2025年高二物理下學(xué)期物理與智慧醫(yī)療試題一、單項選擇題（每題4分，共40分）心電圖監(jiān)測儀是智慧醫(yī)療中常見的生理信號采集設(shè)備，其核心原理是通過電極片檢測心肌細(xì)胞的電活動。若某次檢測中，儀器記錄到的心肌電流為20μA，持續(xù)時間0.5s，則該過程中通過人體的電荷量為（）A.1.0×10??CB.4.0×10??CC.1.0×10??CD.4.0×10??C醫(yī)院使用的核磁共振成像（MRI）設(shè)備利用了磁場對運動電荷的作用力。若質(zhì)子（帶正電）在磁感應(yīng)強度為1.5T的勻強磁場中做勻速圓周運動，運動半徑為0.1m，質(zhì)子的電荷量為1.6×10?1?C，質(zhì)量為1.67×10?2?kg，則質(zhì)子的運動速度大小為（）A.1.4×10?m/sB.2.2×10?m/sC.1.4×10?m/sD.2.2×10?m/s智慧醫(yī)療中的遠(yuǎn)程手術(shù)機器人通過機械臂實現(xiàn)精準(zhǔn)操作，其關(guān)節(jié)處的微型電機可視為直流電動機。若某電機線圈電阻為2Ω，工作電壓為12V，正常工作時電流為2A，則電機的輸出功率為（）A.4WB.20WC.24WD.28W便攜式血糖儀通過電化學(xué)傳感器檢測血糖濃度，其原理類似于伏安法測電阻。若傳感器的靈敏度為0.05μA/(mg/dL)，當(dāng)血糖濃度為120mg/dL時，傳感器輸出電流為（）A.6μAB.12μAC.24μAD.60μA智能輸液系統(tǒng)通過紅外傳感器監(jiān)測藥液流速，已知藥液滴壺中每滴藥液體積約為0.05mL，若傳感器1分鐘內(nèi)檢測到60滴藥液通過，則輸液速度為（）A.0.5mL/minB.3mL/minC.5mL/minD.30mL/min心臟除顫器是急救設(shè)備，其工作時通過電容器放電產(chǎn)生高壓脈沖。若電容器電容為100μF，充電至5000V，則儲存的電能為（）A.125JB.250JC.500JD.1000J智慧病房中的無線體溫監(jiān)測貼片利用電磁波傳輸數(shù)據(jù)，若其工作頻率為2.4GHz（1GHz=10?Hz），則對應(yīng)的電磁波波長為（）A.0.125mB.0.25mC.0.5mD.1m人工心臟起搏器通過脈沖電流刺激心肌收縮，若起搏器輸出脈沖的電壓為5V，脈沖寬度為0.5ms，每次脈沖輸出的能量為2.5×10??J，則脈沖電流的大小為（）A.0.01AB.0.05AC.0.1AD.0.5AAI輔助診斷系統(tǒng)通過分析醫(yī)學(xué)影像（如CT、X光）識別病灶，其圖像處理算法需用到波動光學(xué)原理。若X光的波長為0.01nm（1nm=10??m），則其光子能量為（）（普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，光速c=3×10?m/s）A.1.99×10?1?JB.1.99×10?1?JC.1.99×10?1?JD.1.99×10?1?J智慧醫(yī)療中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備常采用低功耗藍(lán)牙技術(shù)，其信號傳輸功率約為1mW，若設(shè)備連續(xù)工作100小時，消耗的電能為（）A.0.1JB.360JC.1000JD.360000J二、多項選擇題（每題5分，共20分，每題至少有兩個選項正確）關(guān)于智慧醫(yī)療中物理技術(shù)的應(yīng)用，下列說法正確的有（）A.超聲診斷儀利用超聲波的反射特性成像B.放療設(shè)備通過α射線殺死癌細(xì)胞C.紅外體溫計基于物體熱輻射的波長分布測量體溫D.心電圖機記錄的是心肌細(xì)胞的磁信號某醫(yī)院的智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)包含以下物理模塊，其中利用電磁感應(yīng)原理的有（）A.血氧飽和度傳感器（通過光吸收測量血氧）B.動態(tài)血壓計（通過壓力傳感器監(jiān)測血壓）C.電磁血流計（通過電磁感應(yīng)測量血流速度）D.感應(yīng)式充電病床（無線充電技術(shù)）在AI手術(shù)機器人的機械臂控制系統(tǒng)中，涉及的物理知識有（）A.力矩平衡原理B.傳感器的信號轉(zhuǎn)換C.直流電動機的調(diào)速D.電磁波的干涉現(xiàn)象關(guān)于醫(yī)療設(shè)備中的能量轉(zhuǎn)換，下列對應(yīng)關(guān)系正確的有（）A.除顫器：電能→化學(xué)能B.心電圖機：電能→機械能C.核磁共振儀：電能→磁場能D.超聲碎石機：機械能→聲能三、實驗題（共18分）某學(xué)習(xí)小組設(shè)計“模擬智能血糖儀”實驗，用伏安法測量不同濃度NaCl溶液的電阻，探究溶液濃度與電阻的關(guān)系。（1）實驗器材：電源（6V）、電流表（0~0.6A）、電壓表（0~3V）、滑動變阻器（20Ω）、裝有不同濃度NaCl溶液的燒杯、電極片等。請在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖（4分）。（2）某次測量中，電壓表讀數(shù)為2.4V，電流表讀數(shù)為0.3A，則溶液電阻為______Ω（2分）。（3）實驗發(fā)現(xiàn)：隨著NaCl溶液濃度增大，電阻逐漸減小，原因是______（3分）。（4）若將電極片間距增大，溶液電阻將______（選填“增大”“減小”或“不變”）（2分）。為研究“電磁感應(yīng)在心臟起搏器中的應(yīng)用”，某同學(xué)用線圈和磁鐵模擬起搏器的能量傳輸過程：將線圈A（原線圈）接交流電源，線圈B（副線圈）與小燈泡串聯(lián)，兩線圈靠近放置。（1）當(dāng)線圈A中電流變化時，線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理是______（2分）。（2）若線圈A匝數(shù)為100匝，線圈B匝數(shù)為20匝，電源電壓為220V，則小燈泡兩端電壓理論值為______V（3分）。（3）若要增大線圈B的輸出功率，可采取的措施有______（列舉一種，2分）。四、計算題（共22分）（10分）智慧醫(yī)療中的“膠囊機器人”可進(jìn)入人體消化道拍攝圖像，其內(nèi)置微型攝像頭的鏡頭焦距為3mm，物距為5mm時，成像在感光芯片上。（1）求鏡頭的成像焦距f、物距u、像距v之間的關(guān)系（2分）；（2）計算像距v的大?。?分）；（3）若感光芯片的尺寸為1/1.7英寸（對角線長度約7.46mm），像素數(shù)為200萬，估算每個像素的邊長（4分）。（12分）某醫(yī)院的“智能輸液泵”通過步進(jìn)電機控制藥液流速，其核心參數(shù)如下表：參數(shù)數(shù)值電機電壓12V額定電流1A機械效率80%每轉(zhuǎn)輸液量0.5mL（1）求電機的額定輸入功率（3分）；（2）若電機以60轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速工作，求輸液泵的實際輸液速度（mL/min）（4分）；（3）若藥液密度為1g/mL，重力加速度g=10m/s2，將500mL藥液從地面輸送到2m高的輸液架，電機至少需要做多少功（5分）？五、綜合應(yīng)用題（共30分）（15分）閱讀材料，回答問題：AI輔助放療系統(tǒng)AI輔助放療系統(tǒng)通過CT圖像重建腫瘤三維模型，結(jié)合粒子加速器產(chǎn)生的高能X射線精準(zhǔn)照射病灶。已知X射線的產(chǎn)生原理是：高速電子撞擊金屬靶，電子的動能轉(zhuǎn)化為X射線的能量。某加速器的電子束流強度為10mA，電子被加速至動能為10MeV（1MeV=1.6×10?13J）后撞擊靶材。（1）求每秒撞擊靶材的電子數(shù)（4分）；（2）若電子動能的1%轉(zhuǎn)化為X射線能量，求X射線的功率（5分）；（3）放療時需將X射線的劑量控制在安全范圍內(nèi)，若某腫瘤靶區(qū)需要吸收的總能量為100J，X射線的照射時間至少為多少秒（6分）？（15分）智能假肢的傳感器設(shè)計智能假肢通過安裝在關(guān)節(jié)處的應(yīng)變片傳感器感知運動意圖。應(yīng)變片是一種電阻隨形變變化的元件，其電阻變化率ΔR/R與應(yīng)變ε（ε=ΔL/L，ΔL為長度變化量，L為原長）的關(guān)系為ΔR/R=kε，其中k為靈敏度系數(shù)（k=2）。（1）當(dāng)假肢關(guān)節(jié)彎曲導(dǎo)致應(yīng)變片長度增加0.1%時，求應(yīng)變片的電阻變化率（5分）；（2）若應(yīng)變片初始電阻為100Ω，接入如圖所示的橋式電路（電源電壓U=5V，R?=R?=R?=100Ω），當(dāng)應(yīng)變片電阻變化0.2Ω時，求輸出電壓U?（5分）；（3）為提高傳感器的靈敏度，可采取哪些措施（至少列舉兩種，5分）？六、拓展探究題（共20分）（10分）近年來，“磁懸浮人工心臟”逐漸進(jìn)入臨床應(yīng)用，其核心部件是一個直徑約50mm的磁懸浮葉輪，通過磁場力懸浮并高速旋轉(zhuǎn)，推動血液流動。已知葉輪的轉(zhuǎn)速為10000轉(zhuǎn)/分鐘，血液密度為1.05×103kg/m3，葉輪出口處血流速度為1m/s。（1）求葉輪的角速度（rad/s）（3分）；（2）估算葉輪對血液產(chǎn)生的壓強（忽略重力影響，4分）；（3）簡述磁懸浮技術(shù)在人工心臟中的優(yōu)勢（3分）。（10分）遠(yuǎn)程醫(yī)療中的信號傳輸某偏遠(yuǎn)地區(qū)通過衛(wèi)星中繼傳輸醫(yī)療數(shù)據(jù)，