полураспада радиоактивного фосфора 305Р составляет 3 мин. Определите, чему равна постоянная распада этого элемента.
    
22. 
    Определите, какова активность препарата, если в течение 10 мин распадается 10000 ядер этого вещества.
    
23. 
    Телом массой m=60кг в течение t=6ч была поглощена энергия Е=1Дж. Найдите поглощенную дозу и мощность поглощенной дозы.
    
24. 
    В m=10г ткани поглощается 109 α- частиц с энергией около Е=5 МэВ. Найдите поглощенную и эквивалентную дозы в данном случае. Коэффициент качества для α-частиц равен 20.
    
25. 
    Получены данные измерения мощности экспозиционной дозы на различном расстоянии от источника, излучающего β и γ-излучения. По графику зависимости мощности дозы от расстояния найти толщину воздуха полного поглощения β-излучения (Рабочая тетрадь по биофизике, с.87-88).
    
26. 
    Получены данные измерения мощности экспозиционной дозы на различном расстоянии от источника, излучающего β и γ-излучения. Определить предельно допустимое время безопасного пребывания вблизи источника на расстоянии 60см при предельно допустимой дозе 0,017Р (Рабочая тетрадь по биофизике, с.87,89).
    
27. 
    Напряжение в рентгеновской трубке равно 250 кВ. Найдите минимальную длину волны спектра тормозного рентгеновского излучения. (постоянная Планка 6.63*10^-34Дж*с, скорость света в вакууме 300000 км/с, заряд электрона 1.6*10^-19 Кл)
    
28. 
    При прохождении потока рентгеновского излучения через костную ткань произошло его ослабление в три раза. Учитывая, что толщина слоя костной ткани составляла 5мм, найдите линейный коэффициент ослабления.
    
29. 
    В результате измерений, проведенных с помощью фотоколориметра КФК-2 получены значения оптической плотности и коэффициентов проницаемости раствора медного купороса различной концентрации. Построить градировочные графики. По графикам определить неизвестную концентрацию раствора (Рабочая тетрадь по биофизике, с.70-71).
    
30. 
    Рассчитать необходимое количество светильников мощностью 30Вт для создания уровня искусственной освещенности в помещении 300Лк. Площадь помещения 35м² (Рабочая тетрадь по биофизике, с.77).
    
31. 
    Определите величину оптической силы линзы, если фокусное расстояние линзы равно 50 см.
    
32. 
    Определите фокусное расстояние рассеивающей линзы, если предмет находится от линзы на расстоянии 15 см, а его изображение получается на расстоянии 6 см от линзы.
    
33. 
    Определите остроту зрения пациента, если известно, что минимальный угол зрения пациента составляет 4 угловых минуты.