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高级中学试卷真题及答案

2015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（高级中学）注意事项：.考试时间为120分钟，满分150分。.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）1.李老师用弹簧和物块做成如图1所示的弹簧振子演示振动图象。课前准备实验时，李老师觉得该弹簧振子振动频率过小，想让振子的频率增大一倍，为此他将（）。A.换一个质量为原质量两倍的物块B.换一个质量为原质量一半的物块C.弹簧长度减去一半D.弹簧长度减去3/42.雨后，太阳光入射到大气中的水滴发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图2中的圆代表水滴过球心的截面，（湄入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是（ ）。图2A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光TOC\o"1-5"\h\z3.一定质量的理想气体经历了了A-B-C变化过程，其压强随温度变化的p-t图如图3所示。气体在A、B、C三个状态时的体积分别为匕、Vb、Vc。则通过图象可以判断（ ）。A.『〉,C.Va<Vb<VcB.A.『〉,C.Va<Vb<VcD.1〉'〉〈.一个238U原子核衰变为一个206Pb原子核发生衰变的次数为（ ）。92 82A.6次 B.10次D.32次C.22次D.32次.如图4所示，一个未带电的空腔导体球壳，内半径为R,在腔内离球心的距离为d处（d<R）,固定一点电荷+q,用导线把球壳接地，选无穷远处为电势零A.0图4A.0图4B.q4成d一一4成R0.如图5所示，墙上有两点M和N分别钉有两铁钉，M和N的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为1。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于M点的P点系上一质量为m2的重物，平衡后绳的MP1段正好的铁钉上，另一端跨过N点的光滑铁钉悬挂一质量为的P点系上一质量为m2的重物，平衡后绳的MP1段正好水平。则m为（mB.亘2C.2D.Q.如图6所示，纸平面内两个半径均为R的半圆相切于O点，半圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，t=0时，OA恰好位于两半圆的公切线上。若选取从O指向A的方向为电动势的正方向，下列描述导体杆中感应电动势随时间t变化的图象正确的是（ ）。.《普通高中物理课程标准（实验）》规定，高中物理课程由12个模块组成，有必修和选修模块，其中选修1-1模块物理学科知识的主体为（ ）。A.电磁学 B.热学 C.力学 D.光学二、计算题（本大题1小题，20分）.如图7所示，在半径二m的区域内有均匀分布的磁场B,其方向垂直纸面向外，若该磁场B的大小以竺=10T/s的匀速率增加。dt（1）求半径r=m的导体圆环中的感应电动势及P点处电场强度的大小。（10分）得：U3得：U3mv2AB（2）已知图8中的。二三，oa=ob=m,求等腰梯形导线框abcd中的感应电动3势，并指出感应电流的方向。（10分）三、案例分析题（本大题共2小题，第10题20分，・：：“，・门,第11题30分，共50分）阅读案例，并回答问题。.案例：某教师为了检测学生对电场力做功、电势差等知识的掌握情况，布置了若干练习题，下面是某同学对其中一题的解答过程：题目：如图所示，质量为m的带电粒子，其带电量为q,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的匀强电场中。若电场方向水平向右，粒子通过电场中的B点时，速率匕=2v0，方向与电场方向一致，试求A、B两点的电势差。解：带电粒子由A点运动到B点的过程中，只有电场力做功，由动能定理，得qUAB又v「2vqUAB答：A、答：A、B两点的电势差为uAB3mv2 0-o2q分）问题:（1）指出学生解答中的错误，分析错误产生的可能原因，给出正确解法。（10（2）给出一个教学思路，帮助学生掌握相关知识。（10分）.案例:李老师在进行高中物理“牛顿第一定律”一课教学时，将踢足球的图片投影到了屏幕上（如图9）。李老师：同学们，我们在初中已经学过了牛顿第一定律和惯性，大家看屏幕上踢球的图片，你们能用初中所学的知识，分析踢球前、后足球的运动李老师在进行高中物理“牛顿第一定律”一课教学时，将踢足球的图片投影到了屏幕上（如图9）。李老师：同学们，我们在初中已经学过了牛顿第一定律和惯性，大家看屏幕上踢球的图片，你们能用初中所学的知识，分析踢球前、后足球的运动状态，并得出物理结论吗（同学们相互交流了起来）甲同学：踢球前足球不动，踢球后足球就飞了起来，说明力是改变物体运动状态的原因。乙同学：足球被踢就会飞起来，不被踢就不会动，飞起来的足球不一会就会掉下来不动了。李老师：乙同学，那你能得出什么物理结论呢乙同学：物体不受力就不会动。丙同学：老师，足球在空中飞起来那段，没有受到力的作用，但足球还在运动，说明不受力的作用时，物体就会不停地运动下去。丁同学：不对，球在飞行过程中，受到重力的作用，因此才会运动下去，最后掉下来不动的。李老师：丁同学分析得很好，球会掉下来是因为受到地球引力的作用，但现在我们不讨论引力的问题，同学们思考一下，不讨论引力的作用，球会怎样运动呢丁同学：可地球不会没有引力呀！李老师：我们可以假设呀！讨论物理问题是可以假设的，不要在课堂捣乱，其他同学还有什么意见吗（同学们纷纷翻开物理教材看了起来，课堂很安静）李老师：大家还有问题吗（没有同学回应）李老师：看来大家已经把初中学的物理知识还给你们的老师了。一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是我们在初中学过的牛顿第一定律，知道了吗下面大家看看书上的实验。问题：（1）对上述课堂实录进行评述。（15分）（2）针对该课堂存在的问题，设计一个改进教学的方案（形式不限，可以是教学思路、教学活动等）。（15分）四、教学设计题（本大题共2小题，第12题12分，第13题28分，共40分）.阅读材料，根据要求完成教学设计任务。材料：图示为某高中物理教材“库仑定律”一节的“探究影响电荷间相互作用力的因素”的演示实验。演示探究影响电荷间相互作用力的因素O是一个带正电的物体。把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图1.2-1中P「P/P3等位置，比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力的大小。哪些因素影响电荷间的相互作用力这些因素对作用力的大小有什么影响任务：（1）说明教材所述“使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比较小球所受作用力的大小”的实验设计意图。（4分）（2）基于该实验，设计一个包含师生交流的教学方案。（8分）.阅读材料，根据要求完成教学设计任务。材料一《普通高中物理课程标准（实验）》关于“气体实验定律”的内容要求为“通过实验了解气体实验定律，知道理想气体模型。用分子动理论和统计观点理解气体压强和气体实验定律。材料二高中物理某版本教科书：“气体的等温变化”一节中关于“探究气体等温变化规律”内容如下：实验：如图，注射器下端的开口有橡胶塞，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。这段空气柱是我们研究的对象，实验过程中它的质量不会变化。实验中如果空气柱体积的变化不太快，它的温度大致等于环境温度，也不会有明显变化。.实验数据的收集空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出，空气柱的长度乙可以在玻璃管侧面的刻度尺上读出，空气柱的长度L与横截面积S的乘积就是它的体积V。用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据。.实验数据处理很容易发现，空气柱的体积越小，压强越大。空气柱的压强是否跟体积成反比呢我们可以通过图象来检验这个猜想。以压强P为纵坐标，以体积倒数1为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描V点。如果图象中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强的确与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。任务：（1）简述玻意耳定律的内容。（4分）（2）根据材料完成“气体的等温变化”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（要求含有教师活动、学生活动、设计意图，可以采用表格式、叙述式等）。（24分）2015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（高级中学）参考答案及解析一、单项选择题1.【答案】D。解析：弹簧振子的频率f=1=-1二，若振子的频率增大一倍，T2九\m可将物块的质量变为原来的1或者劲度系数k变为原来的4倍。根据弹簧长度与4劲度系数k成反比的关系，长度应变为原来的1，可知D项正确。4.【答案】B。解析：太阳光折射后形成的七种单色光折射率由大到小依次为紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光，图中a、b、c、d四条光线偏折程度逐渐减小，折射率逐渐减小，B选项正确。.【答案】D。解析：过理想气体的A点和B点，分别做它们的等容变化的p-t图，可以看出过A点的直线斜率小，巴小，由理想气体状态方程pV-=C可知V>V。T T ABB到C变化过程，温度相等，压强增加，由理想气体状态方程得Vb>Vc，所以Va〉Vb〉Vc。.【答案】A。解析：一个238U原子核衰变为一个206Pb原子核的过程中，发生92 82a衰变的次数为(238-206)+4=8次，发生p衰变的次数为2X8-(92-82)=6次，选项A正确。.【答案】D。解析：球壳不接地时，内层感应出等量异种电荷-q(不均匀分布，因为内部电场线疏密不均匀)，外层带+q电荷。接入地后，球壳外层感应的正电荷消失，球壳内层电荷为-q,在O点产生的电势为—；球内部的点电荷+q成0在O点产生的电势为，根据叠加原理，总电势为工(1—工)。故选D。4兀ed 4兀edR0 0.【答案】B。解析：对绳子上的结点P进行受力分析：。据平衡条件平衡后设NP与水平方向的夹角为a，根据几何关系得sina。据平衡条件和三角函数关系得sina=F=m，所以m=亘，故答案为B。Fm m2.【答案】C。解析：根据右手定则，开始时感应电动势的方向为正，因此排除B、D,设经过时间t导体杆转过的角度为a，则a=3/，导体有效切割长度为L=2Rsin31。由E=1BL23可知，E=2BR23sin231,B、R、3不变。根据数学知识，2杆中的电动势在右边磁场区域，从0开始随着时间增大，离开磁场后变为0；进入左边区域后，方向变为负向，电动势从0开始随着时间增大，离开磁场后变为0,可知C正确，故选C。.【答案】A。解析：选修1-1模块涉及电磁现象和规律、电磁技术与社会发展、家用电器与日常生活等内容。A选项正确。二、计算题.【参考答案】(1)以逆时针为导体环回路的正方向，则穿过导体环的磁通量①=HSB.dS为正值。由法拉第电磁感应定律，得导体圆环中的感应电动势d① d dB dB8=——二——JJB,dS=— JJ,dS=— ,兀r2=—0.05V。dt dts dtsdt磁场变化产生感生电场，根据公式JE,dl=-吧=-变1,dS有i dtdts只考虑感生电场的大小，可得E=-dB=0.2N/C。2dt(2)等腰梯形导线框的感应电动势为由楞次定律判断出，感应电流的方向为顺时针方向。三、案例分析题10.【参考答案】(1)错误之处：带电粒子由A点运动到B点的过程中，除了电场力做功，还有重力做功。错误原因：学生对物体运动状态分析得不透彻，导致对物体受力分析错误，体现学生平时学习时不求甚解的习惯。正确解法：qU一mgh=—mv2--mv2①2b20粒子在初速度方向上仅在重力的作用下做匀减速运动，末速度为零，则-mv2=mgh②2 0由①②两式得U也。q(2)针对学生的错误，教师可以从学生的角度出发设计一系列的启发性质的问题，引导学生意识到自己的错误所在，例如教师可以这样提问:①如果带电粒子只在电场力的作用下运动，那么它会做什么类型的运动呢②平抛运动中，物体的末速度方向可能与竖直速度方向相同吗③那么本题中粒子的初速度方向上的速度最后变成零了是为什么呢经过这几个问题的思考，学生就会顺理成章地意识到粒子除了受到电场力外还会受到重力作用，从而掌握相关知识。.【参考答案】(1)课堂伊始教师运用了恰当的教学策略，很好地调动了学生的学习兴趣，使课堂具有一个民主、相互争论、各抒己见的学习氛围，为学生成功学习奠定了基础。但是依然存在以下问题：①教师的提问行为方面教师在课堂中设置的问题较单一，并且提问目标不明确，提出的问题没有考虑到实际情况和结合学生的认知水平，问题启发性不足，造成问而不答的课堂冷场现象，违背了课堂提问的有效性原则、科学性原则和启发性原则。②教师的评价行为方面在丙同学出现错误的物理思维的时候，教师没有进行及时的修正；当丁学生对教师的观点提出情理之中的疑问的时候，该教师不仅没有针对学生的疑问给出有效的反馈信息，帮助丙和丁两位同学学习到正确的知识，而且打击学生大胆质疑的学习行为，违背了课堂教学评价的反馈性原则和激励性原则，不利于提高学生学习水平和学习效果。（2）教学思路：本课堂中出现的主要矛盾在于丙和丁两位同学的思路，因此可以先从丙同学的角度出发，设计具有启发性质的问题修正该同学的思维。例如，教师提出以下问题：①足球在空中飞行，为什么最终会落到地面上，而不是一直水平直线飞行②假如当足球运动到最高点的时候，突然撤去了地球给它的向下的作用力，那么足球会怎样运动呢四、教学设计题.【参考答案】（1）设计意图是在距离一定时，找到电荷的多少和电荷间相互作用力大小的关系。（2）教学方案:.引入新课。演示实验：让摩擦起电的橡胶棒放于碎纸片附近，观察橡胶棒吸引碎纸片的情况。提问一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片学生：带电物体会吸引轻小物体。提问二：为什么大纸片先掉落学生：带电体在空气中放电，使它带电量不断减少，吸引轻小物体的力也减小，所以较大纸片先落下来。教师提出问题：电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关。.通过实验，探究影响电荷间相互作用力的因素。学生猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等有关。引导学生做实验定性探究。（1）你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与各影响因素的关学生：控制变量法。(2)学生阅读教材，如果比较这种作用力的大小可以通过什么方法比较出来学生：比较悬线偏角的大小。(3)引导学生得出具体实验步骤。电荷量一定时，电荷间的相互作用和距离的关系：学生：用丝绸摩擦过的玻璃棒给小球带上正电，把小球先后挂在P1、P2、P3处，观察丝线与竖直方向的偏角大小。距离一定时，电荷间的相互作用和电荷量的关系：学生：用玻璃棒接触小球，增加带电量，观察偏角。.学生实验，观察记录得出结论。.教师总结。13.【参考答案】一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。(2)【教学目标】一、知识与技能.通过实验确定气体的压强与体积之间的关系.能阐述玻意耳定律的内容。二、过程与方法通过观察和实验探究温度一定时，探究气体压强和体积的关系。三、情感态度与价值观.通过探究性实验，培养发现和解决问题的能力，体验学习的乐趣。.养成团结协作、分享成果、勇于纠正错误的良好习惯。【教学重点】.学生对探究实验的设计和数据处理。.玻意耳定律的内容。

创设情境，提出问题：在气温高的学生思考，回答问从学生实际生夏天，我们在给自行车题学生猜想回答活中熟悉的现象、经导入新课打气时应注意什么为什历创设物理情