2018年上半年中小學教師資格考試物理學科知識與教學能力試題及答案（高級中學）注意事項：1．考試時間為120分鐘，滿分為150分。2．請按規(guī)定在答題卡上填涂、作答。在試卷上作答無效，不予評分。一、單項選擇題（本大題共8小題，每小題5分，共40分）在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的請用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案字母按要求涂黑。錯選、多選或未選均無分。1．高中物理某教科書中描述的一個演示實驗如圖1所示。在振幅較小的情況下，通過該實驗能初步得出的結(jié)論是A、BA、B兩項錯誤。題f1111'y■■■■■■11■A．周期與擺球的質(zhì)量、振幅、擺長均無關(guān)B．周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)，與振幅和擺長有關(guān)c?周期與擺球的質(zhì)量、振幅均無關(guān)，與擺長有關(guān)D項是一個定量關(guān)系，通過該實驗無法得出，項錯誤。故本題選C2．如圖2D項是一個定量關(guān)系，通過該實驗無法得出，到的拉力隨時間變化情況可能是（）?！敬鸢浮緾。解析：在起立過程中，該同學先向上加速運動，后向上減速運動。因此加速度先向上，后向下。可以判斷加速度a向上時，處于超重狀態(tài)，拉力大于重力，即拉力大于F0；加速度a向下時，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力,即拉力小于F0。故本題選C。

3.登上火星是人類的夢想。）若將地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓1表3.登上火星是人類的夢想。）若將地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓1表1C火星表面的重力加速度較大D?火星的第一宇宙速度較大B。解析：根據(jù)，可知T=2。故軌道半徑越大，周期越大，即火星的公轉(zhuǎn)周期較大，AB。解析：根據(jù)錯誤。根據(jù)，可知a=。故軌道半徑越大，加速度越小，即火星做圓周運動的加速度較小，B項正確。根據(jù)行行，可知行行。代入地球和火星各自的質(zhì)量和半徑，可得地球的重力加速度的大小約為9.77m/，行行而火星的重力加速度的大小約為3.69m/，因此地球的重力加速度較大，C項錯誤。第一宇宙速度行，代入地行球和火星各自的質(zhì)量和半徑，可得地球的第一宇宙速度的大小約為7.91x103m/s,火星的第一宇宙速度大小約為3.54x103m/s，D項錯誤。4.2013年6月11日“神舟十號”順利升空，標志著我國火箭載人太空飛行有了歷史性的突破。高空實驗火箭起飛前，儀器艙內(nèi)氣體的壓強=1atm，溫度=27^。在火箭豎直向上加速飛行的過程中，當加速度的大小等于重力加速度g時，儀器艙內(nèi)水銀氣壓計示數(shù)P=0?6，已知儀器艙是密封的，則此時艙內(nèi)溫度為（）。A.360KB.180KC.16.2^D.32.4^【答案】A。解析：在火箭豎直向上加速飛行的過程中，設(shè)水銀氣壓計的底面積為S,以水銀柱為研究對象進行受力分析有S-mg=ma。因為a=g，所以S=2mg。以密封艙內(nèi)氣體為研究對象，起飛前，=1atm,=273+=300K；在加速飛行的過程中，P=gh=0.6，，所以=1.2=1.2atm。因為儀器艙是密封的，所以，T1=360K。5?某電阻中通有隨時間變化的電流i,按每經(jīng)過24s3所示。該電流的減少一半的規(guī)律變化，初始時刻電流為72i-IDri-Khi—2472i-IDri-Khi—EFEF,方向水平向里的勻強磁場：在距離【答案】D。解析：電流從初始時刻的開始變化，每24S減少一半。類比原子的衰變規(guī)律公式，其中t為半衰期?？芍?，電流的表達公式為i=，即i=。A6.如圖4所示，空間存在具有水平邊界

EF下方H處有一正方形線框MNPO，MN在線框平面的法線方向與磁場方向平行。將線框以初速度豎直向上拋出。若運動過程中MN始終與EF平行磁場中達到最高點時，OP未進入磁場。則線框從開始運動至最高點的過程中，v-tMN在Cv-t圖2像應(yīng)為傾斜的直線，排除A、B。線框進入磁場時，MN切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，MN內(nèi)產(chǎn)生指向M的電流。設(shè)線框的電阻為R邊長為I，根據(jù)左手定則可知線框受到豎直向下的安培力，大小為。故線框的加速度為a二-（g+）。在上升的過程中，速度v減小，所以加速度a的大小逐漸減小v-t圖像中的斜率表示加速度，C項正確，D頂錯誤。7．某光柵每厘米有3150條刻線，用該光柵做衍射實驗，則在第五級衍射光譜中可觀察到的最大可見光波長為（A．3150?B．3174?C．7875?D．6349?【答案】D。解析：由光柵公式入，可知入=（）。當在第五級衍射光譜中可觀察到的可見光波長取最大時，=1。光柵常數(shù)a+b=m,代入公式解得入=6349?。8．某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（），其中N=，其中N=，t=11．4天，代入公式可求得t=5.7天。CA．3.8天B．5.7天B。解析：由衰變規(guī)律公式C．8.6天D．11.4天AA、B組成,如圖（1）導體A、B之間的電場強度二、計算題（本大題共1小題，20分）9、球形電容器由兩個同心的球殼導體，5所示。導體A、B的半徑分別為和RA和，且＜導體A、B在真空中分別帶有電荷+q和-q,求：（10分）（2）該電容器的電容。（10分）2小題,第10題20分,第11題30分,共50分）10．案例：下面為一道物理習題和某同學的解答過程。1）簡述該習題旨在幫助學生掌握的知識；（4分）2）給出該習題的正確解答；（6分）3）針對該同學的作業(yè)，設(shè)計教學片段幫助他解決該問題。（10分）（1）該習題旨在幫助學生掌握的知識是開普勒第二定律。在時間極短時，面積為S=，所以（3）教學片段：師：因為衛(wèi)星做橢圓運動，所以萬有引力的作用是什么？生：萬有引力提供衛(wèi)星做橢圓運動的向心加速度和切向加速度。師：所以不能用萬有引力等于向心力進行求解。那么橢圓運動遵循哪個規(guī)律呢？生：開普勒第二定律，是指同生：知道了。因為師：非常好！看來大家都掌握了。11．案例：下面是李老師講授高中物理“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”一課的教學片段。李老師：同學們，前面我們已經(jīng)學習過電荷在電場中會受到力的作用。由于金屬導體中也有電荷，如果把一塊金屬導李老師：同學們，有誰想發(fā)表自己的觀點？甲同學：金屬中有自由電子，在電場力的作用下向左邊運動，直至到達金屬板的左邊為止。乙同學：金屬中的正電荷在電場力，的作用下向右運動，直至到達金屬板的右側(cè)為止。李老師：同學們都說得非常好！正是因為受到外電場力的作用，正負電荷分開，從而在左右兩邊就出現(xiàn)了正負電荷，我們把這些電荷叫作感應(yīng)電荷。我們知道只要有電荷就會產(chǎn)生電場，那么感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場就叫感應(yīng)電場。感應(yīng)電荷的電場方向與外電場方向相反，所以最終合場強為零，這時我們就說靜電平衡了。同學們理解這個過程了嗎？同學：理解了。李老師：接下來我們學習等勢面，同學們先閱讀課本。（同學閱讀，老師巡視）李老師：有誰能說說什么是等勢面嗎？丙同學：等勢面是電勢相等的面。處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個等勢體，它的表面是個等勢面。丁同學：老師，靜電平衡的導體，它的內(nèi)部還有電荷嗎？戊同學：老師我知道，在電場力的作用下，金屬中的電荷被分開了，負電荷只能停留在左邊，正電荷只能停留在右邊，所以中間就沒有電荷了。李老師：回答得非常好！靜電平衡后，導體內(nèi)部就沒有凈電荷了。我們繼續(xù)討論等勢面。問題：（1）請對李老師教學過程中的不足進行評述；（10分）（2）指出戊同學回答中存在的問題；（5分）（3）針對丁、戊同學的問題，設(shè)計一個教學片段或教學思路，幫助學生正確理解靜電平衡時導體內(nèi)部電荷的分布問題。【參考答案】（1）教師的教學方式單一。李老師僅僅是讓學生自由閱讀課本，沒有采用更多有效的教學方式促進學生學習，無法激發(fā)學生的學習興趣。教師的評價方式及評價內(nèi)容存在問題。對于學生的回答，李老師只回答好或非常好，沒有針對學生的回答做出指導性評價。同時，在學生回答或理解錯誤時，也沒有及時指出。戊同學對靜電平衡的過程理解錯誤時，老師反而評價學生“回答得非常好”。教師與學生的互動存在問題。在學生交流討論或自由看書時，教師僅僅是巡視，沒有給予學生一定的指導，缺乏交流。（2）靜電平衡時不是負電荷全在左邊，正電荷全在右邊，中間沒有電荷。實際上，在電場力作用下，金屬中可以移動的負電荷向左移動，最后呈現(xiàn)的結(jié)果是金屬左端顯負電，同理金屬右端顯正電。感應(yīng)電場與在金屬內(nèi)部的外電場大小相等，方向相反。（3）教學片段：師：從微觀上來說，金屬一般由金屬原子組成，在原子核外是繞核轉(zhuǎn)動的電子。金屬導電時，是哪一種電荷在移動？生：因此金屬導電時，是核外電子在移動，帶正電的原子核不能移動。定向移動的電子形成電流。師：這位同學理解得很透徹！金屬中只有原子的核外電子可以移動。那么，一塊金屬在外電場的作用下，內(nèi)部是哪種電荷在移動？生：負電荷。師：結(jié)合圖6，大家繼續(xù)想一下，在外電場力作用下，金屬為什么左端顯負電，右端顯正電？生：右端的負電荷移動到左端，所以右端顯正電，而不是左端的正電荷移動到右端。師：那大家想想，什么時候電荷不移動？生：金屬內(nèi)部的感應(yīng)電場與外電場抵消時，金屬內(nèi)部電荷不移動，但中間也是存在電荷的。四、教學設(shè)計題（本題共2小題，第12題12分，第13題28分，共40分）12．閱讀材料，根據(jù)要求完成教學設(shè)計。材料圖7所示為高中物理某教科書“科學的轉(zhuǎn)折：光的粒子性”一節(jié)中的一個演示實驗任務(wù)：（1）這個演示實驗可用于什么物理知識的教學？（4分）（2）用此實驗設(shè)計一個教學片斷，幫助學生理解與該現(xiàn)象相關(guān)的物理知識。（8分）【參考答案】（1）這個演示實驗可用于光電效應(yīng)及其影響因素的教學。光電效應(yīng)是照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。這種電子稱為光電子。光電效應(yīng)中產(chǎn)生的光電子的初速度與光強無關(guān)。入射光的強度影響光電流的強度，影響單位時間單位面積內(nèi)逸出的光電子數(shù)目。入射光越強，飽和電流越大。（2）教學片段：師：同學們，我們已經(jīng)知道光具有粒子性，有哪些現(xiàn)象可以體現(xiàn)光的粒子性呢？生：光電效應(yīng)。師：光電效應(yīng)，是照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。這種電子稱為光電子。那么光電效應(yīng)與哪些因素有關(guān)呢？生1：可能與光的強度有關(guān)。照射光的強度越大，電流越大。生2：可能與光的種類有關(guān)。生3：可能與金屬的種類有關(guān)。師：很好，大家都有自己的想法，我們先用實驗驗證一下第一個猜想，剩下的兩種猜想同學們自行驗證，好不好？生：好的。師：現(xiàn)在老師有驗電器、鋅板、紫外線燈和導線若干。大家以小組為單位思考、討論、設(shè)計實驗方案來驗證光的強度對光電效應(yīng)的影響。生：將驗電器與鋅板串聯(lián)，用不同強度的紫外線光進行照射。師：很好，這種實驗方法是我們常用的哪一種方法？生：控制變量法。師：老師已經(jīng)按照大家說的將驗電器和鋅板連入了電路，下面來驗證大家的想法是否正確。教師操作：打開紫外線燈把亮度調(diào)到最低，驗電器出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)。師：這個現(xiàn)象說明了什么？生：紫外線照射鋅板可以產(chǎn)生光電效應(yīng)。教師操作：一點點地調(diào)高紫外線燈的亮度，此時驗電器的偏轉(zhuǎn)角變大。師：這個現(xiàn)象說明了什么？生：隨著入射光的強度增大，電流變大，即單位時間內(nèi)產(chǎn)生的電荷變多。師：大家回答得很對！因為入射光的強度影響單位時間、單位面積內(nèi)逸出的光電子數(shù)目，所以光強越大，電流越大。下面大家小組思考、討論、設(shè)計其余兩個猜想的驗證實驗。生：好。（學生思考討論，教師巡回指導）13．閱讀材料，根據(jù)要求完成教學設(shè)計。材料一：《普通高中物理課程標準（實驗）》關(guān)于“電容、電感與交流電”的內(nèi)容的要求為：通過實驗，了解電容器和電感器對交變電流的導通和阻礙作用。材料二：高中物理某教科書“電感和電容對交變電流的影響”一節(jié)的部分內(nèi)容。材料三：教學對象為高中二年級學生，已學過交流電、電感、電容概念。任務(wù)：（1）簡述什么是交變電流。（4分）（2）根據(jù)上述材料，完成“實驗：電容對交變電流的影響”的教學設(shè)計。教學設(shè)計要求包括：教學目標、教學重點、教學過程（要求含有教學環(huán)節(jié)、教學活動、設(shè)計意圖等）。（24分）答案:（1）交變電流指電流的方向隨時間成周期性變化的電流。交變電流在生活和生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用，一般家庭電路和工業(yè)用電都是交流電。（2）教學設(shè)計如下：電容對交變電流的影響一、教學目標【知識與技能】理解交流電能夠能夠通過電容的原理，知道容抗的概念及其影響因素?！具^程與方法】通過觀察演示實驗，培養(yǎng)學生根據(jù)實驗現(xiàn)象和已學習知識去分析物理問題的意識?！厩楦袘B(tài)度價值觀】在用科學知識解釋實驗現(xiàn)象的過程中，鼓勵學生提出科學猜想，逐步培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)l．知識與技能：（1）了解交變電流能通過電器的原理，知道電容器對交變電流產(chǎn)生阻礙作用的原因。（2）知道用容抗來表示電容對交變電流的阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關(guān)。2．過程與方法：通過觀察演示實驗，具有根據(jù)實驗現(xiàn)象和已學習知識去分析物理問題的意識。3．情感態(tài)度與價值觀：在用科學知識理解實驗現(xiàn)象的過程中，體會科學地提出猜想的過程，逐步具有創(chuàng)新意識與實踐能力。二、教學重難點【教學重點】交變電流能夠通過電容器的原理；容抗的概念和影響因素?！窘虒W難點】電容器“通交流”的實質(zhì)。三、教學過程教學過程教師活動學生活動設(shè)計意圖新課導入提問引入：l■首先，我們來回顧一下什是電容器？2.如果將電容器接入直流電路中，電路中有沒有電流？電容器：任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體（包括導線）都能構(gòu)成一個電容器沒有，因為電容器中間是絕緣通過學生熟悉的知識進行引入，讓學生感受到物理就在身邊，激起學生求知的欲望新課講授新課講授：實驗：連接串聯(lián)電路。將燈泡、電容器、開關(guān)連在一起。兩個電路中的電源一個是直流電源，一個是交流電源。問學生：如果閉合開關(guān)，燈泡會怎樣？指導學生進行實驗帶領(lǐng)學生分析現(xiàn)象閉合開關(guān)，電源對電容器充電。若電路中有持續(xù)的電流，則要求電容器不斷地充、放電。交流電源由于電流的方向在不斷改變，因此相當于電路中會有持續(xù)電流；直流電源則不能1ij■刃、學生猜想：一個亮；一個不亮學生分組實驗：一部分學生做直流電源的實驗；另一部分學生做交流電源的實驗學生討論探究實驗需要讓學生經(jīng)歷提出問題、猜