IGCSE 生物 0610 Paper 4 练习卷：人类运输—心脏、血液与循环系统（Extended 理论卷・100 分）

年级：中四至中五（IGCSE Year 10–11）　｜　科目：化学 0620　｜　时限：75 分钟　｜　总分：100 分　｜　题数：28

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Paper	时间	分数	计算机
Paper 4（Extended，结构题）	1 小时 15 分	75	不可用

题目

第 1 题（17 分）　心脏结构与心动周期

(a) 描述血液由右心房流到主动脉的路径，并指出两个瓣膜的位置。 （3 分）

(b) 某人静息时每分钟心跳 72 次，每次搏出量 70 cm³。计算每分钟心输出量（cm³）。若舒张末期容积为 120 cm³、收缩末期容积为 50 cm³，求搏出量与射血分数。 （4 分）

(c) 心电图纸速为 25 mm/s，两个相邻 R 波相距 20 小格（每小格 1 mm）。计算两次心跳的间隔（秒）及心率（次/分）。 （3 分）

(d) 解释左心室壁比右心室壁厚的原因。 （4 分）

(e) 解释双循环（肺循环与体循环）对哺乳动物的好处。 （3 分）

第 2 题（17 分）　血管结构与血流

(a) 比较动脉与静脉的结构，并各举一项与功能有关的适应。 （3 分）

(b) 主动脉截面积为 3 cm²，血流速度为 28 cm/s。计算主动脉流量（cm³/s 及 cm³/min）。若微血管总截面积为 3000 cm²，求微血管内的平均血流速度。 （4 分）

(c) 冠状动脉内斑块沉积，使有效半径由 2 mm 减至 1.5 mm。已知流量与半径的四次方成正比，计算流量占原来的百分比及流量减少百分比。 （4 分）

(d) 解释微血管内血流速度最慢如何有利于物质交换。 （3 分）

(e) 解释运动时皮肤血管扩张、内脏血管收缩的作用。 （3 分）

第 3 题（17 分）　血液成分与氧气运输

(a) 列出红血球三项有利于运送氧气的结构特征。 （3 分）

(b) 某人血红蛋白浓度为 15 g/100 cm³，每克血红蛋白可结合 1.34 cm³ 氧气，血量 5 dm³。计算每 100 cm³ 血液的载氧量及全身血液的总载氧量（cm³）。 （4 分）

(c) 某人血红蛋白只有 9 g/100 cm³。计算其占正常值（15 g/100 cm³）的百分比，并解释两个可能出现的症状。 （3 分）

(d) 剧烈运动时氧解离曲线向右移。解释原因及这项转移的好处。 （4 分）

(e) 血小板数量约 250 × 10⁹/dm³。说明血小板在凝血中的作用。 （3 分）

第 4 题（17 分）　气体交换、运动与心率

(a) 吸入空气含氧 21%，呼出空气含氧 16%，每分钟通气量 6 dm³。计算每分钟由肺吸收的氧气体积（cm³）。 （4 分）

(b) 运动时心跳升至 150 次/分，搏出量 110 cm³。计算运动时心输出量（cm³/min 及 dm³/min），并求它是静息值（5040 cm³/min）的多少倍。 （4 分）

(c) 某人 16 岁，静息心率 72 次/分。用最大心率等于 220 减去年龄，计算最大心率、心率储备，以及七成强度的目标心率。 （3 分）

(d) 解释运动时呼吸加快加深的机制。 （3 分）

(e) 解释运动结束后仍持续喘气的原因。 （3 分）

第 5 题（16 分）　组织液、淋巴与血液的调节

(a) 小动脉端微血管血压为 35 mmHg，小静脉端为 15 mmHg，血浆蛋白渗透压为 25 mmHg。计算两端的净压力并说明液体流动方向。 （4 分）

(b) 每天约 3 dm³ 液体由微血管滤出，其中九成被回吸。计算每天回吸量及成为淋巴的量（dm³ 及 cm³）。 （4 分）

(c) 解释淋巴系统如何把组织液送回血液。 （4 分）

(d) 解释血液如何运送胰岛素与葡萄糖以维持血糖稳定。 （4 分）

第 6 题（16 分）　循环系统健康与医疗科技

(a) 解释冠状动脉粥样硬化如何引致心肌缺氧及心绞痛。 （4 分）

(b) 某人血压为 150/95 mmHg，另一人为 120/80 mmHg。计算两人的脉压，并解释数值较高者的健康风险。 （4 分）

(c) 设计一个实验比较运动前后的心率。写出控制变项、量度方法及重复的重要性。 （4 分）

(d) 评估人工心脏与心脏移植治疗心衰竭的优缺点。 （4 分）

答案及评分准则

第 1 题　心脏结构与心动周期

(a) 右心房收缩，血液经三尖瓣（右房室瓣）进入右心室（1 分）；右心室收缩，血液经肺动脉瓣流入肺动脉到肺（1 分）；血液经肺静脉回流左心房，经二尖瓣进入左心室，再由左心室经主动脉瓣泵入主动脉（1 分）。 ［3 分］

(b) 心输出量 = 72 × 70 = 5040 cm³/min（1 分）；搏出量 = 120 − 50 = 70 cm³，与题目相符（1 分）；射血分数 = 70 ÷ 120 × 100 = 58.3%（1 分）；即每次收缩泵出约六成舒张末期容积，其余留在心室（1 分）。 ［4 分］

(c) 20 mm ÷ 25 mm/s = 0.80 s（1 分）；心率 = 60 ÷ 0.80 = 75 次/分（1 分）；心律规则，75 次/分在正常静息范围（1 分）。 ［3 分］

(d) 左心室要把血液泵到全身，路程长（1 分）；需要较高压力，故心肌层较厚以产生较大收缩力（1 分）；右心室只泵血到肺部，路程短（1 分）；所需压力较低，壁较薄已足够，厚薄与各自面对的阻力相配（1 分）。 ［4 分］

(e) 血液每循环一周经过心脏两次，可在肺部之后重新加压（1 分）；体循环维持较高血压，加快输送氧气与养分（1 分）；肺循环压力较低，避免肺部微血管受高压损伤（1 分）。 ［3 分］

第 2 题　血管结构与血流

(a) 动脉壁厚、肌肉与弹性纤维多，承受并维持高压血流，弹性回缩使血流连续（1 分）；静脉壁薄、管腔大，内有瓣膜防止倒流（1 分）；静脉血压低，靠骨骼肌收缩与吸气时胸腔负压把血液推回心脏（1 分）。 ［3 分］

(b) 流量 = 3 × 28 = 84 cm³/s（1 分）；每分钟 = 84 × 60 = 5040 cm³/min，与心输出量相符（1 分）；微血管速度 = 84 ÷ 3000 = 0.028 cm/s（1 分）；总截面积大则流速慢，血液停留较久，有利物质交换（1 分）。 ［4 分］

(c) 半径比 = 1.5 ÷ 2 = 0.75（1 分）；流量比 = 0.75 的四次方 = 0.316（1 分）；即约 31.6%（1 分）；减少 100 − 31.6 = 68.4%，心肌供氧不足引起心绞痛（1 分）。 ［4 分］

(d) 微血管壁只有一层内皮细胞，扩散距离短（1 分）；血流慢使血液在组织停留时间长，有较多时间扩散（1 分）；总表面积大，氧气与葡萄糖充分进入细胞，废物进入血液（1 分）。 ［3 分］

(e) 运动时肌肉需氧量增加，交感神经使内脏血管收缩，把血液转往肌肉（1 分）；皮肤血管扩张，增加皮肤血流量以加快散热（1 分）；两者同时令总外周阻力不会大跌，有助维持血压（1 分）。 ［3 分］

第 3 题　血液成分与氧气运输

(a) 呈双凹圆盘形，表面积与体积比大，扩散快（1 分）；成熟时无细胞核及大部分胞器，可容纳更多血红蛋白（1 分）；血红蛋白含量高，每个分子可结合四个氧分子（1 分）。 ［3 分］

(b) 每 100 cm³ 载氧量 = 15 × 1.34 = 20.1 cm³（1 分）；5 dm³ = 5000 cm³，即 50 个 100 cm³（1 分）；总载氧量 = 20.1 × 50 = 1005 cm³（1 分）；约 1 dm³ 氧气，足以应付静息代谢（1 分）。 ［4 分］

(c) 百分比 = 9 ÷ 15 × 100 = 60%（1 分）；血液载氧能力下降，肌肉缺氧，容易疲倦（1 分）；身体以加快心跳与呼吸补偿，故运动时气促（1 分）。 ［3 分］

(d) 肌肉呼吸产生较多二氧化碳，血液 pH 下降（1 分）；体温上升，红血球内的有机磷酸盐增加（1 分）；血红蛋白对氧的亲和力下降，同一分压下释出更多氧（1 分）；好处是活跃肌肉获得更多氧气作呼吸作用（1 分）。 ［4 分］

(e) 血管受损时血小板黏附在胶原纤维上并聚集（1 分）；释出凝血因子，把凝血酶原变成凝血酶（1 分）；凝血酶把纤维蛋白原变成纤维蛋白网，捕捉血细胞形成血块止血（1 分）。 ［3 分］

第 4 题　气体交换、运动与心率

(a) 两者相差 21 − 16 = 5 个百分点（1 分）；每分钟吸收 = 6 × 5 ÷ 100 = 0.30 dm³（1 分）；即 300 cm³（1 分）；这与静息代谢率相符，运动时通气量与吸收量一同上升（1 分）。 ［4 分］

(b) 心输出量 = 150 × 110 = 16500 cm³/min（1 分）；即 16.5 dm³/min（1 分）；倍数 = 16500 ÷ 5040 = 3.27 倍（1 分）；心输出量上升靠心率与搏出量同时增加，令肌肉获得更多氧气（1 分）。 ［4 分］

(c) 最大心率 = 220 − 16 = 204 次/分（1 分）；储备 = 204 − 72 = 132 次/分（1 分）；目标 = 72 + 0.70 × 132 = 164.4，约 164 次/分（1 分）。 ［3 分］

(d) 肌肉产生更多二氧化碳，血液中二氧化碳浓度上升（1 分）；延脑的呼吸中枢受二氧化碳与氢离子浓度刺激（1 分）；更多神经冲动传到肋间肌与横膈，呼吸加快加深，排出二氧化碳并吸入更多氧气（1 分）。 ［3 分］

(e) 运动时肌肉供氧不足，进行无氧呼吸产生乳酸（1 分）；乳酸积聚形成氧债，须在运动后额外氧化（1 分）；故呼吸与心跳持续加快，把氧气送到肝脏氧化乳酸，直至氧债偿还（1 分）。 ［3 分］

第 5 题　组织液、淋巴与血液的调节

(a) 小动脉端净压 = 35 − 25 = 10 mmHg，液体滤出到组织（1 分）；小静脉端净压 = 25 − 15 = 10 mmHg，液体回吸到微血管（1 分）；血液由动脉端流向静脉端时血压下降（1 分）；故前端形成组织液、后端大部分回收，其余成为淋巴（1 分）。 ［4 分］

(b) 回吸量 = 3 × 0.90 = 2.7 dm³（1 分）；淋巴量 = 3 − 2.7 = 0.3 dm³（1 分）；0.3 dm³ = 300 cm³（1 分）；这些液体最终经淋巴管回到血液，否则会形成水肿（1 分）。 ［4 分］

(c) 淋巴管一端封闭，收集多余组织液（1 分）；管内有瓣膜防止倒流（1 分）；没有心脏泵，靠骨骼肌收缩及呼吸时胸腔压力变化推动（1 分）；淋巴最后经锁骨下静脉回到血液，维持血量与血压（1 分）。 ［4 分］

(d) 进食后血糖上升，胰岛细胞分泌胰岛素（1 分）；胰岛素经血液运到肝脏与肌肉（1 分）；促使细胞吸收葡萄糖并合成糖原，血糖下降（1 分）；血糖过低时升糖素经血液运到肝脏，把糖原分解成葡萄糖，血糖回升（1 分）。 ［4 分］

第 6 题　循环系统健康与医疗科技

(a) 斑块使冠状动脉管腔变窄，血流减少（1 分）；心肌的氧气由冠状动脉供应，血流不足时供应低于需求（1 分）；心肌改为无氧呼吸，乳酸刺激痛觉神经引起心绞痛（1 分）；运动时需求上升，故多在运动时发作（1 分）。 ［4 分］

(b) 脉压 = 150 − 95 = 55 mmHg（1 分）；另一人 = 120 − 80 = 40 mmHg（1 分）；收缩压与舒张压同时偏高，属高血压（1 分）；长期高压损害动脉壁，增加动脉粥样硬化、中风与肾损伤的风险（1 分）。 ［4 分］

(c) 控制变项包括运动时间与强度、环境温度、受试者年龄与健康状况（1 分）；静坐五分钟量静息心率作基线（1 分）；运动固定时间后立即量脉搏 15 秒乘 4，或用心率带，前后用同一方法（1 分）；重复多次并求平均，可减少随机误差，令结果可信（1 分）。 ［4 分］

(d) 移植可提供功能完整的心脏，病人可回复正常活动，但捐赠者严重不足，等候期间可能死亡（1 分）；移植后须长期服用免疫抑制剂，增加感染风险（1 分）；人工心脏无须等候捐赠，可作过渡或长期方案，但需外部电源（1 分）；人工心脏有血栓与感染风险且费用高，故两者各有适用情况（1 分）。 ［4 分］

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