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 16及答案与解析一、单项选择题1 在对一堂物理课进行评价时，所说的教学效果好，重点体现在( )。（A）教师仪表端庄，举止从容，态度亲切等方面（B）学生思维空间大，学生参与度高，教学目标达成度高等方面（C）教师表述准确，逻辑性强，富有启发性等方面（D）教师授课纲目清楚，设计合理，画图准确等方面2 关于人造地球卫星的第一宇宙速度，下列说法正确的是( )。（A）它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度（B）它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度（C）它是能使卫星进入近地圆形轨道的最大发射速度（D）它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度3 均
2、匀磁场的磁感强度 B 垂直于半径为 r 的圆面。今以该圆周为边线，作一半球面S，则通过 S 面的磁通量的大小为 ( )。（A）2r 2B（B） r2B（C） 0（D）无法确定的量4 不能有效防止静电危害的是( )。（A）油罐车后拖一条铁链接地（B）水泥预制板中装有钢筋（C）用导电橡胶做飞机轮胎（D）增加印染厂空气的湿度5 如图所示，50 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 的水平匀强磁场中，线框面积 S=0.5m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 =200rads 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V，60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断
3、器允许通过的最大电流为 10A，下列说法正确的是( ) 。 （A）中性面位置穿过线框的磁通量为零（B）线框中产生交变电压的有效值为（C）变压器原、副线圈匝数之比为 25:10（D）允许变压器输出的最大功率为 5000W6 理想气体准静态过程的卡诺循环效率的正确表达式为( )。 7 若用衍射光栅准确测定一单色可见光的波长，在下列各种光栅常数的光栅中选用哪一种最好?( )（A）5.010 -1mm（B） 1.010-1mm（C） 1.010-2mm（D）1.010 -3mm8 在a 粒子散射实验， 弗兰克赫兹实验，史特恩 盖拉实验， 反常塞曼效应中，最早直接证实电子存在自旋的是( )。（A）（B）
4、 （C） （D）二、简答题9 如图，质量 m=2kg 的物体静止于水平地面的 A 处，A 、B 间距 L=20m。用大小为 30N、沿水平方向的外力拉此物体，经 t0=2s 拉至 B 处。(已知 cos37=0.8， sin37=0.6。取 g=10ms 2) (1)求物体与地面间的动摩擦因数 ； (2)用大小为 30N，与水平方向成 37的力斜向上拉此物体，使物体从 A 处由静止开始运动并能到达 B 处，求该力作用的最短时间 t。10 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为 L，一端通过导线与阻值为 R 的电阻连接，导轨上放一质量为 m 的金属杆(见图 a)，金属杆与导轨垂直，金属
5、杆与导轨的电阻均忽略不计，导轨所在空间存在着方向竖直向下的匀强磁场，将与导轨平行的水平恒定拉力 F 作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动，当改变拉力的大小时，相对应的金属杆匀速运动时的速度 v 也会变化，v 和 F 的关系如图b 所示。(取重力加速度 g=10ms 2) (1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?(2)若已知 m=0.5 kg，L=三、案例分析题11 某教师在进行“ 平抛物体的运动 ”一节时，导入新课的方法是：要求学生想象从机枪水平射出的子弹的运动轨迹，从而联系到平抛物体的运动。问题：该位教师的新课导入是否存在问题?如果存在，是何种问题? 你如何建议这位教师修正? 如果不存在，请说明
6、理由。11 某教师为考查学生对闭合电路的掌握情况，设计了部分试题进行测试，其中一道试题如下，部分同学选择答案 B、D。 试题：如图所示，用甲、乙、丙三个电动势 E 相同而内阻 r 不同的电源，分别给定值电阻 R 供电。已知甲、乙、丙三个电源的内阻的大小关系是 r1r 2r 3，且 r2=R。则下列说法正确的是( )。 A接在甲电源上时，电源的输出功率最大B接在乙电源上时，电源的输出功率最大 C接在丙电源上时，电源的输出功率最大 D分别接在甲、丙电源上时，两电源的输出功率可能相等针对上述材料，回答下列问题：12 分析学生答题错误的原因；13 要减少此类错误可采取的方法。四、教学设计题14 阅读下
7、列材料，完成教学设计。 材料一：某版本高中物理必修 2 教材“电容器的电容”一节内容节选。电容器的电容 电容器 电容器(capacitor)是一种重要的电学元件，有广泛的应用。在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质电介质空气也是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器。叫做平行板电容器。这两个金属板叫做电容器的极板。实际上，任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。 如图 1.8-1。把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连。两个极板将分别带上等量的异号电荷，这个过程叫做充电。从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后，切断与电源的联系，两个极板上的电荷
8、由于互相吸引而保存下来，两极板间有电场存在。充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。 如图 1.8-2，用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极扳上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电。从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流。放电后，两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量。 电容 充电后电容器的两极板闻有电势差，这个电势差跟电容器所带的电荷量有关。实验表明，一个电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极间的电势差 U，成正比。比值 是一个常量。不同的电容器，这个比值一般是不同的，可见，这个比值表征了电容器储存电荷的特性。 电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极板间的电势差 U 的比值
9、，叫做电容器的电容(capacitance)。用 C 表示电容，则有 上式表示，电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为 1V 时电容器需要带的电荷量，需要电荷量多，表示电容器的电容大。这类似于用不同的容器装水(图 1.8-3)，要使容器中的水深都为1cm，横截面积大的容器需要的水多。可见，电容是表承电容器容纳电荷本领的物理基。 在国际单位制中，电容的单位是法拉(farad)，简称法，符号是 F。如果一个电容器带 1C 的电量时，两极板间的电势差是 1V，这个电容器的电容就是 1F。实际中常用的单位还有微法(F) 和皮法(pF)，它们与法拉的关系是：1F=10 -6F1pF=10-12F
10、平行板电容器的电容 平行板电容器是最简单的，也是最基本的电容器，几乎所有电容器都是平行板电容器的变形，所以我们先研究影响平行板电容器电容的因素。演示 如图 1.8-4，用静电计国潮量已经充电的平行板电容器两极板间的电势差 U， 1保持极板上的电荷量 Q 不变，两极板间的矩离d 也不变，改变两极板的正对面积 S，通过静电计指针的变得知两极板间电势差的变化。根据本节(1)式，由电势差的变化判断电容的变，从而得知电容 C 与正对面积 S 的关系。见图 1.8-4 甲。 2保持极板上的电荷量 Q 不变，两极板的正对面积S 也不变，改变两极板间的距离以通过静电计指针的变化得知两极板间电势差的变化。根据本
11、节(1)式，由电势差的变化判断电容的变化，从而得知电容 C 与两极板间的距离 d 的关系。见图 1.8-4 乙。 3保持 Q、S、d 都不变，在两极板间插入电介质，例如有机玻璃板。通过静电计指针的变化得知两极板间电势差的变化，根据本节(1)式，由电势差的变化判断电容的变化，从而得知两极板间电介质的存在对电容 C 的影响。见图 1.8-4 丙。 理论分析表明，当平行板电容器的两极板间是真空时，电容 C 与极板的正对面积S，极板距离 d 的关系为 式中 k 为静电力常量。 当两极板间充满同种介质时，电容变大为真空时的 r 倍，即 r 是一个常数。与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电棠数(rel
12、ative dielectricconstant)。从上表可以看出，空气的相对介电常数与 1 十分相近。所以在一般性研究中。空气对电容的影响可以忽略。材料二：普通高中物理课程标准(实验)与“电容器的电容” 相关的内容标准。观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。材料三：学习者情况：本节知识对学生是个全新的、陌生的情景，同时学生对本节知识也充满了好奇与期待，学习也很主动，在本节中还配合有物理实验，也会进一步激发学生学习物理的兴趣。根据上述材料，设计本节课程的教学过程。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 16答案与解析一、单项选择题1 【正确答
13、案】 B【试题解析】 在评价一堂物理课时，有多方面的评价标准，从教学效果看，包括：(1)教学目标达成；(2) 学生会学，学习生动，课堂气氛活跃；(3)信息量适度，学生负担合理。2 【正确答案】 A【试题解析】 第一宇宙速度是航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度，A 项正确；B 项中近地轨道中运行的航天器由于引力变小，因此运行的速度要低于第一宇宙速度，B 项不正确；C 项错误，应该是最小速度；椭圆轨道近地点的速度要大于第一宇宙速度，D 项错误。3 【正确答案】 B【试题解析】 半球面在垂直磁场方向上的投影面即为半径 r 的圆，故可知 B 项正确。4 【正确答案】 B【试题解析
14、】 A、C 项的方法都是将静电导入大地，D 项是减少摩擦产生的静电。B 项加入钢筋是水泥预制板强度的保证。5 【正确答案】 B【试题解析】 根据电动势计算公式 ，故 B 项正确。中性面是和磁感线方向垂直的面，此时磁通量最大，故 A 项错误。由灯泡正常工作知道灯泡两端的电压为 220V，因此变压器两边线图之比等于，故 C 项错误，因为电流最大值为 10A，因此允许的最大功率是 ，故 D 项错误。6 【正确答案】 C【试题解析】 卡诺循环：取 1 摩尔理想气体，使它进行下列四个过程： (1)等温膨胀过程：气体从状态 A(P1，V 1，T 1)进行等温膨胀而达到状态 B(P2，V 2，T 1)，在这
15、个过程中气体吸收的热量 Q，全部转化为气体对外所做的功 。 (2)绝热膨胀过程：由状态(P2，V 2，T 1)绝热膨胀到状态 C(P3，V 3，T 2), 其温度恰好下降到低温热源(冷源)的温度，在此过程中有 Q2=0，W 2=Cv(T2-T1)。 (3)等温压缩过程：由状态C(P3，V 3，T 2)压缩到状态 D(P4，V 4，T 2)时 Q3=-W3=。 四个过程组成了一个循环，整个循环外界对系统所做的功为：W=W 1+W2+W3+W4=-(Q1+Q2)= 各个过程中，状态参量之间的关系为：P 1V2=P2V2，P 2V2=P3V3，P 3V3=P4V4，P 4V4=代入得外界所做的功 。
16、由此系统对外界所做的功为 ，系统在整个过程中吸收的热量热机效率：热机对外所做的功与它从高温热源所吸收的热量之比称为热机的效率，用 n 表示，则。7 【正确答案】 D【试题解析】 因为可见光的波长一般在几百纳米的范围，也即 10-4m 左右，而如果要用光栅测量波长，那么光栅常数越接近波长的尺度，光在通过光栅时的衍射现象就越明显，测量就越容易精确，故正确答案为 D。8 【正确答案】 C【试题解析】 1921 年，史特恩和盖拉首次做实验证实了电子自旋的存在，是对原子在外磁场中取向量子化的首次直接观察，是原子物理学中最重要的实验之一，因此 C 项正确。二、简答题9 【正确答案】 (1)物体做匀加速运动
17、：，由牛顿第二定律 F-f=ma，f=30-210=10(N)； 。 (2) 解法 1：用牛顿定律和运动学公式 设F 作用的最短时间为 t，小车先以大小为 a 的加速度匀加速 t 秒，撤去外力后，以大小为 a的加速度匀减速 t秒到达 B 处，速度恰为 0，由牛顿定律得 由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度，因此有 at=at， 解法 2：用动能定理和牛顿定律设力 F 作用的最短时间为 t，相应的位移为 s，物体到达 B 处速度恰为 0，对全过程，由动能定理得 解法3：图像法作出 vt 图像如下图10 【正确答案】 (1)金属杆做加速度逐渐减小的加速运动。 (2)当金属杆匀速运动时，杆中
18、产生的感应电动势为：E=BLv， 回路中的感应电流为： ， 金属杆所受的安培力为： 。 由图像不过原点可知，金属杆受拉力、安培力和摩擦力作用，匀速运动时金属杆的合力为零，因此有：， 由 vF 图像可知直线的斜率：。 (3)vF 图像在横轴上的截距表示金属杆受到的滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小为 f=2 N，所以金属杆与导轨间的动摩擦因数为：。三、案例分析题11 【正确答案】 案例中的导入过程存在问题。教育心理学认为，学生学习的内在要求需在外部因素(如教师的引导、预设的情境)的诱导下才能有效地发生。教师通过演示实验或借助语言唤起学生头脑中的形象，是为了创设一种有利于认知过程的物理情境。但是，情境的
19、创设应符合学生的智力发展的可能性，特别是在学生没有建立起新的认知结构之前，情境应该特征明显。学生受日常生活知识的影响，通常认为从枪筒内射出的子弹是沿直线运动的，无法把子弹的运动轨迹跟曲线联系起来。所以，尽管课题已经导入，但学生头脑中仍然没有形成平抛运动的感性认识，无法理解运动规律的推导过程。修正建议：为了使学生形成鲜明的感性认识，教师可以用射程很小的玩具手枪或直接用手平抛一个物体来演示。至于案例中的问题，可以让学生在学习完平抛运动的知识以后再进行分析。12 【正确答案】 本题正确答案应是 C，学生错选 B、D 的原因可能是看到题目后不加分析，盲目套用 R 外 =r 时，电源输出功率最大这个结论
20、。13 【正确答案】 要减少学生犯该类错误，首先要让学生认识到做物理练习的目的是要掌握解决问题的方法与操作过程，而不应该死记硬背。其次是要认识到解决问题的方法和过程可以相互借鉴、融会贯通，但在借鉴的过程中要分析具体问题的外部环境和内部制约因素，而不能生搬硬套、弄巧成拙。四、教学设计题14 【正确答案】 【教学过程】 一、感知电容器(展示各种各样电容器的图片) (创设情境，引入新课)电容器在我们当今生活中随处可见，如电脑、电视机、收音机等几乎所有电器中都有电容器。 电容器的工作分为充电和放电过程。 放映幻灯片，认识充放电过程的特点。 请学生归纳： 充电：极板带电量 Q 增加。 放电：极板带电量
21、Q 减小。 介绍充电和放电过程中能的相互转化情况，并强调电容器所带的电荷量是指一个极板所带电量的绝对值。 请同学讨论电容器工作的特点，并归纳指正，电容器充电时是将电荷贮存，放电时是将正负电荷中和。 (设计说明：这样让学生更加清楚认识电容器是一种贮存电荷的容器，也是一个储能的元件。) 放映幻灯片：照相机的外置闪光灯，电脑的键盘等都是电容器。 提出问题：电容器储存电荷本领的强弱如何呢?从而引出电容的概念。 二、电容 介绍电容器的电容的定义，并给出电容的定义式，让学生知道这是一种按比值定义物理量的方法。 回忆前面学到过哪些按比值定义的物理量(如 是按比值定义的)，请学生回答，并给予指正和评价。 (设
22、计说明：要让学生知道这是一种定义物理量的方法，让学生对比、归纳地学习物理知识。) 对电容的理解，可以比喻用水桶装水。 提出问题，引导学生思考讨论：电容器带电时有电容，不带电就没有电容。这种说法正确吗? 引导学生思考讨论后，介绍水桶装水时有装水的本领，不装水时也有装水的本领。如同电容器带电时有贮存电荷的本领，不带电时也有贮存电荷的本领。因此电容就是用来描述电容器贮存电荷本领的强弱的，与电容器是否带电无关的。就像不同的水桶需要注入不同的水量才能达到相同的水位一样，不同电容的电容器充电到相同电压需要的电荷量也不同。水桶中的水位随水量的增加而升高，电容器两端的电压随电容器的极板带的电荷量的增加而升高。
23、 (设计说明：通过比喻让学生对电容的物理意义理解更加深刻，比直接介绍式灌输效果更好) 再介绍电容是标量，电容的单位以及单位的换算关系。 (直接通过幻灯片放出) (1)定义：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值，叫作这个电容器的电容。 (2)定义式： (3)单位换算：1F=10 6F=1012pF 三、实验探究电容与哪些因素有关 先介绍静电计的装置，并让学生观察静电计与验电器的区别，弄清楚静电计是干什么用的仪器。 有同学提问：为什么不直接用伏特表测电容器的两极的电压呢?给予正面回答：如果直接用电压表来测量，那么电容器两极板就要放电，正、负电荷会中和，故不能用电压表来测量。 (设计说明：
24、这样创设情境、提出问题、引发思考，经过这样的过程让学生知道静电计的构造及用途。) 开始做这个实验，强调所用的实验方法是控制变量法。请两个同学上讲台，一个同学按书本要求操作，一个同学在近处观察静电计的变化情况，然后再找同学分析、归纳实验结论。最后老师作评价并将实验结论归纳出来。 此实验分为三步，第一步只改变正对面积 S，第二步只改变板间距离 d，第三步在两板插入介质 ，实验结束，要强调该实验受环境影响较大，要注意保持实验环境干燥。 保持 Q 和d 不变，S 越小，电势差 U 越大，表示电容 C 越小。 保持 Q 和 S 不变，d 越大，电势差越大，表示电容 C越小。 插入电介质后，电势差 U 减
25、小，电容 C 增大。综上所得结论 (设计说明：这样让学生自己探究，进一步掌握利用控制变量法的实验方法，同时培养学生认真观察，团结协作的科学精神。) 应用举例： (利用幻灯片直接将题目放出) 例 1：将一个电容为 12pF的平行板电容器接在一个 3V 的电池上。 (1)电容器每个极板所带的电荷量是多少 ? (2)保持与电池的连接，使两极板间的距离减半，每个极板的电荷量是多少? (3)断开与电池的连接后，使两极板之间的距离减半，两极板间的电势差是多少? 讲解分析过程。并在幻灯片上放出正确解答过程。并强调高考中出现的热点问题，可能出现类似的题型，请同学们掌握方法，并归纳电容器的两种接法以及处理方法。 再介绍一下电容器的分类，以及额定电压和击穿电压的概念。
