1、2016 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 如图 1 所示为研究影响平行板电容器电容因素的实验装置。设两极板正对面积为S，极板间的距离为 d，静电计指针偏角为 。实验中，极板所带的电荷几乎不变，则下列说法中正确的是( )。（A）保持 S 不变，增大 d，则 变大（B）保持 S 不变，增大 d，则 变小（C）保持 d 不变，减小 S，则 变小（D）保持 d 不变，减小 S，则 不变2 探究物块沿斜面匀加速直线运动的规律，他们将一块物块自 D 点由静止释放一段时间后，用频闪照相机记录下物块相同时间间隔的图像 a、b、c 、d(如图 2)
2、，测得ab=25 m，bc=35 m，cd=45 m。由此可推知 Oa 之间的距离为( )。（A）05 m（B） 10 m（C） 15 m（D）2 m3 如图 3 所示为某高中物理教科书中的演示实验(小球能摆多高)。根据教科书的描述，可以判断该实验在教学中用来说明( )。（A）受迫振动（B）周期与摆长的关系（C）机械能守恒（D）向心力与速度大小的关系4 下列能正确反映原子核的人工转变的方程是( )。（A） 90234Th 91234Pa+1 0e（B） 714N+24He 817O+11H（C） 92238U 90234Th+24He（D） 92235U+01n 56144Ba+3689Kr+
3、301n5 图 4 为一种电真空元件的原理示意图。在该元件的玻璃外壳内有两个同轴圆筒形金属电极 M 和 N。它们通过导线连接到壳外电极 M和 N，接通灯丝电源，灯丝受热发射电子经辐射出，不计电子初速。在 M和 N间接一低频电源，电极 M、N间的电势差 UMN随时间的变化图象如图 5 所示。则从 M流向 M 的电流随时间的变化图象为( ) 。6 某同学用单色光进行双缝干涉实验。在屏上观察到如图 6 甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图 6 乙所示，他改变的实验条件可能是( )。（A）减小光源到单缝的距离（B）减小双缝之间的距离（C）减小双缝到光屏的距离（D）换用频率更高的单色光源
4、7 如图为某同学设计的喷水装置，其中圆柱形容器的容积为 V0，内部装有体积为05V 0 的水，水上密封的空气压强为 p0，保持阀门关闭，用打气桶再向内充入压强为 p0，体积为 15V 0 的空气。设在所有过程中，空气可看作理想气体，且温度不变。则充气后容器内空气的压强为( )。（A）p 0（B） 2p0（C） 3p0（D）4p 08 用表面涂有绝缘层的四根相同导线分别绕成闭合线圈。其中，a 为 2 匝圆形线圈，b、c 为导线交叉的 8 字形圆线圈， d 是两个分别由半根导线绕成的闭合圆形线圈且捆绑在一起。现将它们按图 8 所示从同一高度同时由静止释放。它们穿过水平向里的匀强磁场，最后落到水平地
5、面，则最先落地的线圈是( )。（A）a（B） b（C） c（D）d二、简答题9 确定物体绕某个轴的转动惯量，可以由理论计算也可通过实验测定。(1)用积分计算质量为 m，半径为 R 的均质薄圆盘绕其中心轴的转动惯量。(2) 如图，该圆盘质量未知，则可用如图 9 所示的实验方法测得该圆盘绕中心轴的转动惯量。在圆盘的边缘绕有质量不计的细绳，绳的下端挂一质量为 m 的重物，圆盘与转轴间的摩擦忽略不计。测得重物下落的加速度为 a，求圆盘绕其中心轴的转动惯量。三、案例分析题9 下面是某学生对一道习题的解答。题目：如图 10 所示，在 y 轴上关于 O 点对称的 A、B 两点有等量同种点电荷+Q，在 x 轴
6、上 C 点有点电荷Q，且CO=OD，ADO=60 。试求 D 点的电场强度是多大?解：设 CD=r，则 AD=BD=r。A 点处的点电荷在 D点处的电场强度为 EA=kQr 2。B 点处的点电荷在 D 点处的电场强度为EB=kQr 2。C 点处的点电荷在 D 点处的电场强度为 EC=kQ r 2。则 D 的电场强度为 ED=EA+EB+EC=kQr 2 答：D 点的电场强度为 ED=kQr 2。问题：10 简述该习题旨在帮助学生巩固的知识及其要点。11 给出该习题的正确解答。12 针对作业的错误设计一个教学片段或思路，帮助学生掌握正确分析和解决此类问题的方法。12 电学实验课上，学生分组做测绘
7、小灯泡的伏安特性曲线实验，老师要求学生按大屏幕上的电路图及实验要求(图 11)连接电路并进行实验，下面为某小组实验过程的片段。 学生：老师，我们合上开关后，无论怎么改变滑动变阻器滑片的位置，电压表和电流表的指针都不偏转。老师：检查一下电路，看是否哪个接线柱没拧紧断路了。(学生依次柃查，没问题)学生：老师，还是您来看看吧，我们每根导线都拧得很紧。(老师检查了一下电路，发现学生连接的电路如图 12)老师：你们的滑动变阻器连接错误，想想到底怎么连接，再重新连接一下。(学生讨论后重新连接如图 13，合上开关后，发现电压表和电流表都正常了)学生：谢谢老师。老师：那就自己继续做吧。问题：13 指出图 12
8、 中的连接错误并给出正确的连接方式。14 按照图 13 进行实验能否达到实验要求，为什么?15 对教师教学行为的优点和不足进行评述。四、教学设计题15 阅读材料，根据要求完成教学设计任务。某高中物理教科书关于“动量守恒定律”一章某节的一个演示实验如图 14 所示：16 这个演示实验可用于什么物理知识的教学?17 用此实验设计一个教学片段，帮助学生理解与该现象相关的物理知识。17 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“分子的热运动 ”的内容标准为：认识分子动理论的基本观点知道其实验依据。材料二 某高中物理教科书“分子的热运动” 一节部分教学内容如下：实际上，
9、就在短短的 30s 内，微粒的运动也是极不规则的。 材料三 教学对象为高中二年级学生，学生已经学习了“ 物体是由大量分子组成的” 等知识。任务：18 简述布朗运动的内容。19 根据上述材料，完成“实验：布朗运动” 学习内容的教学设计，其中包括教学目标、教学重点、教学过程(不少于 300 字)。2016 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】 A【试题解析】 板所带的电荷几乎不变，所以 Q 不变；保持 S 不变，增大 d，由 C=可知，C 减小，由 C= 可知 U 增大，则 变大；保持 d 不变，减小 S，C 减小，由 C= 可
10、知 U 增大，则 变大。故选项 A 正确。2 【正确答案】 D【试题解析】 由匀变速直线运动推论x=aT 2，由 ab=25 m，bc=35 m，cd=45 m，可知x=1 m，aT 2=1 m。设 Oa=x，运动到 a 点时时间为 t，则，解方程组可得 t=2T，x=2 m。答案为D。3 【正确答案】 C【试题解析】 这是必修 2 第七章第八节机械能守恒定律中的演示实验，小球在摆动过程中，重力势能与动能相互转化，在最低点动能最大，之后动能转化为重力势能，小球可运动到同一最大高度。说明了动能和势能之间相互转化，且机械能守恒。4 【正确答案】 B【试题解析】 A、C 项分别是 、 衰变，衰变是原
11、子核的自发变化。D 选项为92235U 的核裂变反应式，B 项是卢瑟福用 粒子轰击氮原子核的反应方程，是人类第一次实现原子核的人工转变。5 【正确答案】 D【试题解析】 在 M和 N间接一低频电源，相当于在 MN 之间加一变频的电场。在上半个周期内，MN 之间的电势差为负，电场方向由 N 指向 M。灯丝受热发射出电子，电子受到由 M 向 N 的电场力，电子不会运动到 M，MM上没有电流。后半个周期，MN 之间的电势差为正，电场方向由 M 指向 N，电子受到由 N 向 M的电场力，电子在电场力作用下运动到 M，电子从 M 流向 M，形成稳定的电流，电流方向从 M到 M。选项 D 正确。6 【正确
12、答案】 B【试题解析】 由图分析可知，双缝干涉产生的条纹间距变大。根据公式x= 可知条纹间距离只与三个因素有关，减小光源到单缝的距离不影响条纹的间距；减小双缝之间的距离即减小 d，条纹间距变大；减小双缝到光源的距离即减小 l，条纹间距变小；换用更高频率的单色光源可知， 减小，条纹间距变小。故本题选择 B选项。7 【正确答案】 D【试题解析】 根据题意可知，原内部装置的气体体积为 05v 0，压强为 P0；向内充入压强为 P0，体积为 15V 0 的空气后，若体积可变，则水上密封的空气的体积为 2V0，压强为 P0；但由于阀门关闭，气体体积恒定 05V 0 不变，所以压强增大。根据理想气体状态方
13、程，温度不变，P(05V 0)=P0(2V0)，故压强增大为 4P0。8 【正确答案】 B【试题解析】 根据楞次定律可知，线圈穿过磁场时，将产生感应电流阻碍磁通量的变化。B 选项中导线绕成交叉的 8 字形圆线圈，刚进入磁场时，左线圈磁通量增加，右线圈磁通量反方向增加，总磁通量不变，线圈巾没有感应电流，将只受重力作用下降。A、D 选项中线圈刚进入磁场时，磁通量增加，产生感应电流阻碍磁通量的增加。C 选项中下线圈刚进入磁场时，磁通量增加，会产生感应电流阻碍其增加；下线圈进入磁场后上线圈刚进磁场时，磁通量反方向增加，同样会产生感应电流阻碍磁通量的增加。出磁场时，跟上述情况类似。因此只有 B 选项中没
14、有受到阻碍作用，最先落地。二、简答题9 【正确答案】 (1)取半径为 r，宽为 dr 的薄圆环，则薄圆环的质量为dm=.2rdr， 为圆盘的面密度。则转动惯量为 J=r2.dm=0Rr2.2rdr= R4 因为= 所以 J= mR2(2)设绳的张力为 T，对物块受力分析，物块加速度为 a，则T=m(ga)即绳对圆盘的作用力为 T=m(ga)由刚体定轴转动定律，M z=J三、案例分析题10 【正确答案】 该习题旨在帮助学生巩固的知识及其要点是：库仑定律及场强的矢量叠加。11 【正确答案】 正确解答：设 CD=r，则 AD=BD=r。 A 点处的点电荷在 D 点处的电场强度为 EA=kQr 2，方
15、向与 x 夹角为 60斜向下； B 点处的点电荷在 D 点处的电场强度为 EB=kQr 2，方向与 x 夹角为 60斜向上； 经过矢量的叠加可知，A、B 两点处点电荷在 D 点产生的合场强为 kQr 2，沿 x 轴正方向。 C 点处的点电荷在 D 点处的电场强度为 EC=kQr 2，沿 x 轴负方向； 则 D 的电场强度为ED=EA+EBE C=0 答：D 点的电场强度为 ED=0。12 【正确答案】 教学思路：首先带领同学们一起回顾库仑定律的公式及适用条件。提出问题，点电荷产生的电场在某一点的方向性；深入引导，多个点电荷在某一点产生的合场强的大小和方向应该如果求解。根据前边学过矢量合成的方法
16、，可以引导学生对多个点电荷产生的合场强进行矢量合成求解。然后拿出原题。分析该同学错误的原因，让大家给出正确答案。最后根据本题，进行变式，进一步巩固库仑定律的应用及多个点电荷产生的合场强的矢量叠加计算。13 【正确答案】 电流表的连线错误，电流表一端连接灯泡，另一端应接在电源负极。14 【正确答案】 图 13 相当于把变阻器串联，并不是电路图中的分压法，不能满足小灯泡两端电压从 0 到 3 V 的变化，不能达到实验要求。15 【正确答案】 优点：该教师有引导学生发现问题的意识，在学生提出问题后，给出了及时的反馈。不足：教师评价方面：教师评价的导向功能和激励功能体现得不明显，教师只是给出了反馈，但
17、是没有引导学生如何再去检查电路：教师角色的把握不当：该教师在学生第二次没有检查出问题之后，就亲自帮他们检查，告诉他们哪里出了问题，在这里，学生发现问题、解决问题的能力并没有得到提高，不利于学生由“学会” 到“会学”的转变学生没有自己的思考，依然是在被动的操作。所以，这里与新课标中强调的“教师是学生学习的组织者、引导者、合作者”相违背。教师内容处理方面：教师帮学生调整后的电路，并不是电路图中的分压法，不能满足小灯泡两端电压从 0 到 3 V 的变化，不能达到实验要求。教师对学生的指导是错误的，使学生形成了错误的理解，违背了物理教学科学性原则，教师的基本知识、基本技能有待提高。四、教学设计题16
18、【正确答案】 动量守恒定律中的反冲现象。17 【正确答案】 教学片段：师：物体间的相互作用除碰撞以外还有另一种方式也比较常见，我们先观察几个实验，看一看它们是否不同于碰撞但属于相互作用。演示实验：释放充了气的气球，气球喷气的同时向前“窜” 。师：刚才这个实验是什么原理?气球是怎么窜出去的?生：喷出的气体与气球的相互作用。师：这种相互作用与碰撞有什么不同?学生讨论、交流后得出：碰撞中两个物体先是分开的，相互作用后可能合为一体，也可能再次分开，而这种相互作用中两个物体本来是一体的，通过相互作用才分开。师：我们把这种相互作用称为反冲运动。为什么静止的物体喷出一部分物体后，另一部分物体会获得速度后退呢
19、?生：因为气体和气球同时受到对方的作用力，所以运动方向相反。另一部分生：因为气球和气体动量守恒，所以它们的速度是相反的。师：非常好，同学们从不同角度解释了这个现象。其实这是反冲现象，一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动。大家思考一下，刚才咱们的演示实验，是否满足以上条件?生：气球原来是静止的。松手的瞬间，喷出的气体与气球的相互作用，属于内力，气球窜出去，气体则沿反方向喷出。满足动量守恒定律，利用了反冲的原理。师生总结：反冲运动满足动量守恒定律的条件：系统不受外力； 系统某一方向不受外力；系统内力远大于外力。18 【正确答案】 悬浮在液体中的固体微粒永不停息的无规则运动叫作布朗运动。19 【正确答案】 教学设计如下：
