2015年下半年中学教师资格认定考试高级物理学科知识与教学能力

2015年下半年中学教师资格认定考试（高级物理学科知识与教学能力）真题试题(题后含答案及解析)题型有：1.单项选择题2.简答题3.案例分析题4.教学设计题单项选择题1．图1为高中物理教科书中描述的一个实验，该实验可观察到的物理现象和可用于说明的物理问题分别是()。A．小球D的振幅最大，小球C的振幅最小，摆长与振幅的关系B．小球D的振幅最小，小球C的振幅最大，摆长与振幅的关系C．小球B的振幅最大，共振现象D．小球B、D和C的振幅相同，受迫振动规律正确答案：C解析：A球提供给BCD驱动力，所以摆长与A球越接近的单摆，振幅越大，当与A球摆长相同时，会产生共振现象，达到最大的振幅。故选C。2．铀是一种常用的核燃料，其原子核裂变的反应方程式为92235U+01n→a+b+201n则方程中的a、b可能是()。A．54140Xe，3693KrB．56141Ba，3692KrC．56141Ba，3893SrD．54140Xe，3894Sr正确答案：D解析：根据核反应前后质量数、核电荷数守恒，可得核反应方程中a，b质量数为234，核电荷数为92，可知只有D选项满足要求，故选D。3．如图2所示，三个小球a、b、c分别在距离地面不同的高度h1、h2、h3处同时以相同的速度向左水平抛出，不计空气阻力，三个小球每隔相同的时间间隔依次落到水平地面，小球a落到水平地面D点，DE=EF=FG，则下列说法正确的是()。A．b、c两球落在D点的左边B．b球落在D点，c球落在EC．三个小球离地面高度h1：h2：h3=1：3：5D．三个小球离地面高度h1：h2：h3=1：4：9正确答案：D解析：由题意可知三个小球运动的时间分别为t、2t、3t，所以水平位移分别是s、2s、3s，由于DE=EF=FG，所以三个小球都会落在D点，故AB错误，根据公式h=gt2，竖直方向的位移比为1：4：9，也就是高度之比，所以选D。4．如图3所示，粗细均匀的玻璃细管上端封闭，下端开口，竖直插在大而深的水银槽中，管内封闭有一定质量的空气(可视为理想气体)，玻璃细管足够长，管内气柱长4．0cm，管内外水银面高度差为10．0cm，大气压强为76cmHg。现将玻璃管沿竖直方向缓慢移动，当管内外水银面恰好相平时，管内气柱的长度约为()。A．2．0cmB．3．5cmC．4．0cmD．4．5cm正确答案：B解析：设玻璃管的横截面为S，玻璃管向上移动为等温变化，初态：p1=66cmHg，V1=l1S，末态：p2=76cmHg，V2=l2S，由玻意耳定律：p1V1=p2V2，得l2=cm=3．5cm，故选B。5．如图4所示，在以O为圆心，半径为R的虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化关系为B=B0+kt(k为常数)。在磁场外有一以O为圆心，半径为2R的半圆形导线，则该半圆形导线中的感应电动势大小为()。A．0B．kπR2C．D．2kπR2正确答案：C解析：感应电动势的公式为E=，本题中磁感应强度的变化速率为k，所以E=kS，面积要取有磁场的面积，才能正确表示磁通量，所以E=，选C。6．一物体在几个力同时作用下运动，其位移为△r=8i－2j+4k(SI)其中一个分力为F=6i+4j－1k(SI)，则该分力在此过程中作的功为()。A．36JB．48JC．56JD．60J正确答案：A解析：力做的功就是力的方向上移动的距离乘以力的大小，力点乘位移，功W=8×6－4×2－4×1=36J，故选A。7．桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图5所示，有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1．5，则光束在桌面上形成的光斑半径为()。A．rB．1．5rC．2rD．2．5r正确答案：C解析：玻璃的折射率为1．5，可得临界角小于45°。经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折。当第二次折射时，由于入射角等于60°。所以光会发生全反射。反射光线恰好垂直射出。因为ON等于r，则OA等于2r，由于∠MOA=∠AMO=30°，所以AM等于2r。故选C。8．“经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题验证物理规律”是《普通高中物理课程标准(实验)》提出的一项具体课程目标，它属于三维目标中的哪个维度?()A．知识与技能B．过程与方法C．情感、态度与价值观D．科学探究正确答案：B解析：根据这句话的含义，可知是在强调课堂中学生经历的探究过程和使用的探究方法，因此，这是在描述过程与方法目标这一维度，故选B。简答题9．质量为m的跳水运动员从10m高台跳下，设他离开跳台初速度为0，在水中所受浮力与其自身所受重力正好抵消，所受阻力大小为βv2，β为比例系数，不考虑身高，忽略空气阻力。取重力加速度g=10m／s2。(1)求跳水运动员入水时的速率v1。(2)若其入水后竖直下沉，以入水点为坐标原点，竖直向下建立x轴，求下沉速率v与下降深度x的关系。正确答案：(1)跳水运动员从跳台到水面的过程中做自由落体运动。由公式v12=2gh得v1=m／s。作不定积分并化简得v=Ce－kx，C为积分常数。引入初始条件x=0时v=v1得v=v1e－kx，其中k=。案例分析题某教师为检测学生对电场力做功、电势差知识的掌握情况，布置了若干练习题，下面是某同学的做题步骤。题：如图所示，能量为1000eV的电子流从面积足够大的两极板中央斜向上进入匀强电场，其初速度v0与水平方向夹角为30°，电场方向竖直向上，为了使电子不打到上面的金属板上，则应该在两金属板间至少加多大的电压U？解：电子流进入匀强电场后，电场力对电子做负功，电子动能减少，设电子质量为m，进入电场的初速度为v0，则：欲使电子刚好打不到金属板上，则电子到达板上的速度恰好为0，由动能定理得由①式和②式联合解得U=2000V答：至少应加2000V电压，电子才打不到上面的金属板上。问题：10．指出该同学作业中的错误和可能的出错原因，并给出正确解答。正确答案：错误之处在于：该学生误认为“欲使粒子刚好打不到金属板，粒子达到上极板的速度为零”。出错原因：该同学没有分析好物体的运动状态，对速度的分解掌握不够透彻。正解：设竖直分速度为v1，根据速度的合成与分解法则，可以求得：v1=v0sin30°=由动能定理得：求得U=500V。11．针对出错的原因提出教学思路，帮助学生掌握相关知识并正确分析此题。正确答案：首先引导学生思考电场力的方向和速度方向的关系，发现并不在一条直线上，可知速度不能减小到0。再请学生思考应该是哪一部分的速度减小到0了，学生会想到速度的合成分解知识，得出结论，应该是竖直速度减小到0。最后，引导学生求出初速度，再根据动能定理求解。下面是某老师讲授“向心力”一课的教学片段实录：老师：同学们，上次课学习了向心加速度，我们知道做圆周运动的物体具有向心加速度。这节课我们学习向心力，大家翻看教科书第20页，将屏幕上展示的这几页课文读一遍(同时老师在屏幕展示课文的相关内容如下)。向心力做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而沿着一个圆周运动?那是因为它受到了力的作用。用手抡一个被绳系着的物体，它能做圆周运动，是因为绳子的力在拉着它。月球绕地球转动，是地球对月球的引力在“拉”着它。做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，产生向心加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合力。这个合力叫做向心力。(同学们大声地朗读着课文……)老师：好了．同学们知道向心力了吧?同学们：(大声地回答)知道了！老师：下面我们来分析书上的实验，大家先看老师的演示。(老师拿出一根一端拴着小球的细绳，用手抓着绳的另一端，使小球做圆周运动)老师：同学们都看见了吧，这就是书上所说的圆锥摆。现在大家看屏幕(图7所示)谁能说说图中小球的圆周运动所受到的向心力。甲同学：向心力是绳子拉着小球的力。老师：不对．有谁知道?(没有同学回答)老师：大家仔细看看书上是怎么说的。乙同学：书上说了，向心力是小球受到的重力和绳子拉力的合力。老师：对了，大家要认真看书，还有不懂的吗?甲同学：书上说的，我们刚读过，“用手抡一个被绳系着的物体，它能做圆周运动，是因为绳子的力在拉着它。”所以向心力是绳子拉着小球的力。老师：说的不是一回事，你怎么不动脑筋呢?大家看书上的图。(老师将书上的图投影在屏幕上)老师：跟着我读书上的这句话。老师和学生：(一起朗读)“钢球在水平面内做匀速圆周运动时，受到重力mg和细线拉力FT的作用，它们的合力为F。”老师：这个合力就是向心力，懂了吗?同学们……问题：12．简述向心力特点，及其大小的表达式。正确答案：向心力的特点是：总是指向圆心，产生向心加速度，向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小。向心力的大小是：F向=13．指出上述教学片段中老师教学行为的不当之处。正确答案：在上述教学片段中，教师的教学依然是灌输式教学，没有起到一个好的引导者的作用，在教学行为上的不当之处如下：①提问行为：教师在教学过程中，并没有设置任何具有启发意义的问题，而是直接将知识内容展示给学生，违背了提问的启发性原则。②评价行为：在学生产生错误理解的时候，该教师直接打击学生，违背了评价的激励性原则。导致学生缺乏学习的主动性和积极性；另外，当面对学生的回答，该教师只说“对”“错”而不讲清原因，违背了评价中的反馈性原则，学生不能根据教师的反馈信息进行新的思考，导致学习效果不好。③教学内容的处理：对于学生较生疏难懂的教学内容，教师应该设置一系列的教学策略来引导学生掌握知识，而不是单纯的记忆理论知识，该教师没有设置任何教学策略帮助学生掌握知识。是在教学内容处理上的失误。14．设计一个教学思路，帮助学生认识做“圆锥摆”运动的小球所受的向心力。正确答案：师：同学们，物理概念是建立物理学这座大厦的砖瓦，因此在解决物理问题的时候。我们需要解决两个概念。师：我们来回顾一下上节课学习的向心加速度。生1：向心加速度时刻指向圆心，大小是a=师：正确，上节课的内容掌握得很好，继续保持；那么，牛顿第二定律告诉我们力和加速度方向相同。根据这个，谁能告我，物体受到的向心力的方向和大小呢?生2：向心力时刻指向圆心，大小是F向=师：OK，非常好。那你能在黑板上画出圆锥摆受到的向心力的方向吗?生2：(画图)师：物体受到的这个向心力是哪来的呢?谁提供的呢?生3：是绳的拉力提供的。师：为什么呢，给大家解释一下。生3：从受力分析上来看，物体受到重力和沿绳方向的拉力，重力没有水平方向的分力，这个向心力一定是绳的拉力的分力。师：正确，分析得很到位，其他同学有不同观点吗?生：没有，我们理解了。教学设计题15．阅读材料，根据要求完成教学设计任务。材料：某高中物理教科书“光的衍射”一节中介绍的单缝衍射示意图。问题：设计教学片段，在教学活动中帮助学生分析实验装置和实验现象。正确答案：老师：同学们，下面我们一起来做个神奇的小实验，下面请一位同学介绍你看到的实验装置。学生：有一个光源，一个有缝隙的挡板，后面还有一个光屏。老师：好的，观察很仔细，下面老师要做实验了(打开光源，发现光屏上出现了条纹)。谁来说一下你看到了什么?学生：我发现光屏上出现了亮暗相问的条纹，中间最亮，两侧较暗，间距也变小。老师：非常好，这位同学结合了之前的光的干涉的知识来进行描述。下面继续看我做实验(调整缝隙宽度)，你们看到现象有什么变化吗?学生：我发现条纹逐渐消失了。老师：很好，这是为什么呢?其实啊，这就是光的衍射现象，刚才衍射条纹的消失是和缝隙宽度有关的。下面，我们就来深入了解一下光的衍射现象。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“自感”的内容要求为：“通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。”材料二高中物理某版本教科书“自感”一节中关于“实验与探究：观察开关断开时小灯泡亮度的变化”内容如下：实验与探究：观察开关断开时小灯泡亮度的变化取2只相同的小灯泡，1个带铁芯的线圈，1个滑动变阻器，1组电池，1个开关和若干导线。(1)按图连接器材。(2)合上开关，连通电路，调节R，使小灯泡1和小灯泡2正常发光时