2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——運(yùn)動生理學(xué)在智能體育裝備中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在進(jìn)行長時間耐力運(yùn)動時，運(yùn)動員體內(nèi)主要依賴哪種能量系統(tǒng)供能？（）A.磷酸原系統(tǒng)B.糖酵解系統(tǒng)C.有氧氧化系統(tǒng)D.無氧耐力系統(tǒng)2.智能運(yùn)動手表普遍采用光電容積脈搏波描記法（PPG）測量心率，其基本原理是檢測運(yùn)動過程中（）的變化。A.肌肉收縮力量B.心臟收縮頻率C.皮膚表面血容量的周期性變化D.動脈血壓波動3.肌電信號（EMG）是肌肉活動時產(chǎn)生的（），常被智能運(yùn)動裝備用于評估肌肉激活狀態(tài)。A.電位變化B.代謝產(chǎn)物釋放C.血流速度D.肌肉張力4.運(yùn)動訓(xùn)練能引起心血管系統(tǒng)適應(yīng)性變化，以下哪項描述是不正確的？（）A.最大心輸出量增加B.靜息心率降低C.心肌收縮力增強(qiáng)D.血壓在運(yùn)動中急劇下降5.血乳酸濃度的變化是衡量運(yùn)動強(qiáng)度和疲勞的重要指標(biāo)。在進(jìn)行高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練時，血乳酸濃度通常會（）。A.穩(wěn)定不變B.輕微上升后下降C.急劇上升并可能超過某個閾值D.迅速下降至基線水平6.智能跑鞋通過內(nèi)置的傳感器監(jiān)測跑步姿態(tài)，其中對評估“過度旋內(nèi)”姿態(tài)可能相關(guān)的生理學(xué)因素是（）。A.關(guān)節(jié)角速度B.心率變異性C.呼吸頻率D.血乳酸水平7.在智能體育裝備中，用于評估運(yùn)動負(fù)荷的生理指標(biāo)組合通常包括（）。A.心率、呼吸頻率、皮電反應(yīng)B.最大攝氧量、無氧閾、肌肉力量C.血壓、血氧飽和度、體溫D.肌電幅值、動作頻率、步態(tài)對稱性8.神經(jīng)肌肉電圖（EMG）分析在運(yùn)動康復(fù)中的應(yīng)用之一是評估神經(jīng)損傷后的（）恢復(fù)情況。A.心臟功能B.肺部功能C.肌肉力量D.神經(jīng)肌肉控制能力9.某智能自行車裝備能實時監(jiān)測功率輸出和踏頻。從運(yùn)動生理學(xué)角度看，功率輸出主要反映了（）。A.心率水平B.運(yùn)動強(qiáng)度C.氧氣攝取率D.肌肉疲勞程度10.以下哪項技術(shù)主要利用生物力學(xué)原理，而非直接測量生理指標(biāo)，來分析運(yùn)動表現(xiàn)？（）A.全球定位系統(tǒng)（GPS）追蹤B.心率監(jiān)測C.肌電分析D.運(yùn)動捕捉系統(tǒng)二、簡答題（每小題5分，共20分。請簡潔明了地回答下列問題）1.簡述運(yùn)動過程中，人體主要依靠哪些能量系統(tǒng)供能，并說明它們各自的特點(diǎn)和適用運(yùn)動類型。2.解釋什么是無氧閾，以及智能運(yùn)動裝備如何幫助運(yùn)動員訓(xùn)練和監(jiān)控?zé)o氧閾水平。3.闡述運(yùn)動性疲勞的生理學(xué)機(jī)制，并說明智能可穿戴設(shè)備在監(jiān)測運(yùn)動性疲勞方面的作用。4.說明心率變異性（HRV）的生理學(xué)意義，并列舉至少兩種智能設(shè)備利用HRV進(jìn)行健康或訓(xùn)練狀態(tài)評估的應(yīng)用場景。三、論述題（每小題10分，共30分。請結(jié)合運(yùn)動生理學(xué)原理，深入分析下列問題）1.以智能腕表監(jiān)測跑步心率為例，分析其工作原理、生理學(xué)依據(jù)，并討論其應(yīng)用于訓(xùn)練監(jiān)控和運(yùn)動表現(xiàn)評估時的優(yōu)勢和局限性。2.結(jié)合運(yùn)動生理學(xué)知識，論述肌電信號（EMG）在智能運(yùn)動裝備（如力量訓(xùn)練輔助設(shè)備、運(yùn)動損傷預(yù)警系統(tǒng)）中的應(yīng)用潛力，并設(shè)想至少一種具體的應(yīng)用方案。3.假設(shè)你正在設(shè)計一款用于老年人平衡訓(xùn)練的智能輔助設(shè)備，請說明你會考慮哪些與平衡功能相關(guān)的生理學(xué)因素，并闡述該設(shè)備如何利用這些生理學(xué)原理來輔助訓(xùn)練。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.D5.C6.A7.A8.D9.B10.D二、簡答題1.人體主要依靠磷酸原系統(tǒng)、糖酵解系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)供能。*磷酸原系統(tǒng)：主要利用ATP和磷酸肌酸供能，供能速度快，但持續(xù)時間短（約10秒），適用于短時間、爆發(fā)力強(qiáng)的運(yùn)動（如100米沖刺）。*糖酵解系統(tǒng)：主要利用肌糖原分解產(chǎn)生乳酸供能，供能速度較快，持續(xù)時間較短（約1-3分鐘），適用于中短時間、中高強(qiáng)度的運(yùn)動（如400米跑、足球比賽）。*有氧氧化系統(tǒng)：主要利用葡萄糖、脂肪等在氧供充足條件下氧化分解供能，供能速度慢，但持續(xù)時間長，是長時間耐力運(yùn)動的唯一能源（如馬拉松、長距離游泳）。2.無氧閾（或稱乳酸閾）：指運(yùn)動強(qiáng)度增大到一定程度，體內(nèi)乳酸開始快速積累的臨界運(yùn)動強(qiáng)度。它反映了機(jī)體最大有氧代謝能力或耐受乳酸堆積的能力。智能運(yùn)動裝備（如智能手環(huán)、心率表）通過實時監(jiān)測心率，并將心率數(shù)值與預(yù)設(shè)的無氧閾心率區(qū)間進(jìn)行對比，幫助運(yùn)動員判斷當(dāng)前訓(xùn)練強(qiáng)度是否處于無氧閾區(qū)域；同時，可記錄達(dá)到或維持無氧閾強(qiáng)度的時間、距離或功率等數(shù)據(jù)，用于評估訓(xùn)練效果和制定訓(xùn)練計劃。3.運(yùn)動性疲勞的生理學(xué)機(jī)制復(fù)雜，涉及神經(jīng)、肌肉、生化、內(nèi)分泌等多個系統(tǒng)。主要包括：能量底物（如糖原）耗竭、代謝產(chǎn)物（如乳酸、氫離子）堆積、體溫升高、電解質(zhì)紊亂、神經(jīng)遞質(zhì)改變、內(nèi)分泌激素（如皮質(zhì)醇）水平變化等。智能可穿戴設(shè)備（如智能手表、心率帶）可以通過監(jiān)測心率、呼吸頻率、皮膚溫度、活動量、睡眠質(zhì)量等生理指標(biāo)的變化趨勢，來間接反映運(yùn)動性疲勞的發(fā)生和發(fā)展程度。例如，心率恢復(fù)速度變慢、呼吸頻率增加、體溫下降延遲等，都可能預(yù)示著疲勞狀態(tài)。4.心率變異性（HRV）：指正常竇性心律間期逐次差異的變動。它是自主神經(jīng)系統(tǒng)（交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)）平衡狀態(tài)的一種反映。HRV高通常表示副交感神經(jīng)活動占優(yōu)勢，自主神經(jīng)系統(tǒng)平衡良好，機(jī)體放松、恢復(fù)狀態(tài)好；HRV低則通常表示交感神經(jīng)活動占優(yōu)勢，副交感神經(jīng)活動受抑制，機(jī)體可能處于壓力、疲勞或應(yīng)激狀態(tài)。智能設(shè)備利用HRV進(jìn)行評估的應(yīng)用場景：*健康狀態(tài)評估：通過長期監(jiān)測靜息或活動后的HRV，評估個體的整體健康水平和壓力水平。*訓(xùn)練負(fù)荷監(jiān)控：根據(jù)訓(xùn)練前后HRV的變化，判斷訓(xùn)練強(qiáng)度是否適宜，預(yù)測運(yùn)動性疲勞風(fēng)險，指導(dǎo)訓(xùn)練計劃的調(diào)整。*恢復(fù)評估：HRV是衡量身體恢復(fù)狀況的有效指標(biāo)，HRV的提升通常意味著恢復(fù)良好。三、論述題1.智能腕表通過光電傳感器（PPG）發(fā)射光束至手腕皮膚，檢測皮下毛細(xì)血管中血容量的周期性變化，從而計算出心率。其生理學(xué)依據(jù)是心臟每次收縮都會導(dǎo)致動脈搏動，引起近心端動脈血管壁的擴(kuò)張和回彈，進(jìn)而導(dǎo)致局部血容量發(fā)生變化，這種變化可以被光電傳感器檢測到并轉(zhuǎn)換成電信號，最終計算出心率。應(yīng)用于訓(xùn)練監(jiān)控時，優(yōu)勢在于方便、連續(xù)、無創(chuàng)地獲取心率數(shù)據(jù)，可實時反饋運(yùn)動強(qiáng)度，指導(dǎo)區(qū)間訓(xùn)練，記錄運(yùn)動負(fù)荷和恢復(fù)情況。局限性在于PPG傳感器對運(yùn)動偽影較敏感，可能導(dǎo)致心率測量誤差；心率本身受多種因素（如情緒、體溫、藥物）影響，僅憑心率難以全面評估運(yùn)動強(qiáng)度和效果；對于極低或極高強(qiáng)度運(yùn)動或特殊生理狀態(tài)（如低體溫）的監(jiān)測準(zhǔn)確性可能下降。2.肌電信號（EMG）是肌肉活動時伴隨產(chǎn)生的生物電信號，反映了神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的興奮狀態(tài)。智能運(yùn)動裝備利用肌電信號可以評估肌肉的激活程度、募集模式、疲勞狀態(tài)等。應(yīng)用潛力巨大：*力量訓(xùn)練輔助：通過分析EMG信號，可以評估運(yùn)動員在執(zhí)行動作時目標(biāo)肌肉的激活程度和對稱性，指導(dǎo)優(yōu)化技術(shù)動作，確保目標(biāo)肌肉得到有效刺激，同時避免其他部位肌肉過度代償或受傷風(fēng)險。*運(yùn)動損傷預(yù)警：長期監(jiān)測特定肌肉的EMG活動模式，可早期發(fā)現(xiàn)因過度使用、姿勢不良等原因?qū)е碌募∪夤δ墚惓；驖撛趽p傷風(fēng)險。例如，異常的肌肉活動不對稱性可能與應(yīng)力性損傷相關(guān)。*運(yùn)動表現(xiàn)分析：結(jié)合其他生物力學(xué)數(shù)據(jù)，EMG可用于更精細(xì)地分析運(yùn)動效率、力量輸出時程等。設(shè)想應(yīng)用方案：設(shè)計一款智能力量訓(xùn)練腰帶，內(nèi)置多個EMG傳感器貼合背部和核心肌群。在運(yùn)動員進(jìn)行杠鈴舉重等動作時，實時采集目標(biāo)肌群的EMG信號。通過算法分析EMG幅值、持續(xù)時間、與其他肌群活動的協(xié)調(diào)性等指標(biāo)，實時反饋給運(yùn)動員和教練。若檢測到目標(biāo)肌肉激活不足、激活時程異?；蚺c其他肌群協(xié)調(diào)失衡（如核心激活過晚），設(shè)備可通過震動或App提示，指導(dǎo)運(yùn)動員調(diào)整動作姿勢，確保訓(xùn)練效果并降低受傷風(fēng)險。3.設(shè)計用于老年人平衡訓(xùn)練的智能輔助設(shè)備，需考慮的生理學(xué)因素主要包括：*前庭系統(tǒng)功能：負(fù)責(zé)感知頭部運(yùn)動和空間定向，對維持平衡至關(guān)重要。設(shè)備可通過監(jiān)測頭部的加速度和角速度變化，評估前庭功能狀態(tài)。*本體感覺功能：包括肌肉、肌腱、關(guān)節(jié)處的感受器，提供身體位置和運(yùn)動信息?？赏ㄟ^監(jiān)測關(guān)節(jié)角度、肌張力變化來評估本體感覺。*神經(jīng)肌肉控制能力：包括肌肉力量、力量耐力、反應(yīng)速度和協(xié)調(diào)性?？赏ㄟ^要求用戶完成特定動作（如單腿站立、重心轉(zhuǎn)移）并監(jiān)測其完成質(zhì)量（如穩(wěn)定性、完成時間、肌電活動模式）來評估。*步態(tài)分析參數(shù)：如步速、步幅、步態(tài)對稱性、足底壓力分布等?？赏ㄟ^集成傳感器（如加速度計、壓力傳感器）分析步態(tài)特征。設(shè)備應(yīng)用原理：利用內(nèi)置傳感器（如IMU、肌電傳感器、壓力傳感器等）實時監(jiān)測用戶的平衡能力相關(guān)生理信號。通過算法分析這些信號，評估用戶的平