1、2015 年下半年中学教师资格认定考试（高级物理学科知识与教学能力）真题试题及答案与解析一、单项选择题1 图 1 为高中物理教科书中描述的一个实验，该实验可观察到的物理现象和可用于说明的物理问题分别是( )。（A）小球 D 的振幅最大，小球 C 的振幅最小，摆长与振幅的关系（B）小球 D 的振幅最小，小球 C 的振幅最大，摆长与振幅的关系（C）小球 B 的振幅最大，共振现象（D）小球 B、D 和 C 的振幅相同，受迫振动规律2 铀是一种常用的核燃料，其原子核裂变的反应方程式为 92235U+01na+b+2 01n 则方程中的 a、 b 可能是( )。（A） 54140Xe， 3693Kr（B
2、） 56141Ba， 3692Kr（C） 56141Ba， 3893Sr（D） 54140Xe， 3894Sr3 如图 2 所示，三个小球 a、b、c 分别在距离地面不同的高度 h1、h 2、h 3 处同时以相同的速度向左水平抛出，不计空气阻力，三个小球每隔相同的时间间隔依次落到水平地面，小球 a 落到水平地面 D 点，DE=EF=FG，则下列说法正确的是( )。（A）b、c 两球落在 D 点的左边（B） b 球落在 D 点，c 球落在 E（C）三个小球离地面高度 h1：h 2：h 3=1：3：5（D）三个小球离地面高度 h1：h 2：h 3=1：4：94 如图 3 所示，粗细均匀的玻璃细管上
3、端封闭，下端开口，竖直插在大而深的水银槽中，管内封闭有一定质量的空气(可视为理想气体)，玻璃细管足够长，管内气柱长 40 cm，管内外水银面高度差为 100 cm，大气压强为 76 cmHg。现将玻璃管沿竖直方向缓慢移动，当管内外水银面恰好相平时，管内气柱的长度约为( )。（A）20 cm（B） 35 cm（C） 40 cm（D）45 cm5 如图 4 所示，在以 O 为圆心，半径为 R 的虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间变化关系为 B=B0+kt(k 为常数) 。在磁场外有一以 O 为圆心，半径为 2R 的半圆形导线，则该半圆形导线中的感应电动势大小为( )。（A）0
4、（B） kR2（C）（D）2kR 26 一物体在几个力同时作用下运动，其位移为r=8i2j+4k(SI) 其中一个分力为F=6i+4j1k(SI)，则该分力在此过程中作的功为( )。（A）36J（B） 48J（C） 56J（D）60J7 桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图 5 所示，有一半径为 r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为15，则光束在桌面上形成的光斑半径为( )。（A）r（B） 15r（C） 2r（D）25r8 “经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试
5、应用科学探究的方法研究物理问题验证物理规律” 是普通高中物理课程标准 (实验 )提出的一项具体课程目标，它属于三维目标中的哪个维度?( )（A）知识与技能（B）过程与方法（C）情感、态度与价值观（D）科学探究二、简答题9 质量为 m 的跳水运动员从 10 m 高台跳下，设他离开跳台初速度为 0，在水中所受浮力与其自身所受重力正好抵消，所受阻力大小为 v2， 为比例系数，不考虑身高，忽略空气阻力。取重力加速度 g=10 ms 2。 (1)求跳水运动员入水时的速率v1。 (2)若其入水后竖直下沉，以入水点为坐标原点，竖直向下建立 x 轴，求下沉速率 v 与下降深度 x 的关系。三、案例分析题9 某
6、教师为检测学生对电场力做功、电势差知识的掌握情况，布置了若干练习题，下面是某同学的做题步骤。 题：如图所示，能量为 1 000 eV 的电子流从面积足够大的两极板中央斜向上进入匀强电场，其初速度 v0 与水平方向夹角为 30，电场方向竖直向上，为了使电子不打到上面的金属板上，则应该在两金属板间至少加多大的电压 U？ 解：电子流进入匀强电场后，电场力对电子做负功，电子动能减少，设电子质量为 m，进入电场的初速度为 v0，则：欲使电子刚好打不到金属板上，则电子到达板上的速度恰好为 0，由动能定理得 由式和式联合解得 U=2 000 V 答：至少应加 2 000 V 电压，电子才打不到上面的金属板上
7、。问题：10 指出该同学作业中的错误和可能的出错原因，并给出正确解答。11 针对出错的原因提出教学思路，帮助学生掌握相关知识并正确分析此题。11 下面是某老师讲授“ 向心力 ”一课的教学片段实录： 老师：同学们，上次课学习了向心加速度，我们知道做圆周运动的物体具有向心加速度。这节课我们学习向心力，大家翻看教科书第 20 页，将屏幕上展示的这几页课文读一遍(同时老师在屏幕展示课文的相关内容如下)。 向心力做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而沿着一个圆周运动? 那是因为它受到了力的作用。用手抡一个被绳系着的物体，它能做圆周运动，是因为绳子的力在拉着它。月球绕地球转动，是地球对月球的引力在“拉”着它
8、。 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，产生向心加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合力。这个合力叫做向心力。 (同学们大声地朗读着课文) 老师：好了同学们知道向心力了吧? 同学们：(大声地回答)知道了！ 老师：下面我们来分析书上的实验，大家先看老师的演示。 (老师拿出一根一端拴着小球的细绳，用手抓着绳的另一端，使小球做圆周运动) 老师：同学们都看见了吧，这就是书上所说的圆锥摆。现在大家看屏幕(图 7 所示)谁能说说图中小球的圆周运动所受到的向心力。 甲同学：向心力是绳子拉着小球的力。 老师：不对有谁知道? (没有同学回答) 老师：大家仔细看看书上是怎么说的。 乙同学：书上
9、说了，向心力是小球受到的重力和绳子拉力的合力。 老师：对了，大家要认真看书，还有不懂的吗? 甲同学：书上说的，我们刚读过，“ 用手抡一个被绳系着的物体，它能做圆周运动，是因为绳子的力在拉着它。”所以向心力是绳子拉着小球的力。 老师：说的不是一回事，你怎么不动脑筋呢?大家看书上的图。(老师将书上的图投影在屏幕上) 老师：跟着我读书上的这句话。 老师和学生：(一起朗读)“钢球在水平面内做匀速圆周运动时，受到重力 mg 和细线拉力 FT 的作用，它们的合力为 F。” 老师：这个合力就是向心力，懂了吗?同学们问题：12 简述向心力特点，及其大小的表达式。13 指出上述教学片段中老师教学行为的不当之处。
10、14 设计一个教学思路，帮助学生认识做“圆锥摆”运动的小球所受的向心力。四、教学设计题15 阅读材料，根据要求完成教学设计任务。材料：某高中物理教科书“光的衍射”一节中介绍的单缝衍射示意图。 问题：设计教学片段，在教学活动中帮助学生分析实验装置和实验现象。15 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 “自感” 的内容要求为： “通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。” 材料二 高中物理某版本教科书“ 自感”一节中关于 “实验与探究：观察开关断开时小灯泡亮度的变化”内容如下： 实验与探究：观察开关断开时小灯泡亮度
11、的变化 取 2 只相同的小灯泡，1 个带铁芯的线圈，1 个滑动变阻器，1 组电池，1 个开关和若干导线。(1)按图连接器材。(2)合上开关，连通电路，调节 R，使小灯泡 1 和小灯泡 2 正常发光时的亮度相同。(3)打开开关，断开电路时，注意观察小灯泡 1 和小灯泡 2 的亮度变化，想想看，是什么原因造成了 2只小灯泡亮度变化的不同? 材料三 教学对象为高中二年级学生，已学过电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律等知识。 任务：16 简述自感现象。17 根据上述材料，完成“实验与探究：观察开关断开时小灯泡亮度的变化” 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
12、含有教师活动、设计意图，可以采用表格式或叙述式)等。2015 年下半年中学教师资格认定考试（高级物理学科知识与教学能力）真题试题答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 C【试题解析】 A 球提供给 BCD 驱动力，所以摆长与 A 球越接近的单摆，振幅越大，当与 A 球摆长相同时，会产生共振现象，达到最大的振幅。故选 C。2 【正确答案】 D【试题解析】 根据核反应前后质量数、核电荷数守恒，可得核反应方程中 a，b质量数为 234，核电荷数为 92，可知只有 D 选项满足要求，故选 D。3 【正确答案】 D【试题解析】 由题意可知三个小球运动的时间分别为 t、2t、3t，所以水平位移分别是 s
13、、2s 、3s ，由于 DE=EF=FG，所以三个小球都会落在 D 点，故 AB 错误，根据公式 h= gt2，竖直方向的位移比为 1：4：9，也就是高度之比，所以选 D。4 【正确答案】 B【试题解析】 设玻璃管的横截面为 S，玻璃管向上移动为等温变化，初态：p 1=66 cmHg，V 1=l1S，末态：p 2=76 cmHg，V 2=l2S，由玻意耳定律： p1V1=p2V2，得 l2=cm=35 cm，故选 B。5 【正确答案】 C【试题解析】 感应电动势的公式为 E= ，本题中磁感应强度的变化速率为 k，所以 E=kS，面积要取有磁场的面积，才能正确表示磁通量，所以 E= ，选C。6
14、【正确答案】 A【试题解析】 力做的功就是力的方向上移动的距离乘以力的大小，力点乘位移，功 W=86 4241=36 J，故选 A。7 【正确答案】 C【试题解析】 玻璃的折射率为 15，可得临界角小于 45。经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折。当第二次折射时，由于入射角等于 60。所以光会发生全反射。反射光线恰好垂直射出。因为ON 等于 r，则 OA 等于 2r，由于 MOA=AMO=30，所以 AM 等于 2r。故选C。8 【正确答案】 B【试题解析】 根据这句话的含义，可知是在强调课堂中学生经历的探究过程和使用的探究方法，因此，这是在描述过程与方
15、法目标这一维度，故选 B。二、简答题9 【正确答案】 (1)跳水运动员从跳台到水面的过程中做自由落体运动。由公式v12=2gh 得 v1= ms。作不定积分并化简得 v=Cekx ，C 为积分常数。引入初始条件 x=0 时 v=v1 得 v=v1ekx ，其中 k=。三、案例分析题10 【正确答案】 错误之处在于：该学生误认为“欲使粒子刚好打不到金属板，粒子达到上极板的速度为零” 。出错原因：该同学没有分析好物体的运动状态，对速度的分解掌握不够透彻。正解： 设竖直分速度为v1，根据速度的合成与分解法则，可以求得：v 1=v0sin30= 由动能定理得：求得 U=500 V。11 【正确答案】
16、首先引导学生思考电场力的方向和速度方向的关系，发现并不在一条直线上，可知速度不能减小到 0。再请学生思考应该是哪一部分的速度减小到 0 了，学生会想到速度的合成分解知识，得出结论，应该是竖直速度减小到 0。最后，引导学生求出初速度，再根据动能定理求解。12 【正确答案】 向心力的特点是：总是指向圆心，产生向心加速度，向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小。向心力的大小是：F 向 =13 【正确答案】 在上述教学片段中，教师的教学依然是灌输式教学，没有起到一个好的引导者的作用，在教学行为上的不当之处如下：提问行为：教师在教学过程中，并没有设置任何具有启发意义的问题，而是直接将知识内容展示给学
17、生，违背了提问的启发性原则。评价行为：在学生产生错误理解的时候，该教师直接打击学生，违背了评价的激励性原则。导致学生缺乏学习的主动性和积极性；另外，当面对学生的回答，该教师只说“ 对”“错”而不讲清原因，违背了评价中的反馈性原则，学生不能根据教师的反馈信息进行新的思考，导致学习效果不好。教学内容的处理：对于学生较生疏难懂的教学内容，教师应该设置一系列的教学策略来引导学生掌握知识，而不是单纯的记忆理论知识，该教师没有设置任何教学策略帮助学生掌握知识。是在教学内容处理上的失误。14 【正确答案】 师：同学们，物理概念是建立物理学这座大厦的砖瓦，因此在解决物理问题的时候。我们需要解决两个概念。 师：
18、我们来回顾一下上节课学习的向心加速度。 生 1：向心加速度时刻指向圆心，大小是 a= 师：正确，上节课的内容掌握得很好，继续保持；那么，牛顿第二定律告诉我们力和加速度方向相同。根据这个，谁能告我，物体受到的向心力的方向和大小呢? 生 2：向心力时刻指向圆心，大小是 F 向 = 师： OK，非常好。那你能在黑板上画出圆锥摆受到的向心力的方向吗? 生 2：(画图) 师：物体受到的这个向心力是哪来的呢?谁提供的呢 ? 生 3：是绳的拉力提供的。 师：为什么呢，给大家解释一下。生 3：从受力分析上来看，物体受到重力和沿绳方向的拉力，重力没有水平方向的分力，这个向心力一定是绳的拉力的分力。 师：正确，分
19、析得很到位，其他同学有不同观点吗? 生：没有，我们理解了。四、教学设计题15 【正确答案】 老师：同学们，下面我们一起来做个神奇的小实验，下面请一位同学介绍你看到的实验装置。学生：有一个光源，一个有缝隙的挡板，后面还有一个光屏。老师：好的，观察很仔细，下面老师要做实验了(打开光源，发现光屏上出现了条纹)。谁来说一下你看到了什么?学生：我发现光屏上出现了亮暗相问的条纹，中间最亮，两侧较暗，间距也变小。老师：非常好，这位同学结合了之前的光的干涉的知识来进行描述。下面继续看我做实验(调整缝隙宽度) ，你们看到现象有什么变化吗?学生：我发现条纹逐渐消失了。老师：很好，这是为什么呢?其实啊，这就是光的衍射现象，刚才衍射条纹的消失是和缝隙宽度有关的。下面，我们就来深入了解一下光的衍射现象。16 【正确答案】 自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。17 【正确答案】
