2018 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)
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、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分)在每小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、多选或未选均无分。 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1
A.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=2 ,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。故本题选C。 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,则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。故本题选C。
3.登上火星是人类的梦想。若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,下列叙述正确的是( )。
表1
A.火星的公转周期较小
B.火星做圆周运动的加速度较小 C.火星表面的重力加速度较大 D.火星的第一宇宙速度较大 【答案】B。解析:根据错误。根据根据
行 行
,可知T=2 。故轨道半径越大,周期越大,即火星的公转周期较大,A 项
,可知a= 。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。
行 行
行,可知 行
。代入地球和火星各自的质量和半径,可得地球的重力加速度的大小约为9.77m/ ,
行 行
而火星的重力加速度的大小约为3.69m/ ,因此地球的重力加速度较大,C 项错误。第一宇宙速度
,代入地
球和火星各自的质量和半径,可得地球的第一宇宙速度的大小约为7.91×103m/s,火星的第一宇宙速度大小约为3.54
×103m/s,D 项错误。
4.2013 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 =1 atm,温度 =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=0.6 ,已知仪器舱是密封的,则此时舱内温度为( )。 A.360K B.180K C.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 S-mg=ma。因为a=g,所以 S=2mg。以密封舱内气体为研究对象,起飞前, =1 atm, =273+ =300K;在加速飞行的过程中,p= gh=0.6 ,
,所以 =1.2 =1.2 atm。因为仪器舱是密封的,所以 ,T1=360K。
5.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 ,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 开始变化,每24S减少一半。类比原子的衰变规律公式 半衰期。可知,电流的表达公式为i=
,其中τ为
,即i=
。 A
6.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 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,根据左手定则可知线框受到竖直向下的安培力,大小为
。故线框的加速度为a=-(g+
)。在上升的过程中,
速度v减小,所以加速度a 的大小逐渐减小v-t 图像中的斜率表示加速度,C 项正确,D 顶错误。
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察到的最大可见光波长为( )。 A.3150? B.3174? C.7875? D.6349? 【答案】D。解析:由光栅公式 λ,可知λ=取最大时, =1。光栅常数a+b=
( )
。当在第五级衍射光谱中可观察到的可见光波长
m,代入公式解得λ=6349?。
8.某放射性元素经过11.4 天有 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
,其中N= ,t=11.4 天,代入公式可求得τ=5.7 天。 C
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 RA 和 ,且 < ,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)该电容器的电容。(10分)
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= ,所以 ,故
(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=
师:大家知道怎么求vb 与va 之比了吗? 生:知道了。因为 ,所以
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,它的表面是个等势面。 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:回答得非常好!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不足进行评述;(10 分) (2)指出戊同学回答中存在的问题;(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。对于学生的回答,李老师只回答好或非常好,没有针对学生的回答做出指导性评价。同时,在学生回答或理解错误时,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“回答得非常好”。
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(本题共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。
2018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)
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