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文档简介
2023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〕考前须知:1.考试时间为120分钟,总分值为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,每题5分,共40分〕在每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、多项选择或未选均无分。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〔〕。图1A.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【答案】C。解析:单摆的周期T=2πlg,因此周期只与摆长有关,与摆球的质量、振幅均无关,A、B两项错误。题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。故此题选2.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。下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化情况如图2乙,那么起立过程传感器受到的拉力随时间变化情况可能是〔〕。【答案】C。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。故此题选C。3.登上火星是人类的梦想。假设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,以下表达正确的是〔〕。表1A.火星的公转周期较小B.火星做圆周运动的加速度较小C.火星外表的重力加速度较大D.火星的第一宇宙速度较大【答案】B。解析:根据GMmR2=m4π2T2R,可知T=2πR3GM。故轨道半径越大,周期越大,即火星的公转周期较大,A项错误。根据GMmR2=ma,可知a=GMR2。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。根据GM行m4.2023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=1atm,温度t0=27℃。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=0.6p0,仪器舱是密封的,那么此时舱内温度为A.360KB.180KC.16.2℃D.32.4℃【答案】A。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p1S-mg=ma。因为a=g,所以p1S=2mg。以密封舱内气体为研究对象,起飞前,p0=1atm,T0=273+t0=300K;在加速飞行的过程中,p=ρgh=0.6p0,P1=2mgS5.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I0,如图3所示。该电流的表达式为〔〕【答案】D。解析:电流从初始时刻的I0开始变化,每24S减少一半。类比原子的衰变规律公式N=N0e-ln2τt,其中τ为半衰期。可知,电流的表达公式为i6.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v0竖直向上抛出。假设运动过程中MN始终与EF平行,MN在磁场中到达最高点时,OP未进入磁场。那么线框从开始运动至最高点的过程中,v-t图像是〔〕图4【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,其速度减小,v-t图2像应为倾斜的直线,排除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的电流。设线框的电阻为R,边长为l,根据左手定那么可知线框受到竖直向下的安培力,大小为B2l2vR。故线框的加速度为a=-(g+B2l2vmR)。在上升的过程中,速度7.某光栅每厘米有3150条刻线,用该光栅做衍射实验,那么在第五级衍射光谱中可观察到的最大可见光波长为〔〕。A.3150ÅB.3174ÅC.7875ÅD.6349Å【答案】D。解析:由光栅公式a+bsinθ=kλ,可知λ=(a+b)sinθK。当在第五级衍射光谱中可观察到的可见光波长取最大时,sinθ=1。光栅常数a+b8.某放射性元素经过11.4天有34的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为〔〕A.3.8天B.5.7天C.8.6天D.11.4天【答案】B。解析:由衰变规律公式N=N0e-ln2τt,其中N=14二、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RARA和RB,且RA<RB,导体A、B在真空中分别带有电荷+q和-q,求:(1)导体A、B之间的电场强度;(10分)(2)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,并答复以下问题。10.案例:下面为一道物理习题和某同学的解答过程。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=12R∙v∆t,所以〔3〕教学片段:师:因为卫星做椭圆运动,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Δt时间内卫星扫过的面积呢?生:S=1师:大家知道怎么求vb与va之比了吗?生:知道了。因为12a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场中,导体中的电荷会怎样呢?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。〔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。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,它的外表是个等势面。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:答复得非常好!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〕请对李老师教学过程中的缺乏进行评述;〔10分〕〔2〕指出戊同学答复中存在的问题;〔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。对于学生的答复,李老师只答复好或非常好,没有针对学生的答复做出指导性评价。同时,在学生答复或理解错误时,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“答复得非常好〞。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,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?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〔此题共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。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外表的光,能使金属中的电子从外表逸出的现象。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,有哪些现象可以表达光的粒子性呢?生:光电效应。师:光电效应,是照射到金属外表的光,能使金属中的电子从外表逸出的现象。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测,剩下的两种猜测同学们自行验证,好不好?生:好的。师:现在老师有验电器、锌板、紫外线灯和导线假设干。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:翻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:大家答复得很对!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、设计其余两个猜测的验证实验。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。材料二:高中物理某教科书“电感和电容对交变电流的影响〞一节的局部内容。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。【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测,逐步培养学生的科学素养。l.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,体会科学地提出猜测的过程,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。【教学难点】电容器“通交流〞的实质。三、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图新课导入提问引入:l.首先,我们来回忆一下什是电容器?2.如果将电容器接入直流电路中,电路中有没有电流
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