1、中学教师资格认定考试（高级物理学科知识与教学能力）模拟试卷 14及答案与解析一、单项选择题1 如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N 两筒间密闭了一定质量的气体，M 可沿 N 的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在 M 向下滑动的过程中( ) 。 （A）外界对气体做功，气体内能增大（B）外界对气体做功，气体内能减小（C）气体对外界做功，气体内能增大（D）气体对外界做功，气体内能减小2 检验天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验的结果如图所示，由此可推知( )。 （A）来自于原子核外的电子（B） 的电离作用最强，是一种电磁波（C） 的电离作用较强，是一种电磁波（D）的电离作
2、用最弱，属于原子核内释放的光子3 如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为 B0。使该线框从静止开始绕过圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率 的大小应为( )。4 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，实线与虚线分别表示 t1=0 和 t2=0.5s(T0.5s) 时的波形。能正确反映 t3=7.5s 时波形的是( )。 5 已知太阳到地球与地球到月球的距离
3、的比值约为 390，月球绕地球旋转的周期约为 27 天。利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为( )。（A）0.2（B） 2（C） 20（D）2006 原子核 92238U 经放射性衰变变为原子核 90234Th，继而经放射性衰变 变为原子核 91234Pa，再经放射性衰变变为原子核 92234U。放射性衰变、 和依次为( )。（A） 衰变、 衰变和 衰变（B） 衰变、 衰变和 衰变（C） 衰变、 衰变和 衰变（D） 衰变、 衰变和 衰变7 一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角 射入，穿过玻璃砖自下表面射出。已知该玻璃对红光的
4、折射率为 1.5。设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为 t1 和 t2，则光线从 0逐渐增大至 90的过程中( )。（A）t 1 始终大于 t2（B） t1 始终小于 t2（C） t1 先大于后小于 t2（D）t 1 先小于后大于 t28 某缓冲装置可抽象成右图所示的简单模型。图中 K1、K 2 为原长相等、劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是( )。 （A）缓冲效果与弹簧的劲度系数无关（B）垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等（C）垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等（D）垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能不发生改变二、简答题9 如图所示，光滑水平面上静置两个小木块 1 和 2，其质
5、量分别为m1=1.0kg、m 2=4.0 kg，它们中间用一根轻质弹簧相连。一颗水平飞行的子弹质量为 m=50.0g，以 v0=500ms 的速度在极短时间内射穿两木块，已知射穿木块 1 后子弹的速度变为原来的 35，射穿木块 2 后子弹的速度变为原来的 15，求： (1)子弹射穿两木块瞬间木块 1 和木块 2 的速度；(2)木块 1 和木块 2 组成的系统运动过程中弹簧的最大弹性势能。10 如图所示，水平放置的平行金属导轨宽 L=0.50m。导轨间接有 R=10 的电阻(其他电阻均不计) ，质量 m=0.20kg 的金属棒 ab 垂直放置在导轨上，整个装置处于B=2.0T、方向竖直向上的匀强
6、磁场中。若棒以初速度 v0=5.0 ms 向右运动，经过t=3.5 s 后，最终停在图中的虚线位置。已知棒与导轨间的动摩擦因数=0.10，g=10ms 2，在此过程中： (1)通过电阻 R 的电量为多少?(2)电阻 R 上产生的电热为多少 ?三、案例分析题11 试题：有三根长度皆为 l=1.00m 的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的 O 点，另一端分别拴有质量皆为 m=1.0010-2kg 的带电小球 A 和B，它们的电量分别为-q 和+q，q=1.0010 -7C。A、B 之间用另一根线连接起来。空间中存在大小为 E=1.00106NC 的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡
7、时A、B 球的位置如图所示。现将 O、B 之间的线烧断，由于有空气阻力，A 、B 球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少?(不计两带电小球间相互作用的静电力， g 取 10ms 2) 上面的题目是 2002 年高考理科综合能力测试压轴题，以电场中两个带电小球的运动命题，涉及力学、静电学的多方面知识，解题时需使用正交分解法、整体法和隔离法等多种方法，且数学运算较复杂，是一道物理学科内综合题，用于全面考查考生综合分析能力、推理判断能力和运用数学工具解题的能力。问题：如果需要在习题课中，以此题为例，通过创设问题情境的方法，指导学生审题方法，你将如何设计问题，
8、以及设计问题的作用是什么?12 下面是高中物理“ 曲线运动速度的方向 ”这一课题的两个教学思路简述。 教学一：列举旋转砂轮上的火星、旋转雨伞上的水滴沿圆周切线飞出的事例，得出曲线运动的速度方向跟曲线相切的结论。 教学二： 上述教学二的教学过程是在教学一的基础上改进的，为了实现物理教学中“过程与方法”目标。 问题：请对比两个教学过程，分析教学二具体改进的内容和对实现“过程与方法”目标的作用。四、教学设计题12 阅读下列材料，完成教学设计。 材料一：某版本高中物理教材“实验：研究平抛运动”一节内容节选。实验：研究平抛运动 在这个实验中，我们首先设法描绘某物体做平抛运动的轨迹，然后通过这个轨迹研究甲
9、抛运动的特点。怎样描出平抛运动的轨迹?后面提供了几种方法供同学们选择。现在假定已经用某种方法得到了一个物体做平抛运动的轨迹(图 5.3-1)，我们看一看可以进行哪些研究。 1判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 在x 轴上作出等距离的几个点 A1，A 2，A 3，把线段 OA1 的长度记为 l，那么OA2=2l，OA 3=3l，。由 A1，A 2，A 3，向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为 M1，M 2，M 3，。如果轨迹的确是一条抛物线，M 1，M 2，M 3，各点的 y 坐标与 x 坐标间的关系应该具有 y=ax2 的形式(a 是一个待定的常量 )。 假定某位同学实验得到的平抛运动的轨迹就是图
10、 5.3-1 所示的曲线。用刻度尺测量某点的 xy两个坐标，例如 M3 的坐标为 x=2.8mm。y=1.9mm，代入 y=ax2 中求出常量a=0.24(可以不写单位)，于是知道了代表这个轨迹的一个可能的关系式式=0.24x 2。 测量其他几个点的 x、y 坐标。怎样通过这些测量值来判断这条曲线是否真的是一条抛物线? 2计算平抛物体的初速度 在后面案例介绍的几种方法中，如果要求不太高，可以忽略空气阻力的作用。这样，抛体在竖直方向只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于 g。它的 y 坐标的变化符合匀加速运动的规律；。于是，在实验得到的平抛运动轨迹图中，测量某点的纵坐标，例如 M3 点的纵
11、坐标 y3(图 5.3-1)，根据这个数据就可以算出抛体下落到这点所用的时间 t3，为了得到抛体的初速度，还需测量什么量?进行怎样的计算? 以下参考案例介绍了描绘平抛物体运动轨迹的几种方法，供选择。同学们也可以根据自己的器材设计别的方法。 参考案例一 利用实验室的斜面小槽等器材装配图 5.3-2 所示的装置。钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下。钢球在空中被平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置。连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。 可以把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球能够碰到笔尖
12、，就说明位置找对了。 参考案例二 如图 5.3-3，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管。其中一根弯成水平。自水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。 水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。 插入瓶中的另一根细管的作用，是保持从喷嘴射出水流的速度，使其不随瓶内水面的下降而减小，这是因为该管上端与空气相遇，A 处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。因此，在水面降到 A 处以前的一段时间内，可以得到稳定的细水柱。 参考案例三 用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹。 数码照相机大多具有摄像功能，每秒拍摄十几
13、帧至几十帧照片。可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。如果用数学课上画函数图象的方格黑板做背景，就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。做一做 用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。一种设计原理如图 5.3-4 所示。物体 A 在做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声红外接收装置 B。B 盒装有 B1、B 2 两个超声 红外接收器，并与计算机相联。B 1、B 2 各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体 A 的距离。从图 5.3-4 可以看出，在这两个距离确定之后
14、，由于B1、B 2 两点的距离是已知的，所以物体 A 的位置也就惟一地确定下来了。计算机可以即时给出 A 的坐标。 图 5.3-5 是按这样的原理制作的一种实验装置(超声红外接收装置 B 的安装位置与原理图 5.3-4 不同)。图 5.3-6 是某次实验中，计算机描出的平抛运动的轨迹。除此之外，计算机还能直接给出平抛运动的初速度等其他物理量。 二维运动传感器，即发射器 A 和接收器 B，还可以用来进行许多有关曲线运动的实验，同学们不妨自己想一想，试一试。材料二：本节所在章的目录如下。 第五章 曲线运动 1曲线运动 2平抛运动 3实验：研究平抛运动 4圆周运动 5向心加速度 6向心力 7生活中的
15、圆周运动根据上述材料，回答下列问题：13 分析本节教学内容的基本特点和在章节中的地位与作用；14 确定本节教学内容的教学目标；15 为本节内容设计一个导入过程并注明设计意图。中学教师资格认定考试（高级物理学科知识与教学能力）模拟试卷 14答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 A【试题解析】 根据热力学第一定律U=Q+W，Q=0，W0，U 0。选 A。2 【正确答案】 D【试题解析】 根据天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验的结果判断，应该是 射线， 是 射线， 是 X 射线，X 射线的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子。所以本题选 D。3 【正确答案】 C【试题解析】 当线圈转动时
16、，O 点左右的两边(长为半径 r)交替切割磁感线，运动情况相同，线圈中的电动势、电流大小恒定。感应电动势为 。若线圈不动磁场变化，依题意有： 。4 【正确答案】 D【试题解析】 由图可知： ，根据特殊点振动法可以判断出选项 D 正确。5 【正确答案】 B【试题解析】 考查万有引力定律的相关公式。由万有引力公式可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为 2。6 【正确答案】 A【试题解析】 根据电荷数守恒和质量数守恒可以写出放射性衰变的方程式：。 即可知选项 A 正确。7 【正确答案】 B【试题解析】 画出光路图(如图)：则有 ，设光通过玻璃的时间为 t，则 。 联立可得 当 n 越大时
17、，t 越大，由于 n 红 n 蓝 ，所以 t1 应始终小于 t2。故 B 正确。8 【正确答案】 B【试题解析】 两弹簧中任一点处的相互作用力均相等，都等于弹簧一端的力，其与劲度系数无关。(只是劲度系数不同，形变量不同)，B 项正确，C 项错误。两弹簧均发生形变，其弹性势能均变化，D 项错误。二、简答题9 【正确答案】 (1)根据动量守恒定律，设穿过瞬间木块 1、2 的速度为 v1，v 2，有mv0=m(35v 0)+m1v1，m(35v 0)=m(15v 0)+m2v2，解得 v1=10(ms) ，v2=2.5(ms)。 (2)整个系统不受到外力的影响，因此当两木块速度相同时此时弹性势能最大
18、，根据动量守恒，设速度相同时木块的速度为 v3，则有m1v1+m2v2=(m1+m2)v3，可知 v3=4(ms)，此时系统减少的动能恰好为系统增加的势能，可知弹簧最大的弹性势能 。10 【正确答案】 (1)根据动量定理， 。 又因为 ，所以 。 (2)电阻 R 上产生的电热。三、案例分析题11 【正确答案】 问题设计如下：问题 1：两个带电小球所受重力和电场力有何特点及关系?答案：两者均为恒力，且大小相等问题 2：题中涉及几个物理状态、几个物理过程?答案：两个状态、一个过程问题 3：题中“ 有空气阻力 ”发生在什么时候?平衡时存在空气阻力吗?答案：小球在运动时才受空气阻力，平衡时不存在空气阻
19、力问题 4：你能判断出新的平衡状态的情景吗?能做出说明或论证吗? 答案：可以将两球看成整体，根据竖直方向受力确定 OA 线必竖直，再隔离+q，根据重力和电场力的关系确定出 AB 线与竖直方向的夹角为 45作用：问题 1 挖掘了本题的隐含条件重力和电场力大小相等，问题 3 解决了疑点 空气阻力的存在与否，问题 2 和问题 4 暗示了解题关键新的平衡状态的确定。在学生回答问题的过程中，既引导了学生积极思考又培养了学生审题方法和审题能力。12 【正确答案】 教学二的设计，在教学一的基础上充实了过程 2、过程 3 和过程5。过程 2 这个实验，除了其任意曲线的轨道具有普遍意义外，让学生体验严谨的实验过
20、程也是设计意图之一。因为实验要记录小球运动的轨迹，要用直尺判断出小球脱离轨道后的运动轨迹是在脱离点的曲线切线上，这就存在着一个如何收集信息和分析、处理信息的问题，它使学生感觉到，一个实验结论的形成并不是草率的。过程 3 是一段简单的理论分析，一方面渗透着物理学的实验和理论两种研究方法的思想，另一方面也渗透极限的概念。对过程 5 的体验活动，有人会提出疑问：“这么简单的概念还需要体验吗?” 这正反映了一部分人头脑中 “体验的目的是为了理解知识”的思想。其实，弄懂知识不是体验的唯一目的。学生用曲线运动速度的概念来审视飞镖的运动，它有利于增强学生理论联系实践的意识，解决许多更复杂的问题往往需要有这种
21、意识，这种意识是难以通过讲授知识的方法来形成的。四、教学设计题13 【正确答案】 本节教学内容的基本特点：本节是学生动手实验，通过学生实验描绘平抛物体运动的轨迹，在此基础上研究平抛运动的特点。由于有很多的实验方案可以选择，这为学生探究提供条件。同时本节涉及很多的物理思想和物理方法，是运动学和动力学知识在平抛运动中的具体应用，可以多方面培养学生的能力，提高学生的科学素养。本节内容在章或单元中的地位：本节是一个重要的学生实验，既是用牛顿定律解决问题的方法第一次在曲线运动中的具体应用，也是上一节中运动的合成与分解方法的延续和应用，由于是学生实验，为培养学生的动手动脑能力和科学素养提供很好的机会，教师
22、应充分重视此节课。 14 【正确答案】 教学目标知识与技能：知道平抛运动的条件和相应的控制方法；知道用实验获得平抛运动轨迹的方法；知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法；知道测量初速度时需要测量的物理量；会推导平抛初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。过程与方法：通过学生设计实验，体会物理问题的探究思想和实验设计思想，了解设计实验的基本方法；会用运动合成与分解的方法分析抛体运动；进一步掌握可以根据物体初速度和受力确定物体的运动规律；体会并理解在平面上应用牛顿定律的方法；学会化曲线为直线的物理思想和方法。情感态度与价值观：鼓励学生去创新和实践，提倡多动脑、动手的创新精神，激发学生创新意识，对学生进
23、行创新意识和创新品德的培养；在探讨实验方案时，不同学生可能有不同的想法，学生的特长和爱好可以充分发挥，让学生体验到提出问题和分析问题的愉悦；培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯；在上一节对平抛运动规律的学习的基础上，通过这一节学生的动手实验，将感性认识和理性思维相结合，使学生获得成功的体验；体会物理之美，仪器之美。15 【正确答案】 导入教师提问：请一位同学描述某次旅游经过的主要地点。学生回忆，进行描述。教师板书学生所述地点图，用粉笔将这些点连起来，得到旅游路线图。小结：两种轨迹图对应两种绘轨迹方法粉笔的完整轨迹和旅游同学的由一系列点
24、得到的旅游路线(轨迹)图。日常生活中还有成长日记，生活日记，森林迷路时做的标记教师：平抛运动在空中一瞬即逝，优美的曲线随即成为历史，没有留下什么具体的可供操作的东西，无法研究平抛运动。要详尽研究平抛运动的特点，必须先得到其运动轨迹。提问：我们如何得到平抛物体的运动轨迹?可以从上述两种留迹法得到启发吗? 请设计实验方案。学生交流讨论，设计实验方案。学生提出的方案可能有以下几种：(1)小球碰铅笔尖法：教材一参考案例 1；(2)细水柱法：教材一参考案例 2；(3)连拍照片法：教材一参考案例 3；(4)用相机延长曝光时间，得到一段轨迹的照片；(5)过纸板小孔法；(6)碰撞实验器，教师介绍仪器；(7)磁
25、粉板留迹法 (完整轨迹) ；教师引导学生分析各个方案：(1)指出各方案的优点和不足；(2)如何改进方案。总结：(1)好的实验设计应兼顾哪些问题? 安全(人身和仪器)、成功率高、仪器简单，操作容易、误差小、效率高，可重复性强等等(2)根据不同方案的分析，结合学校实际条件，选择恰当的方案。(我们用碰撞实验器和细水柱法)设计意图：(1)创设轻松愉快的情境，让学生体会“留迹法“在日常生活中的价值和应用，及其在本节课中的应用，培养学生的发散思维，创新精神；(2)通过让学生讨论交流，培养学生语言表达和分析问题的能力，培养学生合作与交流的能力，质疑精神和坚持原则、求真务实的态度；(3)培养学生对物理问题的探究思想和实验设计思想，让学生了解设计实验的基本方法，以及设计实验的众中选优原则和联系实际的原则。
