2015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(高级中学)试卷真题及答案

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2015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(高级中学)注意事项:1.考试时间为120分钟,满分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)1.李老师用弹簧和物块做成如图1所示的弹簧振子演示振动图象。课前准备实验时,李老师觉得该弹簧振子振动频率过小,想让振子的频率增大一倍,为此他将()。A.换一个质量为原质量两倍的物块B.换一个质量为原质量一半的物块C.弹簧长度减去一半D.弹簧长度减去3/42.雨后,太阳光入射到大气中的水滴发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图2中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是()。A.紫光、黄光、蓝光和红光B.紫光、蓝光、黄光和红光C.红光、蓝光、黄光和紫光D.红光、黄光、蓝光和紫光3.一定质量的理想气体经历了了A→B→C变化过程,其压强随温度变化的p-t图如图3所示。气体在A、B、C三个状态时的体积分别为VA、VB、VC。则通过图象可以判断()。A.VA=VB>VCB.VA=VB<VCC.VA<VB<VCD.VA>VB>VC4.一个23892U原子核衰变为一个20682Pb原子核发生衰变的次数为()。A.6次B.10次C.22次D.32次5.如图4所示,一个未带电的空腔导体球壳,内半径为R,在腔内离球心的距离为d处(dR),固定一点电荷+q,用导线把球壳接地,选无穷远处为电势零点,则球心O处的电势为()。A.0B.04qdC.04qRD.011()4qdR6.如图5所示,墙上有两点M和N分别钉有两铁钉,M和N的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于M点的铁钉上,另一端跨过N点的光滑铁钉悬挂一质量为m1的重物,在绳上距M点2l的P点系上一质量为m2的重物,平衡后绳的MP段正好水平。则12mm为()。A.5B.52C.2D.27.如图6所示,纸平面内两个半径均为R的半圆相切于O点,半圆形区域内分別存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,t=0时,OA恰好位于两半圆的公切线上。若选取从O指向A的方向为电动势的正方向,下列描述导体杆中感应电动势随时间t变化的图象正确的是()。8.《普通高中物理课程标准(实验)》规定,高中物理课程由12个模块组成,有必修和选修模块,其中选修1-1模块物理学科知识的主体为()。A.电磁学B.热学C.力学D.光学二、计算题(本大题1小题,20分)9.如图7所示,在半径=0.10m的区域内有均匀分布的磁场B,其方向垂直纸面向外,若该磁场B的大小以dBdt=10T/s的匀速率增加。(1)求半径r=0.04m的导体圆环中的感应电动势及P点处电场强度的大小。(10分)(2)已知图8中的3,oa=ob=0.04m,求等腰梯形导线框abcd中的感应电动势,并指出感应电流的方向。(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:某教师为了检测学生对电场力做功、电势差等知识的掌握情况,布置了若干练习题,下面是某同学对其中一题的解答过程:题目:如图所示,质量为m的带电粒子,其带电量为q,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的匀强电场中。若电场方向水平向右,粒子通过电场中的B点时,速率02Bvv,方向与电场方向一致,试求A、B两点的电势差。解:带电粒子由A点运动到B点的过程中,只有电场力做功,由动能定理,得2201122ABBqUmvmv,又02Bvv代入得:2032ABmvUq答:A、B两点的电势差为2032ABmvUq。问题:(1)指出学生解答中的错误,分析错误产生的可能原因,给出正确解法。(10分)(2)给出一个教学思路,帮助学生掌握相关知识。(10分)11.案例:李老师在进行高中物理“牛顿第一定律”一课教学时,将踢足球的图片投影到了屏幕上(如图9)。李老师:同学们,我们在初中已经学过了牛顿第一定律和惯性,大家看屏幕上踢球的图片,你们能用初中所学的知识,分析踢球前、后足球的运动状态,并得出物理结论吗?(同学们相互交流了起来)甲同学:踢球前足球不动,踢球后足球就飞了起来,说明力是改变物体运动状态的原因。乙同学:足球被踢就会飞起来,不被踢就不会动,飞起来的足球不一会就会掉下来不动了。李老师:乙同学,那你能得出什么物理结论呢?乙同学:物体不受力就不会动。丙同学:老师,足球在空中飞起来那段,没有受到力的作用,但足球还在运动,说明不受力的作用时,物体就会不停地运动下去。丁同学:不对,球在飞行过程中,受到重力的作用,因此才会运动下去,最后掉下来不动的。李老师:丁同学分析得很好,球会掉下来是因为受到地球引力的作用,但现在我们不讨论引力的问题,同学们思考一下,不讨论引力的作用,球会怎样运动呢?丁同学:可地球不会没有引力呀!李老师:我们可以假设呀!讨论物理问题是可以假设的,不要在课堂捣乱,其他同学还有什么意见吗?(同学们纷纷翻开物理教材看了起来,课堂很安静)李老师:大家还有问题吗?(没有同学回应)李老师:看来大家已经把初中学的物理知识还给你们的老师了。一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,这就是我们在初中学过的牛顿第一定律,知道了吗?下面大家看看书上的实验。问题:(1)对上述课堂实录进行评述。(15分)(2)针对该课堂存在的问题,设计一个改进教学的方案(形式不限,可以是教学思路、教学活动等)。(15分)四、教学设计题(本大题共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任务。材料:图示为某高中物理教材“库仑定律”一节的“探究影响电荷间相互作用力的因素”的演示实验。演示探究影响电荷间相互作用力的因素O是一个带正电的物体。把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图1.2-1中P1、P2、P3等位置,比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。使小球处于同一位置,增大或减少小球所带的电荷量,比较小球所受作用力的大小。哪些因素影响电荷间的相互作用力?这些因素对作用力的大小有什么影响?任务:(1)说明教材所述“使小球处于同一位置,增大或减少小球所带的电荷量,比较小球所受作用力的大小”的实验设计意图。(4分)(2)基于该实验,设计一个包含师生交流的教学方案。(8分)13.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“气体实验定律”的内容要求为“通过实验了解气体实验定律,知道理想气体模型。用分子动理论和统计观点理解气体压强和气体实验定律。材料二高中物理某版本教科书:“气体的等温变化”一节中关于“探究气体等温变化规律”内容如下:实验:如图8.1-1,注射器下端的开口有橡胶塞,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。这段空气柱是我们研究的对象,实验过程中它的质量不会变化。实验中如果空气柱体积的变化不太快,它的温度大致等于环境温度,也不会有明显变化。1.实验数据的收集空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出,空气柱的长度乙可以在玻璃管侧面的刻度尺上读出,空气柱的长度L与横截面积S的乘积就是它的体积V。用手把活塞向下压或向上拉,读出体积与压强的几组数据。2.实验数据处理很容易发现,空气柱的体积越小,压强越大。空气柱的压强是否跟体积成反比呢?我们可以通过图象来检验这个猜想。以压强p为纵坐标,以体积倒数1V为横坐标,把以上各组数据在坐标系中描点。如果图象中的各点位于过原点的同一条直线上,就说明压强跟体积的倒数成正比,即压强的确与体积成反比。如果不在同一条直线上,我们再尝试其他关系。任务:(1)简述玻意耳定律的内容。(4分)(2)根据材料完成“气体的等温变化”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)2015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(高级中学)参考答案及解析一、单项选择题1.【答案】D。解析:弹簧振子的频率112kfTm,若振子的频率增大一倍,可将物块的质量变为原来的14或者劲度系数k变为原来的4倍。根据弹簧长度与劲度系数k成反比的关系,长度应变为原来的14,可知D项正确。2.【答案】B。解析:太阳光折射后形成的七种单色光折射率由大到小依次为紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光,图中a、b、c、d四条光线偏折程度逐渐减小,折射率逐渐减小,B选项正确。3.【答案】D。解析:过理想气体的A点和B点,分别做它们的等容变化的p-t图,可以看出过A点的直线斜率小,pT小,由理想气体状态方程pVCT可知VAVB。B到C变化过程,温度相等,压强增加,由理想气体状态方程得VBVC,所以VAVBVC。4.【答案】A。解析:一个23892U原子核衰变为一个20682Pb原子核的过程中,发生衰变的次数为(238﹣206)÷4=8次,发生衰变的次数为2×8﹣(92﹣82)=6次,选项A正确。5.【答案】D。解析:球壳不接地时,内层感应出等量异种电荷﹣q(不均匀分布,因为内部电场线疏密不均匀),外层带+q电荷。接入地后,球壳外层感应的正电荷消失,球壳内层电荷为﹣q,在O点产生的电势为04qR;球内部的点电荷+q在O点产生的电势为04qd,根据叠加原理,总电势为011()4qdR。故选D。6.【答案】B。解析:对绳子上的结点P进行受力分析:平衡后设NP与水平方向的夹角为,根据几何关系得2sin5。据平衡条件和三角函数关系得21sinNmFFm,所以1252mm,故答案为B。7.【答案】C。解析:根据右手定则,开始时感应电动势的方向为正,因此排除B、D,设经过时间t导体杆转过的角度为,则t,导体有效切割长度为2sinLRt。由212EBL可知,222sin,REBRtB、、不变。根据数学知识,杆中的电动势在右边磁场区域,从0开始随着时间增大,离开磁场后变为0;进入左边区域后,方向变为负向,电动势从0开始随着时间增大,离开磁场后变为0,可知C正确,故选C。8.【答案】A。解析:选修1-1模块涉及电磁现象和规律、电磁技术与社会发展、家用电器与日常生活等内容。A选项正确。二、计算题9.【参考答案】(1)以逆时针为导体环回路的正方向,则穿过导体环的磁通量S=BdS为正值。由法拉第电磁感应定律,得导体圆环中的感应电动势2SSdddBdB====r=0.05VdtdtdtdtBdSdS。磁场变化产生感生电场,根据公式SddBE==dtdtldldS有2dB2r=rdtE只考虑感生电场的大小,可得dB0.2/2dtrENC。(2)等腰梯形导线框的感应电动势为ddBdB113==S=Raa=0.045Vdtdtdt2222()由楞次定律判断出,感应电流的方向为顺时针方向。三、案例分析题10.【参考答案】(1)错误之处:带电粒子由A点运动到B点的过程中,除了电场力做功,还有重力做功。错误原因:学生对物体运动状态分析得不透彻,导致对物体受力分析错误,体现学生平时学习时不求甚解的习惯。正确解法:22011mgh22BqUmvmv①粒子在初速度方向上仅在重力的作用下做匀减速运动,末速度为零,则2012mvmgh②由①②两式得202mvUq。(2)针对学生的错误,教师可以从学生的角度出发设计一系列的启发性质的问题,引导学生意识到自己的错误所在,例如教师可以这样提问:①如果带电粒子只在电场力的作用下运动,那么它会做什么类型的运动呢?②平抛运动中,物体的末速度方向可能与竖直速度方向相同吗?③那么本题中粒子的初速度方向上的速度最后变成零了是为什么呢?经过这几

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