2024年教师资格《高中物理学科知识与教学能力》全真模拟卷

2024年教师资格《高中物理学科知识与教学能力》全真模拟卷1.【单选题】两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球，细线上端固定在同一点。若两个小球以相同的角速度，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个（江南博哥）摆球在运动过程中，相对位置关系示意图正确的是()。A.

B.

C.

D.

正确答案：B参考解析：设细线与竖直轴的夹角为θ，根据拉力的水平分力提供小球做匀速圆周运动的向心力

2.【单选题】2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯的主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图7所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极，理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为2．75eV的光照射阴极A,电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片缓慢向左滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为1．7V；现保持滑片位置不变，以下判断错误的是()。A.光电管阴极材料的逸出功为1．05eVB.开关S断开后，电流表G中有电流流过C.若用光子能量为3eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大D.改用能量为1．0eV的光子照射，移动滑动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流正确答案：D参考解析：该装置的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于1．7V时，电流表示数为0。已知光电子的最大初动能为1．7eV，根据光电效应方程可知，W0=hv-E=2．75eV-1．7eV=1．05eV，A项正确。开关s断开后，用光子能量为2．75eV的光照射阴极A，发生光电效应有光电子产生，电流表G中有电流流过，B项正确。若用光子能量为3eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能E=hv-W0=3eV一1．05eV=1．95eV，故光电子的最大初动能变大，C项正确。改用能量为1．0eV的光子照射，由于光子能量小于逸出功，无法发生光电效应，电流表G无示数，D项错误。3.【单选题】如图5所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线。若将这两个电阻分别接到该电源上，则()。A.电源的效率一样大B.R2接在电源上时，电源的效率高C.R2接在电源上时，电源的输出功率大D.电源的输出功率一样大正确答案：C参考解析：

4.【单选题】图5为氢原子能级图。现有一群处于n=4激发态的氢原子，用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为2．13eV的某金属。已知电子的电荷量为1.6×10-19C，则()。A.这些氢原子能辐射出三种不同频率的光子B.这些氢原子辐射出光子后，电子的总能量保持不变C.这些氢原子辐射出的所有光都能使该金属发生光电效应D.该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值为1.7×10-18J正确答案：D参考解析：n=4的一群氢原子可以辐射出=6种光子，A项错误。根据能量守恒定律，辐射出光子后，电子能量减小，B项错误。从n=4跃迁到n=3的光子能量为0．66eV<2．13eV，不能使该金属发生光电效应，C项错误。初动能最大的是从n=4到n=1的光子照射金属后产生的光电子，初动能的最大值为(12．75-2．13)×1.6×10-19J=1.7×10-18J，D项正确。5.【单选题】a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向平行玻璃砖，界面MN与PQ平行，光路如图5所示。关于a、b两种单色光，下列说法正确的是()。A.该玻璃砖中a光的传播速度小于b光的传播速度B.a、b两种单色光从玻璃砖射向空气后，两单色光可能不平行C.若增大从空气射入玻璃时的入射角，a、b两种单色光在PQ界面可能发生全反射D.分别用这两种单色光照射某种金属，若a光能发生光电效应，则b光一定能发生光电效应正确答案：D参考解析：va>vb，A项错误。玻璃砖两边平行，根据折射定律可知光线平行入射必定平行出射，B项错误。由于入射光与出射光线一定平行，而如果在PQ界面发生全反射，则至少n、b平行于尸Q，入射光线平行于MN，这样光线无法射入玻璃砖，C项错误。由nb>na可知光的频率vb>va，用a、b光照射同一金属材料，若a光能发生光电效应，则b光一定能发生光电效应，D项正确。6.【单选题】质子(H)和α粒子(He)沿MN方向从同一处先后沿垂直于磁场的方向射人两平行平面间的匀强磁场区。已知它们的电荷量之比q1：q2=1：2，质量之比m1：m2=1：4，射出磁场时的速率分别为v1、v2，通过匀强磁场所需的时间分别为t1、t2，(质子、α粒子重力不计)则()。A.v1：v2=4：1，t1：t2=1：4B.v1：v2=1：4，t1：t2=1：2C.v1：v2=1：2，t1：t2=1：1D.v1：v2=2：1，t1：t2=4：1正确答案：A参考解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据图像可知，运动半径R1：R2=2：1，根据洛伦兹7.【单选题】如图甲所示为一列沿水平方向传播的简谐横波在时刻t的波形图，如图乙所示为质点b从时刻t开始计时的振动图像，则下列说法中不正确的是()。A.该简谐横波沿x轴正方向传播B.该简谐横波波速为0．4m/sC.再经过1.25s质点a通过的位移为0．5mD.当该波传播中遇到尺寸为3m的障碍物，能发生明显的衍射现象正确答案：C参考解析：根据图乙可知，从时刻t之后b向下振动，周期为10s；根据图甲可以判断出简谐横波

8.【单选题】如图4所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bd沿水平方向。已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是()。A.小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动B.当小球运动到c点时，洛伦兹力最大C.小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大D.小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小正确答案：D参考解析：电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”。关于圆心对称的位置(即bc弧的中点)就是“最低点”，速度最大。由于a、d两点关于等效最高点对称，若从a点静止释放，最高运动到d点，A项错误。由于bc弧的中点相当于“最低点”，该点处速度最大，洛伦兹力最大，B项错误。从a到b，重力和电场力做正功，重力势能和电势能都减小，C项错误。由于等效最低点在bc之间，所以小球从b点运动到C点的过程中，电场力做负功，电势能增大，动能先增大后减小，D项正确。9.【计算题】一质量为M=15kg、半径为R=0．30m的圆柱体，可绕与其几何轴重合的水平固定轴转动(转动惯量J=MR2)。现以一不能伸长的轻绳绕于柱面，而在绳的下端悬一质量m=8.0kg的物体。不计圆柱体与轴之间的摩擦，求：(1)物体由静止开始下落，5s内下降的距离。(2)绳子的张力。请查看答案解析后对本题进行判断：答对了答错了参考解析：

10.【案例分析题】案例：下面为一道物理习题和某同学的解答过程。问题：(1)指出作业中的错误并分析错误的原因。(4分)(2)给出该题的正确解答。(6分)(3)针对出错的原因设计教学片段，帮助学生正确分析和解决此类问题。(10分)请查看答案解析后对本题进行判断：答对了答错了参考解析：(1)主要是对滑块A滑过最高点的临界状态分析不清楚。实际上，当滑块恰好能够到达最高点时，即其竖直向上的分速度为零，也就是说，在最高点，滑块A只具有水平速度，而不具有竖直速度。所以，式①是正确的，式②中关于滑块A的动能，直接代入水平速度即可。

师：嗯，在解决问题时要先定性分析，找出临界条件，对于题目中的关键字眼，“滑过”“至少”等要深入挖掘。生：知道了。11.【案例分析题】阅读案例，并回答问题。王老师：同学们，前面我们学习了曲线运动的相关知识以及研究曲线运动的基本方法——运动的合成与分解，在学习新课之前我们先来回顾一下。在什么情况下物体会做曲线运动?学生：当物体所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。王老师：做曲线运动的物体其速度方向是怎样的?学生：物体在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。王老师：对于曲线运动，我们通常会如何处理?学生：把它分解为两个方向的运动来研究，两个分运动的共同效果与合运动效果是一样的。王老师：非常好。下面我们来学习今天的内容——平抛运动。大家熟悉教材内容，同时思考什么是平抛运动?想一些生活中物体做平抛运动的例子。教师进行板书——平抛运动。王老师：大家知道平抛运动的概念了吗?谁愿意来说一下?学生甲：物体以一定的初速度沿着水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这个运动叫作平抛运动。王老师：这位同学回答得很好。下面大家注意看这个运动!现在老师将一张小纸团沿水平方向抛出，小纸团的运动能否看成是平抛运动?为什么?学生：不能，因为纸团还受到空气阻力的作用，不是只受重力。王老师：同学们分析得很正确，纸团确实还受到空气阻力的作用。但是在我们物理学中．许多定义和公式都是理想化的结果，所以在现实生活中我们要把实际问题理想化，略去次要因素，突出主要因素。在平抛运动中，空气阻力作为次要因素，我们可以忽略它对运动的影响。这也是平抛运动的条件——空气阻力相对物体的重力可以忽略不计。大家记住了吗?学生：记住了。王老师：好。关于生活中常见的平抛运动的例子就作为今天的作业．每人想3个明天交上来。下面大家来思考这样一个问题：人如何才能跳过10m的裂缝呢?学生：不可能吧，会掉下去的!王老师：同学们，不要觉得不可能，只要你们掌握了其中的规律后就不觉得难了，当然也不能随意尝试。问题：(1)对王老师的教学进行评价。(2)以王老师的问题为开头设计教学片段，指导学生继续学习平抛运动的相关公式。请查看答案解析后对本题进行判断：答对了答错了参考解析：(1)王老师在教学过程中利用了复习导入、生活实例导入，利用了迁移性原则，利用新旧知识的联系，充分调动学生的学习积极性与主动性，引导学生积极思考，集中学生注意力。借助所学知识引出新知识，逐步引导学生积极讨论，通过生活实例帮助学生理论联系实际，加深印象。在教师角色方面，王老师体现了学习引导者的角色。在教学过程中，王老师采用简单的抛纸团过程，帮助学生加深对概念的理解。本节课结束时提出问题“人如何才能跳过10m的裂缝呢?”设置悬疑，为下节课埋下伏在课堂氛围方面，王老师营造了一种和谐、民主、放松、平等的课堂气氛，为学生积极思考，踊跃发表意见，发挥学生主观能动性奠定了基础。(2)师：大家思考一下，如果想跳过10m的裂缝，我们可以怎么做呢?大家可以想象自己动手扔一个物体，你要把它扔10m远。生：我们可以用大点的力扔它，或从高一点的地方扔它。师：同学们说的方法都很好，接下来我们就来分析为什么这两个办法可以帮助我们将物体扔远。师：还记得我们学过的速度的分解和合成吧，下面我们将平抛运动进行分解，将它分解为水平和竖直方向的两个分运动。我们先来看水平方向，物体受哪些力?做什么运动?生：物体不受力，做匀速直线运动。师：好。那么竖直方向呢?生：物体受重力。做匀加速直线运动。师：物体在竖直方向上只受重力，它的加速度是不是就是重力加速度?这种运动叫什么?生：自由落体运动。物体在水平方向上做匀速运动，竖直方向上做自由落体运动。师：匀速运动和自由落体运动的公式大家都记得吧?你们觉得平抛运动的位移由什么决定呢?生：水平方向的速度和时间。师：时间又由什么决定呢?我们说过分运动和合运动具有等时性，大家想一下是不是物体一落地时间的测量就停止了?生：对，只要物体不落地就会继续运动。师：大家知道时间由什么来决定了吗?生：高度。由自由落体运动来计算。师：好。那大家来算一下，要跳过10m的缝隙，如果速度为1m／s，至少要多高；如果高度为5m，速度至少要多大?重力加速度取10m／s2。生：如果速度为1m／s，高度至少要500m；如果高度为5m，速度至少为10m／s。师：正确。接下来大家整理下公式和笔记，有不懂的同学举手示意。12.【教学设计题】阅读材料，根据要求完成教学设计。材料下面是高中物理某教科书“全反射”一节中的演示实验。任务：设计一个教学片段，向学生介绍全反射现象。请查看答案解析后对本题进行判断：答对了答错了参考解析：师：前面我们学习了光的折射定律，其内容是什么?

师：上式中，入射角i和折射角r有怎样的关系?生：当光从真空(或空气)斜射入其他介质时，有i>r。当光从其他介质射入真空(或空气)时，有i<r。师：那么，当光从其他介质斜射入真空(或空气)时，逐渐增大入射角i时，将会发生什么现象?教师板书——全反射。师：这就是我们今天要讲的内容——全反射。在学习全反射之前，我们先要学习两个概念——光密介质与光疏介质(教师板书)。大家还记得折射率的定义吧，大家查一下折射率表，找一下水、玻璃、金刚石的折射率。生：水的折射率为1．33；玻璃的折射率为1．5～1．8；金刚石的折射率为2．42。师：光密介质与光疏介质的定义大家应该都知道了吧?生：知道了。师：大家一定要注意相对这两个字。比如说大家看玻璃的折射率是1．5—1．8，相对水的1．33而言，玻璃就是光密介质，但相对金刚石的2．42就是光疏介质了。大家一定要注意相对性。知道光密介质与光疏介质的定义后，我们来看全反射。教师操作：教师拉上窗帘，拿出半圆形玻璃砖，让一束白光沿着玻璃砖的半径射到它平直的边上，逐渐增大入射角，让同学们观察反射光及折射光，尤其注意折射光。学生发现折射光逐渐变暗，最后消失，发生全反射现象。师：同学们，请画出光路图并分析全反射发生的条件。学生画图，教师观看并指导。师：大家画好了吧!发生全反射的位置是在哪里呢?生：在光从玻璃折射到空气的界面。师：非常好，这就是发生全反射的第一个条件，全反射发生在光密介质(玻璃)射入光疏介质(空气)时。大家想一下为什么反过来不可以呢?生：因为光路是可逆的，如果反过来连入射光都消失了折射光也就不存在了。师：非常好，我们再来看另一个条件。折射光消失，说明折射角是多少度呢?

13.【教学设计题】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(2017年版)》中与“实验：探究加速度与力、质量的关系”相关的内容标准为：“通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。”材料二高中物理某教科书为“实验：探究加速度与力、质量的关系”设计了如下实验。将小车置于水平木板上，通过滑轮与槽码相连。小车可以在槽码的牵引下运动(图4．2—1)。加速度与力的关系：保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的变化情况，找出二者之间的定量关系。加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，分析加速度与质量的变化情况，找出二者之间的定量关系。材料三教学对象为高中一年级学生，已经学习了牛顿第一定律相关知识。任务：(1)简述牛顿第二定律的内容。(4分)(2)根据上述材料，完成“实验：探究加速度与力、质量的关系”的学习内容的教学设计。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)请查看答案解析后对本题进行判断：答对了答错了参考解析：(1)牛顿第二定律：物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。(2)教学设计如下：实验：探究加速度与力、质量的关系一、教学目标1．知识与技能学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系。在实验中掌握打点计时器的使用方法。对实验结果进行归纳分析。2．过程与方法根据所学知识及日常经验初步分析a、F、m三个物理量间的关系(定性分析)。采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究。运用列表法及图像法处理数据；根据实验数据，归纳、推理实验结论(定量分析)。3．情感态度与价值观通过实验探究，学生产生求知欲，学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。二、教学重难点1．教学重点如何提出实验方案并使实验方案合理可行。2．教学难点对平衡摩擦力的理解，对用实验中需要小车质量远大于物体质量的理解。三、教学过程环节一：导入新课教师带领学生回顾牛顿第一定律，分析物体不受力时，物体的运动情况，再提出问题：当物体所受合外力不为零时，物体会怎样运动?根据这一提问导入本节课课题。【设计意图】温故知新，设置疑问导入新课。环节二：新课讲授1．提出问题教师根据导入，回顾加速度的概念，提出问题：物体加速度的大小与什么因素有关?2．猜想假设教师引导学生根据生活经验分析实例：①小汽车加速到100km/h需要十几秒