2025年高三物理上學(xué)期“藥學(xué)與物理”科普測(cè)試卷一、選擇題（每題5分，共40分）質(zhì)譜分析技術(shù)是藥物研發(fā)中的關(guān)鍵工具，其核心原理是利用電磁場(chǎng)分離帶電粒子。若某藥物分子離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為R，則該離子的運(yùn)動(dòng)速度為（）A.(v=\frac{qBR}{m})B.(v=\frac{mBR}{q})C.(v=\frac{qR}{mB})D.(v=\frac{mR}{qB})2025年我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的“量子顯微鏡”通過(guò)量子邊編碼技術(shù)提升藥物分子預(yù)測(cè)精度。若用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)描述分子結(jié)構(gòu)時(shí)，原子視為“節(jié)點(diǎn)”，化學(xué)鍵視為“邊”，則量子算法對(duì)“邊”的處理可類比為（）A.庫(kù)侖力對(duì)電荷相互作用的影響B(tài).洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用C.分子間范德華力的空間分布D.彈簧振子模型中彈性勢(shì)能的傳遞X線成像中，骨骼與軟組織的對(duì)比度源于不同組織對(duì)X線的衰減差異。當(dāng)X線能量為50keV時(shí)，骨組織的線性衰減系數(shù)為0.5cm?1，肌肉組織為0.2cm?1，若穿過(guò)5cm厚的骨骼和肌肉，剩余X線強(qiáng)度之比（骨/肌肉）為（）A.(e^{-1.5})B.(e^{-0.5})C.(e^{1.5})D.(e^{0.5})CT圖像重建采用濾波反投影算法，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換。若某斷層掃描的投影數(shù)據(jù)經(jīng)傅里葉變換后在頻率域呈現(xiàn)周期性分布，則對(duì)應(yīng)的空間域圖像可能存在（）A.運(yùn)動(dòng)偽影B.部分容積效應(yīng)C.金屬偽影D.噪聲干擾MRI利用氫原子核在磁場(chǎng)中的共振現(xiàn)象成像。若主磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.5T，質(zhì)子的旋磁比γ=2.675×10?T?1·s?1，則激發(fā)質(zhì)子所需的射頻脈沖頻率為（）A.40.1MHzB.63.8MHzC.127.6MHzD.255.2MHz超聲多普勒技術(shù)可測(cè)量血流速度。若探頭頻率為10MHz，聲速為1500m/s，血流方向與聲波夾角60°，接收到的回波頻率比發(fā)射頻率低500Hz，則血流速度為（）A.0.0375m/sB.0.075m/sC.0.15m/sD.0.3m/s生物力學(xué)驅(qū)動(dòng)的納米藥物載體在血管中受剪切力作用釋放藥物。當(dāng)剪切力從0.1N增至1N時(shí)，載體的釋藥速率常數(shù)k從0.02h?1變?yōu)?.2h?1，符合的動(dòng)力學(xué)模型是（）A.零級(jí)釋放（k為常數(shù)）B.一級(jí)釋放（lnC-t線性）C.米氏方程（飽和動(dòng)力學(xué)）D.指數(shù)釋放（k與剪切力成正比）北航團(tuán)隊(duì)研發(fā)的NanoFLUID電子貼片通過(guò)納米電穿孔實(shí)現(xiàn)藥物“閃送”，其3D結(jié)構(gòu)中“納米孔-微通道-微電極”可產(chǎn)生超高電場(chǎng)。若電極間距500nm，電壓1V，則電場(chǎng)強(qiáng)度為（）A.2×103V/mB.2×10?V/mC.2×10?V/mD.2×1012V/m二、填空題（每空3分，共30分）溫州醫(yī)科大學(xué)登峰學(xué)科項(xiàng)目中，基于細(xì)胞生長(zhǎng)因子的藥物研發(fā)需考慮分子擴(kuò)散系數(shù)。若某生長(zhǎng)因子在水中的擴(kuò)散系數(shù)D=10?1?m2/s，通過(guò)毛細(xì)血管壁的距離x=1μm，其擴(kuò)散時(shí)間t≈______s（保留1位有效數(shù)字）。醫(yī)學(xué)影像中，時(shí)間減影技術(shù)通過(guò)“掩模圖像-對(duì)比劑圖像”相減消除背景，若血管區(qū)域的CT值從50HU增至300HU，減影后該區(qū)域的CT值為_(kāi)_____HU。核醫(yī)學(xué)成像中，Tc-99m的半衰期為6小時(shí)，若初始放射性活度為100mCi，18小時(shí)后活度衰減為_(kāi)_____mCi。超聲成像中，A型超聲通過(guò)回波時(shí)間計(jì)算距離。若探頭到病灶的距離為10cm，聲速1500m/s，則回波時(shí)間為_(kāi)_____ms。生物流變學(xué)中，血液黏度隨剪切率升高而降低的現(xiàn)象稱為_(kāi)_____，這一特性對(duì)預(yù)防血栓形成具有重要意義。量子計(jì)算輔助藥物發(fā)現(xiàn)中，“本源悟空”超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的量子比特?cái)?shù)為256，其狀態(tài)空間維度為_(kāi)_____（用2的冪次表示）。微流控芯片模擬腫瘤微環(huán)境時(shí)，若微通道寬度50μm，流速20μL/min，通道截面積10??m2，則流體平均速度為_(kāi)_____m/s。原子力顯微鏡（AFM）測(cè)量細(xì)胞剛度時(shí)，探針的彈性系數(shù)k=0.1N/m，壓入深度δ=10nm，細(xì)胞的彈性力約為_(kāi)_____N。藥物載體的力學(xué)響應(yīng)釋放中，當(dāng)剪切力超過(guò)閾值20MPa時(shí)，微球直徑從200μm膨脹至250μm，其體積膨脹率為_(kāi)_____%。有限元分析模擬藥物在血管中的分布時(shí)，若血管壁的楊氏模量從1MPa增至10MPa，藥物滲透系數(shù)將______（填“增大”“減小”或“不變”）。三、計(jì)算題（共40分）（15分）某抗生素的質(zhì)譜分析數(shù)據(jù)顯示，分子離子峰m/z=500，其同位素峰m/z=501的強(qiáng)度為分子離子峰的5.5%。已知該分子含C、H、O、N四種元素，且碳原子數(shù)不超過(guò)30。（1）計(jì)算分子中碳原子的數(shù)目（13C豐度1.1%）；（2）若該分子的分子式為C??H??O?N?，計(jì)算其精確分子量（12C=12.0000，1H=1.0078，1?O=15.9949，1?N=14.0031）。（10分）MRI的梯度場(chǎng)用于空間定位。若頻率編碼梯度Gx=2mT/m，質(zhì)子的旋磁比γ=2.675×10?T?1·s?1，求x方向上相距1mm的兩個(gè)體素的共振頻率差。（15分）納米藥物載體在血流剪切力作用下釋放紫杉醇，釋放動(dòng)力學(xué)符合一級(jí)反應(yīng)：(\frac{dM}{dt}=-kM)，其中M為剩余藥物量，k為速率常數(shù)。已知k與剪切力τ的關(guān)系為k=k?·exp(τ/τ?)，k?=0.01h?1，τ?=5MPa。（1）當(dāng)血流剪切力τ=10MPa時(shí)，計(jì)算藥物釋放50%所需時(shí)間（t?/?）；（2）若血管狹窄處剪切力增至20MPa，t?/?如何變化？解釋這一現(xiàn)象的臨床意義。四、綜合分析題（40分）（20分）醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的物理原理與臨床應(yīng)用（1）比較X線、CT、MRI、超聲四種成像技術(shù)的物理原理（涉及的粒子或波）、空間分辨率和輻射風(fēng)險(xiǎn)；（2）簡(jiǎn)述“能量減影”技術(shù)如何通過(guò)雙能X線曝光突出碘對(duì)比劑的影像（碘的K吸收邊33keV）；（3）2025年P(guān)ET/MRI多模態(tài)成像實(shí)現(xiàn)了功能代謝與解剖結(jié)構(gòu)的融合，分析其在腫瘤早期診斷中的優(yōu)勢(shì)。（20分）生物力學(xué)與藥物遞送創(chuàng)新（1）北航NanoFLUID電子貼片的“納米電穿孔”技術(shù)如何突破細(xì)胞膜屏障？解釋其“機(jī)械封閉+藥物治療”雙模式的止血機(jī)制；（2）繪制“剪切力-藥物釋放速率”關(guān)系曲線，標(biāo)注閾值區(qū)域并說(shuō)明其生物力學(xué)本質(zhì)；（3）結(jié)合量子計(jì)算與人工智能，展望物理學(xué)科在精準(zhǔn)藥物研發(fā)中的三個(gè)前沿方向。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（部分）一、選擇題A2.D3.A4.B5.B6.B7.D8.B二、填空題0.110.25011.12.512.0.13313.剪切稀化14.22??15.0.01116.1×10??17.95.318.減小三、計(jì)算題（1）5.5%/1.1%=5，故含5個(gè)碳原子；（2）25×12.0000+34×1.0078+8×15.9949+3×14.0031=500.23Δf=γ·Gx·Δx=2.675×10?×2×10?3×1×10?3=535Hz（1）k=0.01·exp(10/5)=0.01e2≈0.0739h?1，t?/?=ln2/k≈9.38h；（2）τ=20MPa時(shí)k增大，t?/?減小，可實(shí)現(xiàn)病灶部位快速釋藥（注：綜合分析題答案需結(jié)合題干中的技術(shù)細(xì)節(jié)展開(kāi)，體現(xiàn)物理原理與藥學(xué)應(yīng)用的交叉融合。