1、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1A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，
2、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
3、。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 1A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 ，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2=422 3错误。根据 ，可知 a= 。故轨道半径越大，加速度越小，即火星做圆周运动
4、的加速度较小，B 项正确。2= 2根据 ，可知 。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行 2行 =行 行 =行2行9.77m/ ，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2 2，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 7.91103m/s，火星的第一宇宙=行行速度大小约为 3.54103m/s， D 项错误。42013 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
5、速飞行的过程中，当加速度的大小等于重力加速0 0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（ ） 。0A360K B180K C16.2 D32.4【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1 1 0 0 0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 ， 0 1=2=2 1 0 00=11T1=360K
6、。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0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 ，其中0 =02为半衰期。可知，电流的表达公式为i= ，即i= 。 A02 02246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，0MN 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-
7、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22 22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（ ） 。A315
8、0 B3174 C7875 D6349【答案】D。解析：由光栅公式 ，可知= 。当在第五级衍射光谱中可观察到的可见光波(+)=（ +） 长取最大时, =1。光栅常数a+b= m，代入公式解得 =6349。0.01 31508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（ ） 。34A3.8 天 B5.7 天 C8.6 天 D11.4 天【答案】B。解析：由衰变规律公式 ，其中N= ，t=114 天，代入公式可求得=5.7 天。 C=02 140二、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
9、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，
10、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12 12=12 =（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t 时间内卫星扫过的面积呢？生：S=12师：大家知道怎么求vb 与va 之比了吗？生：知道了。因为 ，所以12=12 =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
11、，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
12、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
13、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
14、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
15、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。任务：（1）这个演示实验可用于什么物理知识的教学？（4 分）（2）用此实验设计一个教学片断，帮助学生理解与该现象相关的物理知识。 （8
16、分）【参考答案】 （1）这个演示实验可用于光电效应及其影响因素的教学。光电效应是照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。这种电子称为光电子。光电效应中产生的光电子的初速度与光强无关。入射光的强度影响光电流的强度，影响单位时间单位面积内逸出的光电子数目。入射光越强，饱和电流越大。（2）教学片段：师：同学们，我们已经知道光具有粒子性，有哪些现象可以体现光的粒子性呢？生：光电效应。师：光电效应，是照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。这种电子称为光电子。那么光电效应与哪些因素有关呢？生1：可能与光的强度有关。照射光的强度越大，电流越大。生2：可能与光的种类有关。生3：可
17、能与金属的种类有关。师：很好，大家都有自己的想法，我们先用实验验证一下第一个猜想，剩下的两种猜想同学们自行验证，好不好？生：好的。师：现在老师有验电器、锌板、紫外线灯和导线若干。大家以小组为单位思考、讨论、设计实验方案来验证光的强度对光电效应的影响。生：将验电器与锌板串联，用不同强度的紫外线光进行照射。师：很好，这种实验方法是我们常用的哪一种方法？生：控制变量法。师：老师已经按照大家说的将验电器和锌板连入了电路，下面来验证大家的想法是否正确。教师操作：打开紫外线灯把亮度调到最低，验电器出现了偏转。师：这个现象说明了什么？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的亮度，
18、此时验电器的偏转角变大。师：这个现象说明了什么？生：随着入射光的强度增大，电流变大，即单位时间内产生的电荷变多。师：大家回答得很对！因为入射光的强度影响单位时间、单位面积内逸出的光电子数目，所以光强越大，电流越大。下面大家小组思考、讨论、设计其余两个猜想的验证实验。生：好。（学生思考讨论，教师巡回指导）13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（实验） 关于“电容、电感与交流电”的内容的要求为：通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用。材料二：高中物理某教科书“电感和电容对交变电流的影响”一节的部分内容。材料三：教学对象为高中二年级学生，已学过交流电、电感、
19、电容概念。任务：（1）简述什么是交变电流。 （4 分）（2）根据上述材料，完成“实验：电容对交变电流的影响”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（要求含有教学环节、教学活动、设计意图等） 。 （24 分）答案:(1)交变电流指电流的方向随时间成周期性变化的电流。交变电流在生活和生产中都有广泛的应用，一般家庭电路和工业用电都是交流电。 (2) 教学设计如下： 电容对交变电流的影响一、教学目标【知识与技能】理解交流电能够能够通过电容的原理，知道容抗的概念及其影响因素。【过程与方法】通过观察演示实验，培养学生根据实验现象和已学习知识去分析物理问题的意识。【情感态度价值观】在用科
20、学知识解释实验现象的过程中，鼓励学生提出科学猜想，逐步培养学生的科学素养。l知识与技能：（1）了解交变电流能通过电器的原理，知道电容器对交变电流产生阻碍作用的原因。（2）知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小，知道容抗与哪些因素有关。2过程与方法：通过观察演示实验，具有根据实验现象和已学习知识去分析物理问题的意识。3情感态度与价值观：在用科学知识理解实验现象的过程中，体会科学地提出猜想的过程，逐步具有创新意识与实践能力。二、教学重难点【教学重点】交变电流能够通过电容器的原理；容抗的概念和影响因素。【教学难点】电容器“通交流”的实质。三、教学过程教学过程 教师活动 学生活动 设计意图新课
21、导入提问引入：l首先，我们来回顾一下什是电容器？2如果将电容器接入直流电路中，电路中有没有电流？1电容器：任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）都能构成一个电容器2没有，因为电容器中间是绝缘的通过学生熟悉的知识进行引入，让学生感受到物理就在身边，激起学生求知的欲望新课讲授新课讲授：实验：连接串联电路。将灯泡、电容器、开关连在一起。两个电路中的电源一个是直流电源，一个是交流电源。问学生：如果闭合开关，灯泡会怎样？学生猜想： 一个亮；一个不亮学生分组实验：一部分学生做直流电源的实验；另一部分学生做交流电源的实验学生讨论探究实验需要让学生经历提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、分析与论证
22、的过程。因此合理的猜想非常重要让学生亲手操作演示实验，借助实指导学生进行实验带领学生分析现象闭合开关，电源对电容器充电。若电路中有持续的电流，则要求电容器不断地充、放电。交流电源由于电流的方向在不断改变，因此相当于电路中会有持续电流；直流电源则不能验事实验证自己的猜想正确与否课堂总结得出结论：1电容器通交流，隔直流。2电容对交变电流有阻碍作用，阻碍作用的大小用容抗来表示。3电容器的电容越大，交电的频率越高，电容器对交流的阻碍作用越小， 也就是说，电容器的容抗就越小学生分析实验现象，得出结论，各组选派代表进行交流教师启发学生评估各组实验结果，进行总结在实验事实的基础上，能让学生建立“表象” ，此时再引入概念，学生才能真正构建和理解概念，事半功倍课后作业布置作业：查资料了解哪些仪器用到了容对交流电的影响拓宽知识面，将理论知识应用于实际生活
