2025年高二物理下学期物理与智慧医疗试题

2025年高二物理下学期物理与智慧医疗试题一、单项选择题（每题4分，共40分）心电图监测仪是智慧医疗中常见的生理信号采集设备，其核心原理是通过电极片检测心肌细胞的电活动。若某次检测中，仪器记录到的心肌电流为20μA，持续时间0.5s，则该过程中通过人体的电荷量为（）A.1.0×10⁻⁵CB.4.0×10⁻⁵CC.1.0×10⁻⁸CD.4.0×10⁻⁸C医院使用的核磁共振成像（MRI）设备利用了磁场对运动电荷的作用力。若质子（带正电）在磁感应强度为1.5T的匀强磁场中做匀速圆周运动，运动半径为0.1m，质子的电荷量为1.6×10⁻¹⁹C，质量为1.67×10⁻²⁷kg，则质子的运动速度大小为（）A.1.4×10⁷m/sB.2.2×10⁷m/sC.1.4×10⁸m/sD.2.2×10⁸m/s智慧医疗中的远程手术机器人通过机械臂实现精准操作，其关节处的微型电机可视为直流电动机。若某电机线圈电阻为2Ω，工作电压为12V，正常工作时电流为2A，则电机的输出功率为（）A.4WB.20WC.24WD.28W便携式血糖仪通过电化学传感器检测血糖浓度，其原理类似于伏安法测电阻。若传感器的灵敏度为0.05μA/(mg/dL)，当血糖浓度为120mg/dL时，传感器输出电流为（）A.6μAB.12μAC.24μAD.60μA智能输液系统通过红外传感器监测药液流速，已知药液滴壶中每滴药液体积约为0.05mL，若传感器1分钟内检测到60滴药液通过，则输液速度为（）A.0.5mL/minB.3mL/minC.5mL/minD.30mL/min心脏除颤器是急救设备，其工作时通过电容器放电产生高压脉冲。若电容器电容为100μF，充电至5000V，则储存的电能为（）A.125JB.250JC.500JD.1000J智慧病房中的无线体温监测贴片利用电磁波传输数据，若其工作频率为2.4GHz（1GHz=10⁹Hz），则对应的电磁波波长为（）A.0.125mB.0.25mC.0.5mD.1m人工心脏起搏器通过脉冲电流刺激心肌收缩，若起搏器输出脉冲的电压为5V，脉冲宽度为0.5ms，每次脉冲输出的能量为2.5×10⁻⁵J，则脉冲电流的大小为（）A.0.01AB.0.05AC.0.1AD.0.5AAI辅助诊断系统通过分析医学影像（如CT、X光）识别病灶，其图像处理算法需用到波动光学原理。若X光的波长为0.01nm（1nm=10⁻⁹m），则其光子能量为（）（普朗克常量h=6.63×10⁻³⁴J·s，光速c=3×10⁸m/s）A.1.99×10⁻¹⁴JB.1.99×10⁻¹⁵JC.1.99×10⁻¹⁶JD.1.99×10⁻¹⁷J智慧医疗中的物联网设备常采用低功耗蓝牙技术，其信号传输功率约为1mW，若设备连续工作100小时，消耗的电能为（）A.0.1JB.360JC.1000JD.360000J二、多项选择题（每题5分，共20分，每题至少有两个选项正确）关于智慧医疗中物理技术的应用，下列说法正确的有（）A.超声诊断仪利用超声波的反射特性成像B.放疗设备通过α射线杀死癌细胞C.红外体温计基于物体热辐射的波长分布测量体温D.心电图机记录的是心肌细胞的磁信号某医院的智能监护系统包含以下物理模块，其中利用电磁感应原理的有（）A.血氧饱和度传感器（通过光吸收测量血氧）B.动态血压计（通过压力传感器监测血压）C.电磁血流计（通过电磁感应测量血流速度）D.感应式充电病床（无线充电技术）在AI手术机器人的机械臂控制系统中，涉及的物理知识有（）A.力矩平衡原理B.传感器的信号转换C.直流电动机的调速D.电磁波的干涉现象关于医疗设备中的能量转换，下列对应关系正确的有（）A.除颤器：电能→化学能B.心电图机：电能→机械能C.核磁共振仪：电能→磁场能D.超声碎石机：机械能→声能三、实验题（共18分）某学习小组设计“模拟智能血糖仪”实验，用伏安法测量不同浓度NaCl溶液的电阻，探究溶液浓度与电阻的关系。（1）实验器材：电源（6V）、电流表（0~0.6A）、电压表（0~3V）、滑动变阻器（20Ω）、装有不同浓度NaCl溶液的烧杯、电极片等。请在虚线框内画出实验电路图（4分）。（2）某次测量中，电压表读数为2.4V，电流表读数为0.3A，则溶液电阻为______Ω（2分）。（3）实验发现：随着NaCl溶液浓度增大，电阻逐渐减小，原因是______（3分）。（4）若将电极片间距增大，溶液电阻将______（选填“增大”“减小”或“不变”）（2分）。为研究“电磁感应在心脏起搏器中的应用”，某同学用线圈和磁铁模拟起搏器的能量传输过程：将线圈A（原线圈）接交流电源，线圈B（副线圈）与小灯泡串联，两线圈靠近放置。（1）当线圈A中电流变化时，线圈B中产生感应电动势的原理是______（2分）。（2）若线圈A匝数为100匝，线圈B匝数为20匝，电源电压为220V，则小灯泡两端电压理论值为______V（3分）。（3）若要增大线圈B的输出功率，可采取的措施有______（列举一种，2分）。四、计算题（共22分）（10分）智慧医疗中的“胶囊机器人”可进入人体消化道拍摄图像，其内置微型摄像头的镜头焦距为3mm，物距为5mm时，成像在感光芯片上。（1）求镜头的成像焦距f、物距u、像距v之间的关系（2分）；（2）计算像距v的大小（4分）；（3）若感光芯片的尺寸为1/1.7英寸（对角线长度约7.46mm），像素数为200万，估算每个像素的边长（4分）。（12分）某医院的“智能输液泵”通过步进电机控制药液流速，其核心参数如下表：参数数值电机电压12V额定电流1A机械效率80%每转输液量0.5mL（1）求电机的额定输入功率（3分）；（2）若电机以60转/分钟的转速工作，求输液泵的实际输液速度（mL/min）（4分）；（3）若药液密度为1g/mL，重力加速度g=10m/s²，将500mL药液从地面输送到2m高的输液架，电机至少需要做多少功（5分）？五、综合应用题（共30分）（15分）阅读材料，回答问题：AI辅助放疗系统AI辅助放疗系统通过CT图像重建肿瘤三维模型，结合粒子加速器产生的高能X射线精准照射病灶。已知X射线的产生原理是：高速电子撞击金属靶，电子的动能转化为X射线的能量。某加速器的电子束流强度为10mA，电子被加速至动能为10MeV（1MeV=1.6×10⁻¹³J）后撞击靶材。（1）求每秒撞击靶材的电子数（4分）；（2）若电子动能的1%转化为X射线能量，求X射线的功率（5分）；（3）放疗时需将X射线的剂量控制在安全范围内，若某肿瘤靶区需要吸收的总能量为100J，X射线的照射时间至少为多少秒（6分）？（15分）智能假肢的传感器设计智能假肢通过安装在关节处的应变片传感器感知运动意图。应变片是一种电阻随形变变化的元件，其电阻变化率ΔR/R与应变ε（ε=ΔL/L，ΔL为长度变化量，L为原长）的关系为ΔR/R=kε，其中k为灵敏度系数（k=2）。（1）当假肢关节弯曲导致应变片长度增加0.1%时，求应变片的电阻变化率（5分）；（2）若应变片初始电阻为100Ω，接入如图所示的桥式电路（电源电压U=5V，R₁=R₂=R₃=100Ω），当应变片电阻变化0.2Ω时，求输出电压U₀（5分）；（3）为提高传感器的灵敏度，可采取哪些措施（至少列举两种，5分）？六、拓展探究题（共20分）（10分）近年来，“磁悬浮人工心脏”逐渐进入临床应用，其核心部件是一个直径约50mm的磁悬浮叶轮，通过磁场力悬浮并高速旋转，推动血液流动。已知叶轮的转速为10000转/分钟，血液密度为1.05×10³kg/m³，叶轮出口处血流速度为1m/s。（1）求叶轮的角速度（rad/s）（3分）；（2）估算叶轮对血液产生的压强（忽略重力影响，4分）；（3）简述磁悬浮技术在人工心脏中的优势（3分）。（10分）远程医疗中的信号传输某偏远地区通过卫星中继传输医疗数据，