2025年大学大二（生物医学工程）生物力学综合测试试题及答案

2025年大学大二（生物医学工程）生物力学综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共6题，每题5分)1.生物力学中，关于应力松弛现象，以下描述正确的是（）A.材料在恒定应变下应力随时间逐渐增加B.材料在恒定应力下应变随时间逐渐减小C.材料在恒定应变下应力随时间逐渐减小D.材料在恒定应力下应变随时间逐渐增加答案：C2.关于人体骨骼的力学性能，下列说法错误的是（）A.骨骼具有较好的强度和韧性B.骨骼的弹性模量随年龄增长而变化C.骨骼在拉伸时比压缩时更易断裂D.骨骼的力学性能与骨密度密切相关答案：C3.生物力学中，描述流体在管道中流动时阻力的定律是（）A.牛顿定律B.胡克定律C.泊肃叶定律D.欧姆定律答案：C4.当心脏收缩时，主动脉内血液流动的主要形式是（）A.层流B.湍流C.脉动流D.稳定流答案：C5.关于生物电信号的检测，以下哪种电极类型常用于测量体表电位（）A.微电极B.表面电极C.植入式电极D.光纤电极答案：B6.生物力学研究中，常用于模拟人体运动的方法是（）A.数值模拟B.实验测量C.理论分析D.以上都是答案：D第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题4分，共20分）1.生物力学中的本构关系描述了材料的______与______之间的关系。答案：应力、应变2.人体肌肉的收缩形式主要有______和______。答案：等长收缩（长度不变，张力增加）、等张收缩（张力不变，长度缩短）3.血管的弹性模量反映了血管的______能力。答案：抵抗变形4.生物力学实验中，常用的测量位移的传感器有______和______。答案：位移传感器、激光位移传感器5.生物力学在医学领域的应用主要包括______、______和______等方面。答案：疾病诊断、治疗康复、医疗器械研发三、简答题（每题10分，共20分）1.简述生物力学中应力和应变的概念，并说明它们之间的关系。答案：应力是指材料内部的力与截面积的比值，反映材料内部的受力程度。应变是指材料在受力时的变形量与原始尺寸的比值，反映材料的变形程度。应力与应变之间存在一定的关系，在弹性范围内，应力与应变成正比，比例系数为弹性模量。当材料受力超过弹性极限时，应力与应变的关系不再是线性的。2.说明人体心脏泵血过程中涉及的生物力学原理。答案：心脏泵血过程涉及多个生物力学原理。心脏收缩时，心肌产生的压力推动血液流动，这是基于压力梯度驱动血液流动的原理。同时，心脏瓣膜的开闭控制着血液的单向流动，防止血液逆流。血管系统具有弹性，能够缓冲心脏泵血产生的压力波动，保证血液的稳定流动。此外，血液在血管中的流动还受到粘性阻力的影响，遵循流体力学的基本规律。四、材料分析题（每题15分，共30分）材料：在研究血管狭窄对血液流动的影响时，通过实验测量了正常血管和狭窄血管内的血流速度。发现狭窄血管处血流速度明显加快，且血流形态发生改变。1.请分析血管狭窄导致血流速度加快的原因。答案：血管狭窄处管径变小，根据连续性方程，在流量一定的情况下，管径减小会导致流速增加。同时，狭窄处血流阻力增大，为了维持流量，心脏需要增加泵血压力，从而进一步促使血流速度加快。2.血流形态改变可能会带来哪些生物力学方面的问题？答案：血流形态改变可能导致血管壁受到的剪切力分布不均匀，局部剪切力增大可能损伤血管内皮细胞，引发血管病变。此外，血流形态改变还可能增加血栓形成的风险，因为异常的血流会影响血小板的聚集和凝血因子的激活。材料：研究发现，长时间佩戴不合适的眼镜会对眼球施加异常的力学载荷。1.这种异常力学载荷可能对眼球产生哪些不良影响？答案：长时间的异常力学载荷可能导致眼球形状改变，如眼球变形、眼轴长度改变等。这可能会引发近视、远视等屈光不正问题进一步加重。还可能影响眼球内部组织的正常代谢和营养供应，对视网膜、晶状体等结构造成损害，增加眼部疾病的发生风险。2.从生物力学角度，如何设计更合适的眼镜来减少对眼球的不良影响？答案：可以根据眼球的生物力学特性，设计具有合适弹性模量和形状的眼镜框架，使其能够更好地贴合眼球周围组织，分散压力，减少局部应力集中。同时，镜片的光学设计也应考虑到对眼球力学环境的影响，避免因镜片度数不合理导致眼球受力不均。此外，采用轻质材料制作眼镜，降低整体重量，减少对鼻梁和耳部的压力传递，间接减轻对眼球的影响。五、论述题（共20分）论述生物力学在人工心脏瓣膜研发中的重要作用。答案：生物力学在人工心脏瓣膜研发中起着至关重要的作用。首先，人工心脏瓣膜需要模拟天然心脏瓣膜的力学性能，如开启和关闭的灵活性、承受血流压力的能力等。通过生物力学研究，可以确定合适的瓣膜材料和结构设计，以确保瓣膜能够在体内正常工作。其次，了解血液在人工瓣膜周围的流动特性对于优化瓣膜设计至关重要。生物力学研究可以分析血流的速度、方向、压力分布等，减少血栓形成、溶血