2018年上半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题及答案(高级中学)

1、2018年上半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题及答案（高级中学）注意事项：1 .考试时间为120分钟，满分为150分。2 .请按规定在答题卡上填涂、作答。在试卷上作答无效，不予评分。一、单项选择题（本大题共 8小题，每小题5分，共40分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的请用2b铅笔把答题卡上对应题目的答案字母按要求涂黑。错选、多选或未选均无分。1 .高中物理某教科书中描述的一个演示实验如图1所示。在振幅较小的情况下，通过该实验能初步得出的结论是（）。单叔的狼幡、廓最、翅长片用砌存友什么套喻？如留1l4t,点挽架台的横梁上固定两个单期，按照以下几种惜几，把它汨拉起

2、一定角度后同时等放，脱j 援的揪动周期口1,南超的掾福不月（都在小偏角下）2,两把的质量不同3.两摆的提长不同理11 4-4单握摭动的周斯句比较三种情况下隔薨的周期，可以存山仔幺站茏？什么省亲目关？ ,a.周期与摆球的质量、振幅、摆长均无关b.周期与摆球的质量无关，与振幅和摆长有关c.周期与摆球的质量、振幅均无关，与摆长有关d.周期与摆球的质量、振幅均无关，与摆长的二分之一次方成正比a、b两项错误。题【答案】co解析：单摆的周期 t=2?*?因此周期只与摆长有关，与摆球的质量、振幅均无关,目的问题是通过该实验能初步得出的结论，d项是一个定量关系，通过该实验无法得出，d项错误。故本题选 co2

3、.如图2甲所示，在力传感器下端悬挂一钩码。某同学手持该传感器，从站立状态下蹲，再从下蹲状态起立回到站立状态，此过程中手和上身保持相对静止。下蹲过程彳感器受到的拉力随时间变化情况如图2乙，则起立过程传感器受到的拉力随时间变化情况可能是（）。【答案】co解析：在起立过程中，该同学先向上加速运动，后向上减速运动。因此加速度先向上，后向下。可以判断加速度a向上时，处于超重状态，拉力大于重力，即拉力大于f0;加速度a向下时，处于失重状态，拉力小于重力,即拉力小于f0。故本题选co3 .登上火星是人类的梦想。 若将地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。 根据表1,火星和地球相比,下列叙述正确的

4、是（）。行星半径zm质量7kg轨道半径加池球6.4x 10&6.0x io?”l.5x 1011火星14x 1066.4x 102jz3x 1011a.火星的公转周期较小b.火星做圆周运动的加速度较小c.火星表面的重力加速度较大d.火星的第一宇宙速度较大【答案】b。解析:根据gmm= m4r,可知t=2 t3 。故轨道半径越大，周期越大，即火星的公转周期较大，a项rigm错误。根据翟=gm行m根据= ma行ma ,可知a=gm。故轨道半径越大，加速度越小，即火星做圆周运动的加速度较小，b项正确。，可知a行=普。代入地球和火星各自的质量和半径，可得地球的重力加速度的大小约为9.77m/s2,r一

5、行gm行而火星的重力加速度的大小约为3.69m/s2,因此地球的重力加速度较大，c项错误。第一宇宙速度 v= 看3，代入地r球和火星各自的质量和半径，可得地的第一宇宙速度的大小约为7.91x103m/s,火星的第一宇宙速度大小约为3.54x103m/s, d 项错误。4. 2013年6月11日“神舟十号”顺利升空，标志着我国火箭载人太空飞行有了历史性的突破。高空实验火箭起飞 前，仪器舱内气体的压强 p0=1 atm,温度t0=27c。在火箭竖直向上加速飞行的过程中，当加速度的大小等于重力加速度g时，仪器舱内水银气压计示数p=o.6po,已知仪器舱是密封的，则此时舱内温度为（）。a. 360kb

6、. 180kc. 16.2 cd. 32.4 c【答案】ao解析：在火箭竖直向上加速飞行的过程中，设水银气压计的底面积为s,以水银柱为研究对象进行受力分析有ps-mg=ma。因为a=g,所以ps=2mg。以密封舱内气体为研究对象，起飞前，po=1 atm , to=273+to=3ook ;在加速飞行的过程中，p= 3=0.6p, p1 = 2mg= 2 p gh所以p=1.2po=1.2 atm。因为仪器舱是密封的，所以工=?, t1=360ko?5 .某电阻中通有随时间变化的电流i,按每经过24s减少一半的规律变化，初始时刻电流为 i。，如图3所示。该电流的a. isi0dr.b i-lo

7、e1 加jc. i-d. g?2n = ?/二其中。为【答案】d。解析：电流从初始时刻的i。开始变化，每24s减少一半。类比原子的衰变规律公式?2?2半衰期。可知，电流的表达公式为i=?话?？即 i=?w?。6 .如图4所示，空间存在具有水平边界 ef,方向水平向里的匀强磁场：在距离 ef下方h处有一正方形线框 mnpo , 线框平面的法线方向与磁场方向平行。将线框以初速度 vo竖直向上抛出。若运动过程中 mn始终与ef平行，mn在 磁场中达到最高点时， op未进入磁场。则线框从开始运动至最高点的过程中，v-t图像是（）。【答案】c。解析：竖直向上抛出的线框进入磁场前，做竖直上抛运动，其速度减

8、小，除a、b。线框进入磁场时，mn切割磁感线，产生感应电动势，mn内产生指向m?-?.长为l,根据左手定则可知线框受到竖直向下的安培力，大小为一行。故线框的加速度为v-t图2像应为倾斜的直线，排的电流。设线框的电阻为r,边?吊?？ .a=-（g+v砺）。在上升的过程中，速度v减小，所以加速度 a的大小逐渐减小v-t图像中的斜率表示加速度，c项正确，d顶错误。7 .某光栅每厘米有3150条刻线，用该光栅做衍射实验，则在第五级衍射光谱中可观察到的最大可见光波长为（）。a. 3150?b. 3174?c. 7875?d. 6349?【答案】d。解析：由光栅公式（a+ b）sin 0= k入，可知入=

9、（a+b? sin ?当在第五级衍射光谱中可观察到的可见光波长=6349?。取最大时，sin （=1o光栅常数a+b=00m,代入公式解得入 3 1503 一a. 3.8 天b. 5.7 天c. 8.6 天d. 11.4 天8,某放射性元素经过11.4天有4；的原子核发生了共变，该兀素的半共期为（）。?21【答案】b。解析：由衰变规律公式n = ?f?其中n=-?0，t=11, 4天，代入公式可求得。=5.7天。题、计算题（本大题共 1小题，20分）9、球形电容器由两个同心的球壳导体，a、b组成，如图5所示。导体a、b的半径分别为和?ra和？?，且？?%导体a、b在真空中分另j带有电荷 +q和

10、-q,求：（1）导体a、b之间的电场强度；（10分）（2）该电容器白电容。（10分）解：门日于电荷均匀分布，则电场是沿者径向的，取半（唐广也心的同心球面为高折面, 相用寓断定理r巨疝=,电场为百f、鸟i f国- 兄 0q 11（2两球体之间旗势差为口 =e&= ；办=1-,根据电召*47ier4在. a c =里=4延 _的定义式可以犀”该电容器的拒容为:一斤一j_j_ _ /处。三、案例分析题（本大题共2小题，第10题20分，第11题30分，共50分）阅读案例，并回答问题。10.案例：下面为一道物理习题和某同学的解答过程。期目士某卫星沿椭网轨道绕行星运行,近地点离行星中心的距离为a,远地点离

11、行星中心的距离为l若卫星在近地点时的速率为卫星在远地点时的速率为试 求vs与vt之比.解：卫星运行时,所受的万向引力提佻向心力，卫星在近地点时十有卫早礼久地点时，可由上述网式可得亲f答；”与屹比内后问题：（1）简述该习题旨在帮助学生掌握的知识；（4分）（2）给出该习题的正确解答；（6分）（3）针对该同学的作业，设计教学片段帮助他解决该问题。（10分）【参考答案】（1）该习题旨在帮助学生掌握的知识是开普勒第二定律。（2）解：卫星做椭圆运动，由开普勒第二定律知，同一卫星在相等的时间内扫过相等的面积。在时间极短时，面积为s=1?v?t ,所以2?= 2?,故?= ?（3）教学片段：师：因为卫星做椭圆

12、运动，所以万有引力的作用是什么？生：万有引力提供卫星做椭圆运动的向心加速度和切向加速度。师：所以不能用万有引力等于向心力进行求解。那么椭圆运动遵循哪个规律呢?生：开普勒第二定律，是指同一卫星在相同时间扫过的面积相等。师：那么怎样求在极短的a t时间内卫星扫过的面积呢？1生：s=2 ?v?t师：大家知道怎么求vb与va之比了吗？生：知道了。因为；？?？?= 1 ?,所以登=?22? ?师：非常好！看来大家都掌握了。11 .案例：下面是李老师讲授高中物理“静电现象的应用” 一课的教学片段。李老师：同学们，前面我们已经学习过电荷在电场中会受到力的作用。由于金属导体中也有电荷，如果把一块金属导体放在电

13、场中，导体中的电荷会怎小呢？大家先看大屏幕（图6）,阅读课本中对应的内容，待会儿我们共同来讨论。一,静电平衡糠态下导体的电场】.可通电线中导体内的电瑞却轲分布ie1 1.7-1静电珈中的尊体（师生阅读、讨论） 李老师：同学们，有谁想发表自己的观点？甲同学：金属中有自由电子，在电场力的作用下向左边运动，直至到达金属板的左边为止。乙同学：金属中的正电荷在电场力，的作用下向右运动，直至到达金属板的右侧为止。李老师：同学们都说得非常好！正是因为受到外电场力的作用，正负电荷分开，从而在左右两边就出现了正负电荷， 我们把这些电荷叫作感应电荷。我们知道只要有电荷就会产生电场，那么感应电荷产生的场就叫感应电场

14、。感应电荷 的电场方向与外电场方向相反，所以最终合场强为零，这时我们就说静电平衡了。同学们理解这个过程了吗？ 同学：理解了。李老师：接下来我们学习等势面，同学们先阅读课本。(同学阅读，老师巡视)李老师：有谁能说说什么是等势面吗？丙同学：等势面是电势相等的面。处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。丁同学：老师，静电平衡的导体，它的内部还有电荷吗？戊同学：老师我知道，在电场力的作用下， 金属中的电荷被分开了， 负电荷只能停留在左边， 正电荷只能停留在右边, 所以中间就没有电荷了。李老师：回答得非常好！静电平衡后，导体内部就没有净电荷了。我们继续讨论等势面。问题：(1)请对李老师

15、教学过程中的不足进行评述；(10分)(2)指出戊同学回答中存在的问题； (5分)(3)针对丁、戊同学的问题，设计一个教学片段或教学思路，帮助学生正确理解静电平衡时导体内部电荷的分布问题。【参考答案】(1)教师的教学方式单一。李老师仅仅是让学生自由阅读课本，没有采用更多有效的教学方式促进学生 学习，无法激发学生的学习兴趣。教师的评价方式及评价内容存在问题。对于学生的回答，李老师只回答好或非常好，没有针对学生的回答做出指 导性评价。同时，在学生回答或理解错误时，也没有及时指出。戊同学对静电平衡的过程理解错误时，老师反而评价 学生“回答得非常好”。教师与学生的互动存在问题。在学生交流讨论或自由看书时

16、，教师仅仅是巡视，没有给予学生一定的指导，缺乏 交流。(2)静电平衡时不是负电荷全在左边，正电荷全在右边，中间没有电荷。实际上，在电场力作用下，金属中可以移动 的负电荷向左移动，最后呈现的结果是金属左端显负电，同理金属右端显正电。感应电场与在金属内部的外电场大小 相等，方向相反。(3)教学片段：师：从微观上来说，金属一般由金属原子组成，在原子核外是绕核转动的电子。金属导电时，是哪一种电荷在移动？生：因此金属导电时，是核外电子在移动，带正电的原子核不能移动。定向移动的电子形成电流。师：这位同学理解得很透彻！金属中只有原子的核外电子可以移动。那么，一块金属在外电场的作用下，内部是哪种 电荷在移动？

17、生：负电荷。师：结合图6,大家继续想一下，在外电场力作用下，金属为什么左端显负电，右端显正电？生：右端的负电荷移动到左端，所以右端显正电，而不是左端的正电荷移动到右端。师：那大家想想，什么时候电荷不移动？生：金属内部的感应电场与外电场抵消时，金属内部电荷不移动，但中间也是存在电荷的。四、教学设计题(本题共 2小题，第12题12分，第13题28分，共40分)12 .阅读材料，根据要求完成教学设计。材料图7所示为高中物理某教科书“科学的转折：光的粒子性” 一节中的一个演示实验。e 7任务：（1）这个演示实验可用于什么物理知识的教学？ （4分）（2）用此实验设计一个教学片断，帮助学生理解与该现象相关

18、的物理知识。（8分）【参考答案】（1）这个演示实验可用于光电效应及其影响因素的教学。光电效应是照射到金属表面的光，能使金属中 的电子从表面逸出的现象。这种电子称为光电子。光电效应中产生的光电子的初速度与光强无关。入射光的强度影响 光电流的强度，影响单位时间单位面积内逸出的光电子数目。入射光越强，饱和电流越大。（2）教学片段：师：同学们，我们已经知道光具有粒子性，有哪些现象可以体现光的粒子性呢？生：光电效应。师：光电效应，是照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。这种电子称为光电子。那么光电 效应与哪些因素有关呢？生1:可能与光的强度有关。照射光的强度越大，电流越大。生2:可能与光

19、的种类有关。生3:可能与金属的种类有关。师：很好，大家都有自己的想法， 我们先用实验验证一下第一个猜想，剩下的两种猜想同学们自行验证，好不好?生：好的。师：现在老师有验电器、锌板、紫外线灯和导线若干。大家以小组为单位思考、讨论、设计实验方案来验证光的 强度对光电效应的影响。生：将验电器与锌板串联，用不同强度的紫外线光进行照射。师：很好，这种实验方法是我们常用的哪一种方法？生：控制变量法。师：老师已经按照大家说的将验电器和锌板连入了电路，下面来验证大家的想法是否正确。教师操作：打开紫外线灯把亮度调到最低，验电器出现了偏转。师：这个现象说明了什么？生：紫外线照射锌板可以产生光电效应。教师操作：一点

20、点地调高紫外线灯的亮度，此时验电器的偏转角变大。师：这个现象说明了什么？生：随着入射光的强度增大，电流变大，即单位时间内产生的电荷变多。师：大家回答得很对！因为入射光的强度影响单位时间、单位面积内逸出的光电子数目，所以光强越大，电流越 大。下面大家小组思考、讨论、设计其余两个猜想的验证实验。生：好。（学生思考讨论，教师巡回指导）13 .阅读材料，根据要求完成教学设计。材料一：普通高中物理课程标准（实验）关于“电容、电感与交流电”的内容的要求为：通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用。如图5,37,如白朗灯和电察器吊筮总求a先把它曾排在直比电源上.鼻靶它代袍到史流也蹂上建章灯泡时

21、发光怙况2建个案验现明了什火？-r- t jh0hs3-j立95捱馨通西里聊屣材料二：高中物理某教科书“电感和电容对交变电流的影响” 一节的部分内容。材料三：教学对象为高中二年级学生，已学过交流电、电感、电容概念。任务：（1）简述什么是交变电流。（4分）（2）根据上述材料，完成“实验：电容对交变电流的影响”的教学设计。教学设计要求包括：教学目标、教学重点、教学过程（要求含有教学环节、教学活动、设计意图等）。（24分）答案:（1）交变电流指电流的方向随时间成周期性变化的电流。交变电流在生活和生产中都有广泛的应用，一般家庭电路 和工业用电都是交流电。(2)教学设计如下：电容对交变电流的影响一、教学

22、目标【知识与技能】理解交流电能够能够通过电容的原理，知道容抗的概念及其影响因素。演过程与方法】通过观察演示实验，培养学生根据实验现象和已学习知识去分析物理问题的意识。【情感态度价值观】在用科学知识解释实验现象的过程中，鼓励学生提出科学猜想，逐步培养学生的科学素养。1 .知识与技能：(1) 了解交变电流能通过电器的原理，知道电容器对交变电流产生阻碍作用的原因。(2)知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。2 .过程与方法：通过观察演示实验，具有根据实验现象和已学习知识去分析物理问题的意识。3 .情感态度与价值观：在用科学知识理解实验现象的过程中，体会科学地提出猜想的过程，逐步具有创新意识与实践能力。二、教学重难点【教学重点】交变电流能够通过电容器的原理；容抗的概念和影响因素。教教学难点】电容器 通交流”的实