第23届亚洲物理奥林匹克竞赛实验试题及解答

第23届亚洲物理奥林匹克竞赛实验部分包括2道试题:赫兹接触应力和源于表面热形变的干涉,试题1通过大角度摆控制碰撞速度,利用示波器测量碰撞时间,实验方法巧妙,同时考查了量纲分析;试题2观察并测量了激光热致形变的干涉图样,根据数据计算形变高度,数据处理部分多次采用了化曲为直的方法.此竞赛题目可作为学生模拟参赛训练的素材,对近年奥赛题目难度有所增大的趋势下备赛、参赛具有一定启发.

基于3种机器学习算法的台风频数预测

为了提高影响广西台风频数的年度预测准确率,利用中国气象局上海台风研究所提供的1951-2020年影响广西的台风样本数据、国家气候中心提供的88项大气环流特征量和26项海温指数资料,使用相关方法找出高影响因子。针对影响台风物理因素的复杂性,为了获取更综合的预测因子信息,使用随机森林对影响因子进行二次筛选,建立基于随机森林、支持向量回归和循环门单元(GRU)3种机器学习算法的影响广西台风频数气候预测模型。实验结果表明:使用随机森林二次筛选得到的因子的建模预测效果明显提高,机器学习算法预测效果整体高于岭回归方法,其中GRU预测效果最好,绝对误差较岭回归方法减少10.30%,其次为随机森林和支持向量回归,误差分别减少9.44%和7.47%。

百年沧桑普利街

普利街是济南市1904年自开商埠后新建的一条东西交通主干道,也是一条著名的老商业街。普利街的历史,印证着济南城市近代化的历程。这条新旧行业共生共荣、建筑风格中西合璧的百年老街,在城市现代化的今天,已完成了它的阶段性历史使命,正期待着在涅中获得新生。

道路交通网络脆弱性评估

为了更准确地评估道路交通网络脆弱性,本文在用户出行时间变化与路网出行需求变化的基础上引入出行时间增加率阈值σ以及出行需求惩罚参数ε,并以此构建了路网脆弱性评估模型。该模型通过各路段失效后的用户出行时间损失以及路网出行需求损失,对各路段的脆弱性评估值进行计算,并通过网络服务效率评价指标对路网整体脆弱性进行评估。最后,本文以Dail网络对所构建的脆弱性评估模型进行算例分析,并与未加入σ和ε的传统模型进行对比。分析结果表明该模型可以准确识别路网中的脆弱源,计算结果更符合实际情况。

《手艺农村——山东农村文化产业调研》案例

2011年1月9日至20日,《手艺农村——潘鲁生主持山东农村文化产业调研成果展》在中国美术馆展出,展示全国宣传文化系统"四个一批"人才潘鲁生主持的"山东农村文化产业调研"项目,就农村文化产业发展命题进行深入交流。展览以山东省潍坊、临沂、菏泽3个地市、7个调研项目为重点,综合运用文献及实物展示、手艺人演示、传统手艺创意和学术研讨等形式,从文化传承、产业发展、农村建设等角度就中国农村文化产业发展问题进行展示和讨论。在展览举行之际,我们以专题的形式,对"山东农村文化产业调研"项目的研究背景、调研过程以及调研案例进行回顾和总结,以图文形式呈现项目成果,以期深化对农村文化产业发展问题的交流,形成更广泛地关注、更深入地研讨。

定量分析对超声造影低增强型亚急性甲状腺炎与甲状腺乳头状癌的鉴别诊断价值

目的利用超声造影(CEUS)定量分析技术获取不同甲状腺结节的定量参数,评价其对低增强型亚急性甲状腺炎(SAT)与甲状腺乳头状癌(PTC)的鉴别诊断价值。方法选择32例SAT患者作为SAT组,其中男性6例,女性26例;年龄36~66岁,平均年龄50.37岁;结节大小6.0~36.7 mm,平均最大径13.54 mm。同期选择经术后病理诊断证实39例PTC患者作为PTC组,其中男性9例,女性30例;年龄33~66岁,平均年龄48.28岁;结节大小7.0~23.0 mm,平均最大径11.94 mm。运用SonoLiver软件分析记录各结节整体(W)、边缘(P)和中央(C)的不同感兴趣区(ROI)的CEUS定量参数,包括最大峰值强度(IMAX)、始增时间(RT)、达峰时间(TTP)和平均渡越时间(mTT),并计算周围正常组织各定量参数与结节不同部位定量参数的相对值(△值),对比分析SAT和PTC两组结节之间CEUS定量参数的差异,并用受试者工作特性(ROC)曲线获得截断值。结果SAT组结节定量参数IMAX_(W)和△mTT_(W)大于PTC组(0.53±0.18 vs 0.43±0.23;P<0.05。-1.26±7.35 vs-1.44±2.38;P<0.05);△TTP_(P)在SAT组小于PTC组(-0.42±0.66 vs 0.06±0.75。P<0.05);SAT组定量参数IMAX_(C)、△RT_(C)及△mTT_(C)均高于PTC组(0.49±0.19 vs 0.31±0.28;P<0.05。0.24±0.62 vs-0.28±1.11;P<0.05。1.31±4.32 vs-1.62±4.35;P<0.05)。ROC曲线分析显示定量参数IMAX_(C)及△mTT_(C)的最佳截断值分别为0.27和0.50,曲线下面积分别为0.849和0.837。结论CEUS定量分析有助于低增强型SAT与PTC的鉴别,有一定的临床应用价值。

对现代化支付系统推广情况的思考

现代化支付系统是国家经济金融体系的重要组成部分,是人民银行履行支付清算职责,改进支付清算服务的重要的核心支持系统。安全高效的支付系统能加速资金周转、提高资源配置效率、有效促进经济增长、满足公众日益增长的支付需求。

压力-应变环技术评估多种风湿免疫病患者的左心室做功状况

目的应用压力-应变环技术评估不同风湿免疫病患者的左心室做功状况。方法前瞻性选择于2021年4月~2022年11月于扬州大学附属医院确诊的风湿免疫病患者171例,按照疾病类别分为系统性红斑狼疮组30例、强直性脊柱炎组33例、干燥综合征组35例、类风湿关节炎组43例、痛风组30例,病程均≤5年;另选取同期健体检者32例为对照组。所有参与者均行常规超声心动图采集图像,线下ECHOPAC分析得出压力-应变环参数;分析各组之间常规参数及心肌做功之间的相关性,评估左室心肌做功状况。结果与对照组相比,风湿免疫疾病组的A值均增高、E/A比值均降低(P<0.05);系统性红斑狼疮组及干燥综合征组的E值降低,差异有统计学意义(P<0.05)。所有风湿免疫疾病组的整体无效做功高于对照组,整体做功效率低于对照组(P<0.05);系统性红斑狼疮组及强直性脊柱炎组的整体纵向应变、整体做功指数、整体有效做功低于对照组,类风湿关节炎组的整体纵向应变、整体做功指数低于对照组,痛风组的整体做功指数低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。风湿免疫疾病组的整体纵向应变绝对值、左室射血分数、E/A比值与整体做功指数、整体有效做功、整体做功效率之间呈正相关关系,与整体无效做功呈负相关关系(P<0.01)。结论压力-应变环能够有效评估风湿免疫病患者左心室心肌做功状况,将更客观的为临床提供新的诊断依据。

以PSA筛查为基础前列腺癌早期诊断与治疗的研究

目的:了解扬州地区60岁以上老年男性前列腺特异性抗原(PSA)水平,探讨PSA筛查与前列腺癌早期诊断与治疗之间的联系。方法:制定详细的入选与排除标准,选取扬州地区2020年5-7月体检的60岁以上老年男性3102例,均具有完整随访信息。采用化学发光酶免疫分析法检测体检者血清PSA水平,对符合前列腺癌穿刺标准者,进行B超引导下经会阴前列腺组织穿刺活检并进行Gleason评分。结果:随着年龄的增加,PSA水平异常的比例明显增高(P<0.01)。共有62名老年人接受了前列腺穿刺活检,其中PSA在4~10 ng/mL 38人,穿刺诊断为癌14人(36.8%);PSA>10 ng/mL 24人,穿刺诊断为癌15个(62.5%)。随着PSA水平的升高,前列腺穿刺阳性的比例升高(P<0.05)。对穿刺阳性对象的肿瘤分期发现,随着PSA的升高,肿瘤的Gleason评分越高,危险系数越大(P<0.05)。结论:随年龄增加,PSA呈现上升趋势,且PSA水平升高,前列腺癌的发生可能性越大,恶性程度也随之增加。对于老年男性建议进行早期、定期PSA检查。

对现代化支付系统推广情况的思考

现代化支付系统是国家经济金融体系的重要组成部分，是人民银行履行支付清算职责，改进支付清算服务的重要的核心支持系统；是连接国内商业银行和外资银行的重要枢纽和桥梁；是适应现代化科技发展要求，

腹膜透析患者左心室舒张功能不全的影响因素分析

目的调查维持性腹膜透析患者左心室舒张功能状况,探索左心室舒张功能不全的影响因素。方法利用彩色多普勒超声评价心脏舒张功能,130名腹膜透析患者中有123名患者诊断为左心室舒张功能不全,将左室舒张功能不全者分为Ⅰ级舒张功能不全组和Ⅱ级舒张功能不全组,比较2组的人口学特征、临床及实验室指标,分析影响腹膜透析患者左室舒张功能不全的因素。结果本研究中腹膜透析患者左心室舒张功能不全发生率高达94.6%。其中Ⅱ级舒张功能不全占35.4%。Ⅱ级舒张功能不全组的体质量指数(t=-2.058,P=0.042)、血磷(t=-2.699,P=0.008)和脑钠肽(t=-2.588,P=0.011)与Ⅰ级舒张功能不全组相比差异显著。Logistic回归分析发现,高体质量指数(OR=1.316,95%CI:1.117～1.550, P=0.001)、高总胆固醇(OR=2.034,95%CI:1.153～3.588,P=0.014)、高磷(OR=3.855,95%CI:1.477～10.059,P=0.006)和高脑钠肽(OR=1.003,95%CI:1.001～1.004,P=0.003)是腹膜透析患者左室舒张功能不全的危险因素。结论腹膜透析患者大多合并左室舒张功能不全。高体质量指数、高总胆固醇、高磷及高脑钠肽是左心室舒张功能不全的危险因素。

高校物理实验教学的比较研究

比较了北京大学、清华大学、复旦大学、中国科学技术大学、香港科技大学、麻省理工学院和剑桥大学的物理实验教学规模、课程开设和教学特色.通过分析中外物理实验教学的异同为深化物理实验教学改革提供参考和借鉴.

二维材料的变温拉曼光谱研究

拉曼散射是光与物质相互作用过程中发生的一种非弹性光散射现象.由于拉曼散射光通常带有散射物质结构的特征信息,拉曼光谱一直广泛应用于表征材料结构的研究.近年来,拉曼光谱已成为表征低维纳米材料不可或缺的实验内容,因此也对拉曼光谱技术本身的发展提出新的要求.面向表征层状纳米材料的前沿研究,北京大学基础物理实验教学中心在拉曼光谱检测仪器和技术方面进行了一系列的探索.本文主要介绍北京大学近两年在变温拉曼光谱仪研制及二维材料结构表征应用的一些阶段性工作成果.

低波数拉曼光谱在专题研究性实验教学中的应用

拉曼光谱是利用拉曼散射效应的光谱测试方法,近年来北京大学基础物理实验教学中心将二维材料、半导体超晶格等的拉曼光谱实验应用于专题研究性实验教学.以低波数拉曼光谱研究为例,测试了左旋胱氨酸和MoS_(2)的低波数拉曼光谱,并总结了专题研究性实验的教学经验.该教学内容契合“科研引领实验教学”的教改思路,培养了学生的创新性思维和创新能力.

第三代半导体Ⅲ族氮化物的物理与工程——从基础物理到产业发展的典范

以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ族氮化物属于宽禁带半导体,即通常所谓"第三代"半导体材料。作为Si、Ge以及传统Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体之后的新一代半导体材料,GaN具有更大的禁带宽度、更高的击穿电场、更稳定的物理化学性质等优异特性,已经成为半导体研究极为重要的领域和国家重大研究方向。尽管Ⅲ族氮化物的晶体质量与传统半导体材料相比仍然有很大差距,但并不妨碍Ⅲ族氮化物及其量子结构在光电器件及电子器件中的广泛应用,围绕GaN及其他相关氮化物半导体的研究和开发,在物理与工程方面都具有极为特殊的意义,是基础物理研究和产业化应用结合的典范。

常规超声和超声造影鉴别诊断甲状腺皱缩结节与乳头状癌

目的评价常规超声和超声造影(CEUS)鉴别诊断甲状腺影像报告和数据系统(TI-RADS)4类及以上甲状腺皱缩结节(MTN)与甲状腺乳头状癌(PTC)的价值。方法纳入52例MTN、53个结节(MTN组)和47例PTC、48个结节(PTC组),比较组间常规超声和CEUS特征差异,评价MTN特异性超声征象诊断MTN的效能。结果组间TI-RADS分类差异具有统计学意义(P<0.05)。常规超声显示组间结节位置、纵横比、钙化形态、钙化位置、血流分布、囊壁塌陷征、同心圆征及声晕差异均有统计学意义(P均<0.05);结节最大径及回声特点差异均无统计学意义(P均>0.05);组间结节CEUS增强模式和壁增强模式差异均有统计学意义(P均<0.05)。根据常规超声囊壁塌陷征、同心圆征、黑白双晕及CEUS结节无增强、壁增强诊断MTN的特异度及阳性预测值均为100%;无增强模式诊断MTN的敏感度、准确率与阴性预测值均显著高于常规超声指标及壁增强(P均<0.05)。结论CEUS诊断MTN的效能显著优于常规超声,鉴别MTN与PTC具有较高临床价值。

维持性血液透析继发甲状旁腺功能亢进症患者肺功能特征及其影响因素分析

目的探讨继发甲状旁腺功能亢进症对维持性血液透析患者肺功能的影响,旨在为临床预防和治疗提供科学依据。方法纳入维持性血液透析伴继发性甲状旁腺功能亢进症患者254例。根据血清全段甲状旁腺激素(i PTH)水平,将患者分为A组229例(i PTH>800 pg/ml)、B组25例(i PTH<800 pg/ml)。检测血红蛋白(Hb)、血清白蛋白(Alb)、尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)、血钙、血磷、碱性磷酸酶(ALP)、i PTH、C-反应蛋白(CRP)等。同时测定:(1)肺容量:包括肺活量(VC)、肺总量(TLC)、残气量(RV)及残气量与肺总量之比值(RV/TLC);(2)通气功能:包括用力肺活量(FVC)、呼气峰流速(PEF)、第1秒用力呼气容积(FEV1);(3)小气道功能:包括25%及50%用力肺活量的呼气流量(V25及V50);(4)弥散功能:一氧化碳弥散量(DLCO)。比较两组间肺功能差异并分析其影响因素。结果 A组血钙、磷、ALP显著高于B组(P<0.05)。A组VC、FVC、FEV1、PEF、V25、V50、DLCO均显著低于B组(P<0.05)。相关性分析显示:(1)肺通气功能中FEV1、PEF与透析龄呈负相关性(P<0.05);(2)肺容量、通气功能、小气道功能、弥散功能与血清i PTH具有相关性,其中RV/TLC与i PTH呈正相关性(P<0.05),其余各项与i PTH均呈负相关性(P<0.05,P<0.001);(3)DLCO与Hb呈正相关性(P<0.05);(4)VC、FVC、FEV1与CRP呈负相关性(P<0.05);(5)FEV1与Alb呈正相关性(P<0.05)。结论维持性血液透析伴严重继发性甲状旁腺功能亢进患者的肺功能明显受损,主要表现为通气功能、弥散功能的下降,小气道功能减退;维持性血液透析继发甲状旁腺功能亢进症患者的肺功能多项指标与i PTH、CRP、透析龄呈负相关性,与Alb、Hb水平呈正相关性。

超声造影定量分析在甲状腺结节鉴别诊断中的应用价值

目的 探讨超声造影(CEUS)定量分析对常规超声联合CEUS定性分析误诊甲状腺结节的诊断价值。方法 选取我院术前经常规超声联合CEUS定性分析诊断为恶性的甲状腺良性结节患者35例(研究组),另选同期常规超声联合CEUS定性分析诊断与病理结果一致的甲状腺乳头状癌患者47例(对照组)。比较两组结节整体、中央区、边缘区峰值强度(IMAX)、上升时间(RT)、达峰时间(TTP)、平均渡越时间(MTT),以及结节与周边正常甲状腺组织上述各参数差值(ΔRT、ΔTTP、ΔMTT)。绘制受试者工作(ROC)曲线分析各参数对甲状腺良恶性结节的鉴别诊断效能。结果 两组结节整体ΔRT、ΔTTP,中央区RT、ΔRT、ΔTTP,边缘区RT、ΔRT比较,差异均有统计学意义(均P<0.05)。当结节整体ΔRT、边缘区ΔRT、中央区ΔRT、整体ΔTTP、中央区RT、中央区ΔTTP、边缘区RT截断值分别为0.45 s、0.25 s、0.55 s、0.65 s、3.95 s、0.15 s、3.15 s时,鉴别诊断甲状腺良恶性结节的敏感性分别为97.9%、89.4%、95.7%、59.6%、78.7%、91.5%、78.7%,特异性分别为85.7%、77.1%、82.9%、91.4%、71.4%、57.1%、57.1%,ROC曲线下面积分别为0.961、0.887、0.868、0.790、0.792、0.749、0.660。结论 CEUS定量分析对常规超声联合CEUS定性分析误诊甲状腺结节有一定的诊断价值。

实时超声弹性成像调整C-TIRADS 4类甲状腺结节的临床价值

目的探讨实时超声弹性成像(RTE)在调整中国超声甲状腺影像报告和数据系统(C-TIRADS)4类结节中的应用价值。方法选取我院经手术病理确诊的甲状腺结节患者72例,共计82个结节,均为C-TIRADS 4类,其中最大径<10 mm者35个,≥10 mm者47个。采用Asteria RTE评分法,将RTE评分<3分者C-TIRADS分类下调一级,≥3分者上调一级。以手术病理结果为金标准,绘制受试者工作特征曲线分析并比较RTE调整前、后C-TIRADS分类对其良恶性的鉴别诊断效能。结果82个结节中,C-TIRADS 4A类22个,4B类27个,4C类33个;RTE调整后C-TIRADS 3类17个,4A类8个,4B类16个,4C类19个,5类22个。RTE调整前、后C-TIRADS分类诊断甲状腺结节良恶性的敏感性、特异性、准确率、阳性预测值及阴性预测值分别为90.4%、56.7%、78.0%、78.3%、77.3%和96.2%、76.7%、89.0%、87.7%、92.0%;其曲线下面积分别为0.735和0.881,差异有统计学意义(Z=2.869,P=0.004)。RTE调整后C-TIRADS分类对<10 mm及≥10 mm结节的诊断敏感性、特异性、准确率、阳性预测值及阴性预测值分别为95.0%、80.0%、88.6%、86.4%、92.3%和96.9%、80.0%、91.5%、91.2%、92.3%,曲线下面积分别为0.875和0.884,均高于调整前;其中RTE调整前、后对<10 mm结节曲线下面积比较(0.650 vs.0.875),差异有统计学意义(Z=3.211,P=0.001)。结论RTE可通过调整C-TIRADS 4类结节分类提高其鉴别良恶性诊断效能,尤其对于<10 mm者诊断效能更佳。