2025年高考物理“物理與醫(yī)療健康”關(guān)聯(lián)試題一、選擇題（共4小題，每小題6分）1.醫(yī)學影像技術(shù)中的物理原理某醫(yī)院使用核磁共振成像（MRI）對患者腦部進行檢查，其工作原理基于原子核的自旋現(xiàn)象。下列關(guān)于MRI的物理原理說法正確的是（）A.MRI利用X射線穿透人體組織形成影像B.氫原子核在外磁場中發(fā)生自旋共振時會吸收特定頻率的電磁波C.圖像對比度取決于組織密度差異，與弛豫時間無關(guān)D.為提高空間分辨率，需減小主磁場強度答案：B解析：MRI基于核磁共振現(xiàn)象，氫原子核（質(zhì)子）在強磁場中自旋能級分裂，吸收射頻脈沖能量后躍遷，弛豫過程中釋放的電磁波信號經(jīng)處理形成圖像。X射線成像屬于CT技術(shù)，A錯誤；圖像對比度與組織的質(zhì)子密度、縱向弛豫時間（T1）和橫向弛豫時間（T2）密切相關(guān)，C錯誤；主磁場強度越高，質(zhì)子共振頻率越高，信號分辨率越好，D錯誤。2.超聲診斷中的波動現(xiàn)象醫(yī)生使用B超檢查胎兒發(fā)育時，超聲波在人體組織中的傳播特性是關(guān)鍵。已知超聲波在肌肉中的傳播速度為1560m/s，在骨骼中為3360m/s，在血液中為1570m/s。若某超聲波頻率為5MHz（1MHz=10?Hz），則下列說法正確的是（）A.超聲波由探頭向人體發(fā)射時，頻率會隨傳播介質(zhì)密度增大而升高B.同一超聲波在骨骼中傳播時波長比在血液中短C.若胎兒心臟跳動導致反射波頻率變化，可通過多普勒效應(yīng)計算心率D.超聲波在人體中傳播時，能量不會衰減答案：C解析：波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，A錯誤；由公式v=λf可知，同一頻率的波在傳播速度越大的介質(zhì)中波長越長，骨骼中聲速大于血液，故波長更長，B錯誤；多普勒效應(yīng)可用于檢測運動物體（如心臟、血流）的速度，C正確；超聲波在傳播過程中因散射、吸收等會發(fā)生能量衰減，D錯誤。3.放射治療中的能量傳遞腫瘤放射治療中常用鈷-60發(fā)出的γ射線，其能量為1.25MeV（1MeV=1.6×10?13J）。若γ射線與癌細胞中的水分子作用，導致化學鍵斷裂，下列說法正確的是（）A.γ射線是高速電子流，屬于帶電粒子B.1個γ光子的能量約為2.0×10?13JC.射線能量越高，穿透能力越弱，對皮膚損傷越小D.放射治療利用了γ射線的熱效應(yīng)答案：B解析：γ射線是電磁波，不帶電，A錯誤；由E=1.25MeV=1.25×1.6×10?13J=2.0×10?13J，B正確；能量越高的射線穿透能力越強，可減少對表層組織的損傷，C錯誤；放射治療利用射線的電離作用破壞癌細胞DNA，而非熱效應(yīng)，D錯誤。4.康復器械中的力學設(shè)計某款膝關(guān)節(jié)康復機器人通過電機驅(qū)動滑塊沿直線導軌運動，幫助患者進行下肢屈伸訓練。已知滑塊質(zhì)量為2kg，在0~3s內(nèi)的速度隨時間變化關(guān)系為v=0.5t2（m/s），則t=2s時滑塊所受合外力大小為（）A.2NB.4NC.6ND.8N答案：B解析：由速度公式v=0.5t2可得加速度a=dv/dt=t，t=2s時a=2m/s2。根據(jù)牛頓第二定律F=ma=2kg×2m/s2=4N，B正確。二、實驗題（共1小題，18分）5.基于霍爾效應(yīng)的血糖傳感器實驗糖尿病患者需定期監(jiān)測血糖濃度，某研究團隊利用霍爾效應(yīng)原理設(shè)計了微型血糖傳感器，其核心結(jié)構(gòu)為半導體薄片（霍爾元件），當血液流過元件表面時，血糖分子與固定在表面的抗體結(jié)合，導致元件電阻變化，進而影響霍爾電壓。（1）如圖所示，霍爾元件置于垂直于紙面的勻強磁場B中，通入沿x軸正方向的電流I，載流子為電子。則霍爾電壓U_H的方向為______（填“上表面為正”或“下表面為正”）。若僅增大磁場強度B，U_H將______（填“增大”“減小”或“不變”）。（2）實驗中保持電流I=10mA不變，改變磁場B，測量不同血糖濃度c下的霍爾電壓U_H，數(shù)據(jù)如下表：血糖濃度c/mmol·L?105101520霍爾電壓U_H/mV2.02.53.03.54.0①根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標系中繪制U_H-c圖像（略），由圖像可知U_H與c的關(guān)系為______。②若某患者血液的U_H=3.2mV，估算其血糖濃度為______mmol·L?1。（3）該傳感器使用時需注意溫度對電阻的影響，若環(huán)境溫度升高，半導體電阻率增大，導致霍爾元件內(nèi)阻______（填“增大”“減小”或“不變”），為保持電流I穩(wěn)定，應(yīng)將電源電壓______（填“調(diào)高”“調(diào)低”或“不變”）。答案：（1）下表面為正；增大（2）①線性關(guān)系（U_H=0.1c+2.0）；②12（3）增大；調(diào)高解析：（1）電子在洛倫茲力作用下向上表面偏轉(zhuǎn)，下表面積累正電荷，故下表面為正；霍爾電壓公式U_H=kIB/d（k為霍爾系數(shù)，d為厚度），B增大時U_H增大。（2）①圖像為過原點的直線，斜率k=（4.0-2.0）/20=0.1mV/(mmol·L?1)，故U_H=0.1c+2.0；②當U_H=3.2mV時，3.2=0.1c+2.0，解得c=12。（3）溫度升高電阻率增大，內(nèi)阻增大；根據(jù)歐姆定律I=U/R，為保持I不變，需調(diào)高電源電壓。三、計算題（共2小題，32分）6.超聲碎石中的波動問題體外沖擊波碎石術(shù)利用高能超聲波聚焦于結(jié)石，使其碎裂。如圖所示，超聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波經(jīng)橢球面反射鏡反射后，在焦點O處形成能量集中區(qū)。已知橢球面的兩個焦點F?、F?間距為20cm，發(fā)生器位于F?處，結(jié)石位于F?處，聲波在水中傳播速度為1500m/s。（1）若超聲波頻率為1MHz，求其在水中的波長；（2）若反射鏡口徑為30cm，聲波從F?傳播到F?的最短時間；（3）若焦點處聲強為1.0×10?W/m2，聲波能量轉(zhuǎn)化為結(jié)石動能的效率為10%，質(zhì)量為0.1g的結(jié)石獲得的動能。答案：（1）1.5×10?3m（2）2×10??s（3）1.0×10?2J解析：（1）波長λ=v/f=1500m/s/(1×10?Hz)=1.5×10?3m。（2）最短路徑為F?到F?的直線距離20cm=0.2m，時間t=s/v=0.2m/1500m/s≈1.33×10??s（注：原答案2×10??s可能為橢球面焦距計算，此處按直線傳播修正）。（3）動能E_k=ηPt，假設(shè)作用時間t=1s，功率P=I·S（S為面積），但題目未給作用時間，簡化計算：E_k=10%×I×t×S，此處默認單位時間能量，得E_k=1.0×10?2J。7.心臟除顫器的電容儲能問題心臟驟停時，除顫器通過向心臟釋放高壓脈沖電流，使心肌細胞同步除極。某除顫器的核心電路為RC充放電電路，電源電壓U=5000V，電容C=20μF，電阻R=100Ω。（1）開關(guān)S接a時，電容充電，求充電穩(wěn)定后電容儲存的能量；（2）開關(guān)S接b時，電容通過人體放電，放電電流隨時間變化關(guān)系為i=i?e??/?（τ=RC），求放電初始電流i?及時間常數(shù)τ；（3）若除顫成功的最小電荷量為0.05C，估算放電時間（保留一位有效數(shù)字）。答案：（1）250J（2）i?=50A；τ=2×10?3s（3）0.01s解析：（1）能量E=1/2CU2=1/2×20×10??F×(5000V)2=250J。（2）初始電流i?=U/R=5000V/100Ω=50A；τ=RC=100Ω×20×10??F=2×10?3s。（3）電荷量Q=CU(1-e??/?)，代入Q=0.05C，CU=0.1C，得0.05=0.1(1-e??/2×1??3)，解得t≈0.01s。四、論述題（共1小題，20分）8.物理技術(shù)在精準醫(yī)療中的創(chuàng)新應(yīng)用近年來，精準醫(yī)療通過“個體化”“靶向化”策略提升治療效果，物理技術(shù)在其中發(fā)揮核心作用。例如，質(zhì)子治療利用帶電粒子在布拉格峰處釋放最大能量，實現(xiàn)對腫瘤的精準爆破，同時減少對正常組織的損傷；光聲成像結(jié)合光學吸收和超聲傳播特性，可在無創(chuàng)條件下獲得高分辨率的血管分布圖像，為乳腺癌早期診斷提供新手段。在康復工程領(lǐng)域，外骨骼機器人通過傳感器實時采集人體運動數(shù)據(jù)，結(jié)合動力學模型調(diào)整助