2021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

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（高档中学）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、单项选取题（本大题共8小题，每小题5分，共40分）在每小题列出四个备选项中只有一种是符合题目规定请用2B铅笔把答题卡上相应题目答案字母按规定涂黑。错选、多选或未选均无分。1．高中物理某教科书中描述一种演示实验如图1所示。在振幅较小状况下，通过该实验能初步得出结论是（）。图1A．周期与摆球质量、振幅、摆长均无关B．周期与摆球质量无关，与振幅和摆长关于C．周期与摆球质量、振幅均无关，与摆长关于D．周期与摆球质量、振幅均无关，与摆长一半次方成正比【答案】C。解析：单摆周期T=2πlg，因而周期只与摆长关于，与摆球质量、振幅均无关，A、B两项错误。题目问题是通过该实验能初步得出结论，D项是一种定量关系，通过该实验无法得出，D项错误。故本题选2．如图2甲所示，在力传感器下端悬挂一钩码。某同窗手持该传感器，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拉力随时间变化状况如图2乙，则起立过程传感器受到拉力随时间变化状况也许是（）。【答案】C。解析：在起立过程中，该同窗先向上加速运动，后向上减速运动。因而加速度先向上，后向下。可以判断加速度a向上时，处在超重状态，拉力不不大于重力，即拉力不不大于F0；加速度a向下时，处在失重状态，拉力不大于重力，即拉力不大于F0。故本题选C。3．登上火星是人类梦想。若将地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽视行星自转影响。依照表1，火星和地球相比，下列论述对的是（）。表1A．火星公转周期较小B．火星做圆周运动加速度较小C．火星表面重力加速度较大D．火星第一宇宙速度较大【答案】B。解析：依照GMmR2=m4π2T2R，可知T=2πR3GM。故轨道半径越大，周期越大，即火星公转周期较大，A项错误。依照GMmR2=ma，可知a=GMR2。故轨道半径越大，加速度越小，即火星做圆周运动加速度较小，B项对的。依照GM行mR4．年6月11日“神舟十号”顺利升空，标志着国内火箭载人太空飞行有了历史性突破。高空实验火箭起飞前，仪器舱内气体压强p0=1atm，温度t0=27℃。在火箭竖直向上加速飞行过程中，当加速度大小等于重力加速度g时，仪器舱内水银气压计示数p=0.6p0A．360KB．180KC．16.2℃D．32.4℃【答案】A。解析：在火箭竖直向上加速飞行过程中，设水银气压计底面积为S，以水银柱为研究对象进行受力分析有p1S-mg=ma。由于a=g，因此p1S=2mg。以密封舱内气体为研究对象，起飞前，p0=1atm，T0=273+t0=300K；在加速飞行过程中，p=ρgh=0.6p0，P1=2mgS5．某电阻中通有随时间变化电流i，按每通过24s减少一半规律变化，初始时刻电流为I0，如图3所示。该电流表达式为（【答案】D。解析：电流从初始时刻I0开始变化，每24S减少一半。类比原子衰变规律公式N=N0e-ln2τt，其中τ为半衰期。可知，电流表达公式为i6．如图4所示，空间存在具备水平边界EF，方向水平向里匀强磁场：在距离EF下方H处有一正方形线框MNPO，线框平面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。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过程中，v-t图像是（图4【答案】C。解析：竖直向上抛出线框进入磁场前，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电流。设线框电阻为R，边长为l，依照左手定则可知线框受到竖直向下安培力，大小为B2l2vR。故线框加速度为a=-(g+B2l2vmR)。在上升过程中，速度7．某光栅每厘米有3150条刻线，用该光栅做衍射实验，则在第五级衍射光谱中可观测到最大可见光波长为（）。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测到可见光波长取最大时，sinθ=1。光栅常数a+b8．某放射性元素通过11.4天有34原子核发生了衰变，该元素半衰期为（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球壳导体，A、B构成，如图5所示。导体A、B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，并回答问题。10．案例：下面为一道物理习题和某同窗解答过程。问题：（1）简述该习题旨在协助学生掌握知识；（4分）（2）给出该习题对的解答；（6分）（3）针对该同窗作业，设计教学片段协助她解决该问题。（10分）【参照答案】（1）该习题旨在协助学生掌握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，同一卫星在相等时间内扫过相等面积。在时间极短时，面积为S=12R∙v∆t，因此1（3）教学片段：师：由于卫星做椭圆运动，因此万有引力作用是什么？生：万有引力提供卫星做椭圆运动向心加速度和切向加速度。师：因此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，是指同一卫星在相似时间扫过面积相等。师：那么如何求在极短Δt时间内卫星扫过面积呢？生：S=1师：人们懂得怎么求vb与va之比了吗？生：懂得了。由于12av师：非常好！看来人们都掌握了。11．案例：下面是李教师讲授高中物理“静电现象应用”一课教学片段。李教师：同窗们，前面咱们已经学习过电荷在电场中会受到力作用。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，导体中电荷会如何呢？人们先看大屏幕（图6），阅读课本中相应内容，待会儿咱们共同来讨论。（师生阅读、讨论）李教师：同窗们，有谁想刊登自己观点？甲同窗：金属中有自由电子，在电场力作用下向左边运动，直至到达金属板左边为止。乙同窗：金属中正电荷在电场力，作用下向右运动，直至到达金属板右侧为止。李教师：同窗们都说得非常好！正是由于受到外电场力作用，正负电荷分开，从而在左右两边就浮现了正负电荷，咱们把这些电荷叫作感应电荷。咱们懂得只要有电荷就会产生电场，那么感应电荷产生场就叫感应电场。感应电荷电场方向与外电场方向相反，因此最后合场强为零，这时咱们就说静电平衡了。同窗们理解这个过程了吗？同窗：理解了。李教师：接下来咱们学习等势面，同窗们先阅读课本。（同窗阅读，教师巡视）李教师：有谁能说说什么是等势面吗？丙同窗：等势面是电势相等面。处在静电平衡状态整个导体是个等势体，它表面是个等势面。丁同窗：教师，静电平衡导体，它内部尚有电荷吗？戊同窗：教师我懂得，在电场力作用下，金属中电荷被分开了，负电荷只能停留在左边，正电荷只能停留在右边，因此中间就没有电荷了。李教师：回答得非常好！静电平衡后，导体内部就没有净电荷了。咱们继续讨论等势面。问题：（1）请对李教师教学过程中局限性进行评述；（10分）（2）指出戊同窗回答中存在问题；（5分）（3）针对丁、戊同窗问题，设计一种教学片段或教学思路，协助学生对的理解静电平衡时导体内部电荷分布问题。【参照答案】（1）教师教学方式单一。李教师仅仅是让学生自由阅读课本，没有采用更多有效教学方式增进学生学习，无法激发学生学习兴趣。教师评价方式及评价内容存在问题。对于学生回答，李教师只回答好或非常好，没有针对学生回答做出指引性评价。同步，在学生回答或理解错误时，也没有及时指出。戊同窗对静电平衡过程理解错误时，教师反而评价学生“回答得非常好”。教师与学生互动存在问题。在学生交流讨论或自由看书时，教师仅仅是巡视，没有予以学生一定指引，缺少交流。（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。事实上，在电场力作用下，金属中可以移动负电荷向左移动，最后呈现成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，金属普通由金属原子构成，在原子核外是绕核转动电子。金属导电时，是哪一种电荷在移动？生：因而金属导电时，是核外电子在移动，带正电原子核不能移动。定向移动电子形成电流。师：这位同窗理解得很透彻！金属中只有原子核外电子可以移动。那么，一块金属在外电场作用下，内部是哪种电荷在移动？生：负电荷。师：结合图6，人们继续想一下，在外电场力作用下，金属为什么左端显负电，右端显正电？生：右端负电荷移动到左端，因此右端显正电，而不是左端正电荷移动到右端。师：那人们想想，什么时候电荷不移动？生：金属内部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。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，依照规定完毕教学设计。材料图7所示为高中物理某教科书“科学转折：光粒子性”一节中一种演示实验。任务：（1）这个演示实验可用于什么物理知识教学？（4分）（2）用此实验设计一种教学片断，协助学生理解与该现象有关物理知识。（8分）【参照答案】（1）这个演示实验可用于光电效应及其影响因素教学。光电效应是照射到金属表面光，能使金属中电子从表面逸浮现象。这种电子称为光电子。光电效应中产生光电子初速度与光强无关。入射光强度影响光电流强度，影响单位时间单位面积内逸出光电子数目。入射光越强，饱和电流越大。（2）教学片段：师：同窗们，咱们已经懂得光具备粒子性，有哪些现象可以体现光粒子性呢？生：光电效应。师：光电效应，是照射到金属表面光，能使金属中电子从表面逸浮现象。这种电子称为光电子。那么光电效应与哪些因素关于呢？生1：也许与光强度关于。照射光强度越大，电流越大。生2：也许与光种类关于。生3：也许与金属种类关于。师：较好，人们均有自己想法，咱们先用实验验证一下第一种猜想，剩余两种猜想同窗们自行验证，好不好？生：好。师：当前教师有验电器、锌板、紫外线灯和导线若干。人们以小组为单位思考、讨论、设计实验方案来验证光强度对光电效应影响。生：将验电器与锌板串联，用不同强度紫外线光进行照射。师：较好，这种实验办法是咱们惯用哪一种办法？生：控制变量法。师：教师已经按照人们说将验电器和锌板连入了电路，下面来验证人们想法与否对的。教师操作：打开紫外线灯把亮度调到最低，验电器浮现了偏转。师：这个现象阐明了什么？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亮度，此时验电器偏转角变大。师：这个现象阐明了什么？生：随着入射光强度增大，电流变大，即单位时间内产生电荷变多。师：人们回答得很对！由于入射光强度影响单位时间、单位面积内逸出光电子数目，因此光强越大，电流越大。下面人们小组思考、讨论、设计别的两个猜想验证明验。生：好。（学生思考讨论，教师巡回指引）13．阅读材料，依照规定完毕教学设计。材料一：《普通高中物理课程原则（实验）》关于“电容、电感与交流电”内容规定为：通过实验，理解电容器和电感器对交变电流导通和阻碍作用。材料二：高中物理某教科书“电感和电容对交变电流影响”一节某些内容。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）依照上述材料，完毕“实验：电容对交变电流影响”教学设计。教学设计规定涉及：教学目的、教学重点、教学过程（规定具有教学环节、教学活动、设计意图等）。（24分）答案:(1)交变电流指电流方向随时间成周期性变化电流。交变电流在生活和生产中均有广泛应用，普通家庭电路和工业用电都是交流电。(2)教学设计如下：电容对交变电流影响一、教学目的【知识与技能】理解交流电可以可以通过电容原理，懂得容抗概念及其影响因素。【过程与办法】通过观测演示实验，培养学生依照实验现象和已学习知识去分析物理问题意识。【情感态度价值观】在用科学知识解释实验现象过程中，勉励学生提出科学猜想，逐渐培养学生科学素养。l．知识与技能：（1）理解交变电流能通过电器原理，懂得电容器对交变电流产生阻碍作用因素。（2）懂得用容抗来表达电容对交变电流阻碍作用大小，懂得容抗与哪些因素关于。2．过程与办法：通过观测演示实验，具备依照实验现象和已学习知识去分析物理问题意识。3．情感态度与价值观：在用科学知识理解实验现象过程中，体会科学地提出猜想过程，逐渐具备创新意识与实践能力。二、教学重难点【教学重点】交变电流可以通过电容器原理；容抗概念和影响因素。【教学难点】电容器“通交流”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．一方面，咱们来回顾一下什是电容器？2．如果将电容