2025年高二物理上學(xué)期物理與精準(zhǔn)醫(yī)療試題一、選擇題（每題4分，共40分）精準(zhǔn)醫(yī)療中，基因測(cè)序儀通過(guò)檢測(cè)DNA分子中堿基對(duì)的排列順序診斷疾病。若某次測(cè)序時(shí)，DNA分子在電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受電場(chǎng)力為F，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，則該DNA分子所帶電荷量為（）A.(q=\frac{F}{E})B.(q=FE)C.(q=\frac{E}{F})D.條件不足，無(wú)法計(jì)算腫瘤放療中常用的“質(zhì)子治療”利用帶電粒子在電場(chǎng)中的加速實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。若質(zhì)子由靜止經(jīng)電壓U加速后獲得動(dòng)能(E_k)，則下列關(guān)系正確的是（）A.(E_k\propto\sqrt{U})B.(E_k\proptoU^2)C.(E_k\proptoU)D.(E_k)與U無(wú)關(guān)PET-CT影像技術(shù)通過(guò)檢測(cè)正電子與電子湮滅產(chǎn)生的γ光子定位病灶。已知正電子與電子碰撞后生成兩個(gè)能量相等的γ光子，光速為c，電子質(zhì)量為m，則每個(gè)γ光子的能量為（）A.(mc^2)B.(\frac{1}{2}mc^2)C.(2mc^2)D.(\sqrt{2}mc^2)心電圖儀通過(guò)測(cè)量人體表面兩點(diǎn)間的電勢(shì)差記錄心臟電活動(dòng)。若某次檢測(cè)中，兩電極間的電流為(10^{-6})A，電阻為(10^4\Omega)，則兩電極間的電壓為（）A.(10^{-2})VB.(10^{-10})VC.(10^2)VD.(10^{10})V精準(zhǔn)手術(shù)機(jī)器人的機(jī)械臂關(guān)節(jié)由微型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其工作原理基于電磁感應(yīng)。下列設(shè)備與電動(dòng)機(jī)原理相同的是（）A.發(fā)電機(jī)B.動(dòng)圈式話筒C.電磁起重機(jī)D.揚(yáng)聲器藥物靶向輸送系統(tǒng)中，磁性納米顆粒在磁場(chǎng)作用下定向移動(dòng)。若顆粒帶電荷量為q，速度為v，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，且v與B垂直，則顆粒所受洛倫茲力大小為（）A.(F=qvB)B.(F=\frac{qv}{B})C.(F=\frac{qB}{v})D.(F=0)血糖監(jiān)測(cè)儀通過(guò)電化學(xué)傳感器檢測(cè)葡萄糖濃度，其核心部件為原電池。該原電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.電子從正極流向負(fù)極C.葡萄糖在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電流方向與電子流動(dòng)方向相同質(zhì)子治療中，質(zhì)子束通過(guò)電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)以避開健康組織。若質(zhì)子速度方向與磁場(chǎng)方向平行，則質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為（）A.勻速直線B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)C.螺旋線D.拋物線精準(zhǔn)醫(yī)療中，冷凍消融術(shù)利用液氮汽化吸熱破壞腫瘤細(xì)胞。已知液氮的汽化熱為(2.0\times10^5)J/kg，若汽化10g液氮，吸收的熱量為（）A.(2.0\times10^3)JB.(2.0\times10^4)JC.(2.0\times10^6)JD.(2.0\times10^7)J基因編輯工具CRISPR-Cas9的“分子剪刀”功能依賴于蛋白質(zhì)分子的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，其能量主要來(lái)源于細(xì)胞內(nèi)的ATP水解。若1個(gè)ATP分子水解釋放的能量為(5.0\times10^{-20})J，則1molATP（約(6.0\times10^{23})個(gè)分子）完全水解釋放的能量為（）A.(3.0\times10^4)JB.(3.0\times10^5)JC.(3.0\times10^6)JD.(3.0\times10^7)J二、填空題（每空3分，共30分）精準(zhǔn)醫(yī)療中，“靶向藥物”通過(guò)靜脈注射后隨血液流動(dòng)。若藥物顆粒的直徑為50nm，1nm=______m，其直徑合______m。放療設(shè)備中，回旋加速器利用磁場(chǎng)使帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)。若粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則粒子運(yùn)動(dòng)周期T=______。人工心臟起搏器通過(guò)脈沖電流刺激心臟跳動(dòng)，其電源為鋰電池，電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為0.5Ω，若輸出電流為0.01A，則電源的輸出功率為______W。納米機(jī)器人在血管中巡航時(shí)，受到的血液阻力(f=6\pi\etarv)，其中η為血液黏度，r為機(jī)器人半徑，v為速度。若機(jī)器人半徑減小為原來(lái)的1/2，速度不變，則阻力變?yōu)樵瓉?lái)的______倍?；驕y(cè)序時(shí)，DNA分子在電場(chǎng)中遷移的速度(v=\muE)，其中μ為遷移率，E為電場(chǎng)強(qiáng)度。若E=100V/m，μ=2×10??m2/(V·s)，則v=______m/s。質(zhì)子治療中，質(zhì)子的動(dòng)能可通過(guò)公式(E_k=\frac{1}{2}mv^2)計(jì)算。若質(zhì)子質(zhì)量(m=1.67\times10^{-27})kg，速度(v=2\times10^7)m/s，則(E_k\approx)______J（保留一位有效數(shù)字）。手術(shù)顯微鏡的物鏡焦距為1cm，目鏡焦距為5cm，其放大倍數(shù)為物鏡放大倍數(shù)與目鏡放大倍數(shù)的乘積。若物鏡放大倍數(shù)為10×，目鏡為5×，則總放大倍數(shù)為______×。三、計(jì)算題（每題15分，共30分）在腫瘤熱療中，射頻電極產(chǎn)生交變電場(chǎng)使腫瘤組織升溫。已知某電極的輸出功率為50W，治療時(shí)間為30分鐘，求：（1）該過(guò)程中電極輸出的總能量；（2）若組織吸收能量的效率為80%，則被腫瘤組織吸收的能量；（3）若腫瘤組織質(zhì)量為0.1kg，比熱容為(3.0\times10^3)J/(kg·℃)，忽略熱量損失，求組織升高的溫度。PET-CT檢查中，氟代脫氧葡萄糖（FDG）被癌細(xì)胞吸收后，其放射性同位素氟-18發(fā)生β?衰變（釋放正電子）。已知氟-18的半衰期為110分鐘，初始放射性活度為(1.0\times10^6)Bq（衰變次數(shù)/秒），求：（1）經(jīng)過(guò)220分鐘后，剩余的放射性活度；（2）若每次衰變釋放的能量為(1.0\times10^{-13})J，求初始時(shí)刻每秒釋放的能量；（3）若這些能量全部轉(zhuǎn)化為熱能，加熱10g水，1小時(shí)內(nèi)水溫升高多少攝氏度？（水的比熱容(c=4.2\times10^3)J/(kg·℃)）四、簡(jiǎn)答題（每題15分，共30分）簡(jiǎn)述電磁感應(yīng)原理在精準(zhǔn)醫(yī)療設(shè)備中的兩種應(yīng)用，并舉例說(shuō)明其物理原理。在基因測(cè)序過(guò)程中，DNA分子需要在電場(chǎng)中分離。若不同長(zhǎng)度的DNA片段所帶電荷量相同，解釋為什么長(zhǎng)片段比短片段遷移速度慢（提示：考慮電場(chǎng)力與阻力的平衡）。參考答案及解析一、選擇題A解析：由電場(chǎng)力公式(F=qE)可得(q=\frac{F}{E})。C解析：質(zhì)子動(dòng)能(E_k=qU)，質(zhì)子電荷量q為定值，故(E_k\proptoU)。A解析：根據(jù)質(zhì)能方程，正負(fù)電子湮滅釋放能量(\DeltaE=2mc^2)，每個(gè)光子能量為(mc^2)。A解析：由歐姆定律(U=IR=10^{-6}\times10^4=10^{-2})V。D解析：電動(dòng)機(jī)與揚(yáng)聲器均利用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的原理。A解析：洛倫茲力公式(F=qvB)（v與B垂直時(shí)）。C解析：原電池中，還原劑在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。A解析：速度與磁場(chǎng)平行時(shí)，洛倫茲力為零，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。A解析：(Q=mL=0.01,\text{kg}\times2.0\times10^5,\text{J/kg}=2.0\times10^3,\text{J})。A解析：(E=N\timesE_0=6.0\times10^{23}\times5.0\times10^{-20}=3.0\times10^4,\text{J})。二、填空題(10^{-9})；(5\times10^{-8})(\frac{2\pim}{qB})(0.0295)（解析：輸出功率(P=UI-I^2r=3\times0.01-(0.01)^2\times0.5=0.0295,\text{W})）(\frac{1}{2})(2\times10^{-6})(3\times10^{-13})（解析：(E_k=\frac{1}{2}\times1.67\times10^{-27}\times(2\times10^7)^2\approx3\times10^{-13},\text{J})）50三、計(jì)算題（1）(W=Pt=50,\text{W}\times30\times60,\text{s}=9\times10^4,\text{J})（2）(Q_{\text{吸}}=\etaW=0.8\times9\times10^4=7.2\times10^4,\text{J})（3）由(Q=cm\Deltat)得(\Deltat=\frac{Q}{cm}=\frac{7.2\times10^4}{3\times10^3\times0.1}=240,^\circ\text{C})（1）半衰期220分鐘為2個(gè)半衰期，剩余活度(A=A_0\times(\frac{1}{2})^2=1.0\times10^6\times\frac{1}{4}=2.5\times10^5,\text{Bq})（2）初始功率(P=A_0\timesE_0=1.0\times10^6\times1.0\times10^{-13}=1.0\times10^{-7},\text{W})（3）1小時(shí)能量(Q=Pt=1.0\times10^{-7}\times3600=3.6\times10^{-4},\text{J})，(\Deltat=\frac{Q}{cm}=\frac{3.6\times10^{-4}}{4.2\times10^3\times0.01}\approx8.6\times10^{-6},^\circ\text{C})四、簡(jiǎn)答題應(yīng)用一：電磁感應(yīng)式人工心臟起搏器原理：通過(guò)體外線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，體內(nèi)線圈因電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，刺激心臟跳動(dòng)。依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律(E=n\frac{\Delta\Phi}{\Deltat})，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感