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 30及答案与解析一、单项选择题1 竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道，如图所示，抛物线方程是 y=x2，轨道下半部分处在一个水平向外的非匀强磁场中，磁场的上边界是 y=a 的直线(图中虚线所示)，一个小金属环(可视为质点)从抛物线上 y=b(ba)处以速度 v 沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是( )。（A）mgb（B） mgb+ mv2（C） mg(ba)（D）mg(b a)+ mv22 如图所示，xOy 坐标系第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第三象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强
2、度大小均为 B，第二、四象限内没有磁场。一个围成四分之一圆弧形的导体环 Oab，其圆心在原点 O，开始时导体环在第四象限，且导体环两边 Oa、Ob 恰好分别与 x 轴、y 轴重合，从 t=0 时刻开始导体环绕 O 点在 xOy 坐标平面内逆时针匀速转动。规定逆时针方向为电流的正方向，在导体环转动一周的过程中，下列能正确表示环内感应电流 i 随时间 t 变化的图象是( )。3 对以下一些与生活相关的物理现象的说法，你认为正确的是( )。（A）人们手上带的电子表的液晶显示用到了偏振光（B）拍摄玻璃厨窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度（C）无线电波、超声波、光波、X 射线与 射
3、线都是电磁波（D）在利用棱镜全反射中，如果在反射面涂上性能良好的反光物质，在全反射时其反射率会更高4 如图所示，一根足够长的水平滑杆 SS上套有一质量为 m 的光滑金属圆环，在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平木制轨道，且穿过金属圆环的圆心O，现使质量为 M 的条形磁铁以 v0 的水平速度沿轨道向右运动，其中正确的选项是( )。（A）磁铁穿过金属环后，二者将先后停下来（B）圆环可能获得的最大速度为（C）磁铁与圆环系统损失的动能可能为（D）磁铁与圆环系统损失的动能可能为5 如图所示，物体 B 叠放在物体 A 上，A、B 的质量均为肌，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为 的固
4、定斜面 C 匀速下滑，则( )。（A）A 受到斜面的滑动摩擦力大小为 2mgsin（B） A 受到 B 施加的静摩擦力方向沿斜面向上（C） A、B 间没有摩擦力（D）A 与 B 间的动摩擦因数为 =tan6 已知厚度为 d 的无限大带电导体平板，两表面上电荷均匀分布，电荷面密度均为，如图所示，则板外两侧的电场强度的大小为( )。7 一束光强为 I0 的自然光，相继通过三个偏振片 P1、P 2、P 3 后，P 1 和 P3 偏振化方向相互垂直。出射光的光强为 I=I08。若以入射光线为轴，旋转 P2，要使出射光的光强为零，P 2 要转过的角度是 ( )。（A）30（B） 45（C） 60（D）9
5、08 普通高中物理课程标准(实验)规定，高中物理课程由 12 个模块组成，有必修和选修模块其中选修 1-2 模块物理学科知识的主体为( )。（A）电磁学（B）热学（C）力学（D）光学二、简答题9 一小球在弹簧的弹力作用下振动，弹力 F=kx ，而位移 x=Acost，其中，k，A 和 都是常数，求在 t=0 到 t=2 的时间间隔内弹力给予小球的冲量。三、案例分析题9 下面是一道作业题及某学生的解答。 习题：半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为 r、质量为 m 且质量分布均匀的直导体棒 AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心 O，装置的俯视图如图所示。
6、整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向竖直向下，在内圆导轨的 C 点和外圆导轨的 D 点之间接有一阻值为 R 的电阻(图中未画出 )。直导体棒在水平外力作用下以速度 绕 O 逆时针匀速转动、转动过程中始终与导轨保持良好接触，设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 ，导体棒和导轨的电阻均可忽略，重力加速度大小为 g。求： (1)通过电阻 R 的感应电流的方向和大小： (2)外力的功率。 解：(1)导体棒 AB 上的感应电动势的大小为 =Blv=B(2r)(2r)Br(r)=3Br 2根据右手定则，感应电流的方向是从 B 端流向 A 端，因此电阻R 的感应电流的方向是从 C 端流向 D
7、端。由欧姆定律可得通过 R 的感应电流的大小是 I=R=3Br 2R (2)滑动摩擦力所做的功 Wf=fs，其中竖直方向上受力平衡f=N=mg 在 t 时间内导体棒在内、外圆轨道上运动的距离为 s 内 =rt s 外 =2rt 所以克服摩擦力所做的功为 Wf=fs=f(s 内 +s 外 )=3mgrt。 消耗在电阻 R 上的功为WR=I2Rt= 所以外力所做的功为 W=Wf+WR=3mgrt+ 外力的功率为 P=Wt=3mgr+9B 2r42R10 指出作业中的错误并分析错误的原因。11 针对上述错误原因设计一个教学片段，帮助学生正确解决该问题。11 下面是教师在“ 牛顿第一定律 ”一课中，向
8、学生讲解的教学片段。师：前面我们学习了怎样描述运动以及运动的一些规律，但是没有进一步讨论物体为什么会做这种或那种运动，要讨论这个问题，就必须要知道运动和力的关系，那么这节课就一起来探究力和运动的关系。多媒体演示伽利略实验。师：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零时，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。”师：后来，科学家迪卡儿在伽利略的基础上进行了补充：如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。师：最后，伟大的科学家牛顿在前人的基础上进行补充：物体除了运动的以外，还有静止的，那么，静止的物体在没有受到
9、外力作用时，保持什么状态呢?(将保持静止状态)最后教师在学生概括的基础上引导学生进行总结：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。问题：12 对上述课堂实录进行评述。13 针对存在的问题，设计一个改进的教学方案(形式不限，可以是教学思路、教学活动等)。四、教学设计题13 阅读材料，根据要求完成教学设计任务。材料：某高中物理教材“探究碰撞中的不变量”一节有如下演示实验。如图 161-1，A、B 是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使 B 球静止，拉起 A 球，放开后 A 与 B 碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。换成质量相差较多的两个小球，重做以上实验。 任务：14 说明
10、教材所述“ 换成质量相差较多的两个小球，重做以上实验” 的实验设计意图。15 基于该实验，设计一个包含师生交流的教学方案。15 阅读下列材料，完成教学设计。材料一 动能与势能的相互转化物体自由下落或沿光滑斜面滑下时。重力对物体做正功，物体的重力势能减少。减少的重力势能到哪里去了?我们发现，在这些过程中，物体的速度增加了，表示物体的动能增加了。这说明，物体原来的重力势能转化成了动能。原来具有一定速度的物体，由于惯性在空中竖直上升或沿光滑斜面上升，这时重力做负功，物体的速度减小，表示物体的动能减少了。但由于物体的高度增加，它的重力势能增加了。这说明，物体原来具有的动能转化成了重力势能。材料二 在只
11、有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。它是力学中的一条重要定律，是普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。根据上述材料，回答：16 设计一个关于机械能守恒定律内容和条件的教学导入。17 完成材料一部分的教学设计，内容包括学情分析和教学目标。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 30答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 B【试题解析】 因磁场为非匀强磁场，则金属环在抛物线内滑动时总会产生感应电流，消耗机械能，最终停在抛物线的最低点，根据能量守恒定律得损失的机械能为：E=mgb+ mv2，故选 B。2 【正确答案】 D
12、【试题解析】 导体环进入磁场时，磁通量发生变化，形成感应电流，根据右手定则可知，形成顺时针方向的电流，即电流为负值，故 AB 错误。转过 90之后开始出磁场，根据楞次定律可知，磁通量减小，形成逆时针方向的感应电流。转过180后，进入第三象限的磁场，根据楞次定律可知形成逆时针方向的感应电流。转过 270时，开始出磁场，会形成顺时针方向的感应电流，故 D 正确。感应电流大小 I= ，所以导体环匀速转动，会形成大小恒定的感应电流，故选 D。3 【正确答案】 A【试题解析】 人们手上带的电子表的液晶显示用到了偏振光，A 选项正确。拍摄玻璃厨窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度，B
13、选项错误。超声波是机械波不是电磁波，选项 C 错误。与平面镜相比，全反射棱镜的反射率高，几乎可达到 100，且全反射棱镜的反射面不必涂敷任何反光物质，选项D 错误。4 【正确答案】 C【试题解析】 因为磁铁和圆环组成的系统受到的合外力为零，所以满足动量守恒，因为初总动量不为零，所以末总动量一定不为零，故两者不会停下来，A 错误。若最终两者的速度相同，则有 Mv0=(M+m)v，解得 v= ，此时磁铁与圆环系统损失的动能为 ，C 正确，BD 错误。5 【正确答案】 A【试题解析】 对整体分析，将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故 A 受的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为
14、2mgsin，故 A 正确；对 B 受力分析可知，B 受重力、支持力，将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，要使 B 能匀速下滑，受力一定平衡，故 A 对 B 应有沿斜面向上的摩擦力；由牛顿第三定律可知，A 受到 B 的摩擦力应沿斜面向下，故 B、C 错误；由于 AB 间为静摩擦力，无法确定动摩擦因数，故 D 错误。6 【正确答案】 C【试题解析】 在导体平板两表面外侧取两对称平面，做侧面垂直平板的高斯面，根据高斯定理，考虑到两对称平面电场强度相等，且高斯面内电荷为 2S。可得E= 。7 【正确答案】 B【试题解析】 自然光相继通过三个偏振片：I= I0cos2cos2(90)= ，得到=45
15、。故选 B 项。8 【正确答案】 B【试题解析】 本模块涉及热现象及其规律、热与生活、能源与社会发展。B 选项正确。二、简答题9 【正确答案】 根据冲量的定义，可得 dl=Fdt=kAcostdt ，I= 02 (kAcost)dT 积分得冲量为 I= 即在 t=0 到 t=2 的时间间隔内弹力给予小球的冲量为 I= 。三、案例分析题10 【正确答案】 这位学生在用公式 =Blv 求解导体棒产生的感应电动势时，没有认识到导体棒上各点的线速度大小不一致，而用端点处的瞬时速度代入求解，学生对公式 =Blv 所适用的条件没有掌握。另外，在求摩擦力做功时将摩擦力的大小求解错误，原因是学生没有认真的进行
16、受力分析，而是想当然，物理基础知识掌握不扎实。11 【正确答案】 首先，引导学生对该题的物理过程有个清楚的认识。 师：从题目中我们看到导体棒在导轨上做圆周运动，会产生感应电动势吗? 生：会，因为导体棒做切割磁感线运动。 师：那么感应电动势怎么求解呢? 生：用 =Blv 这个公式来求解。 师：这个公式适用的条件是什么呢? 生：导体棒上的速度要均匀一致。 师：很好，那大家看一下这个导体棒上的速度一样吗?如果不一样我们怎么求呢? 生：不一样，可以求导体棒的平均切割速度。 师：对，导体棒的平均切割速度就是 v=，代入公式既可以求出感应电动势和感应电流。 师：接下来我们求外力的功率，首先我们分析一下外力
17、所做的功转化为哪些部分? 生：转化为电阻的焦耳热和克服摩擦力做的功。 师：为了求克服摩擦力所做的功我们首先要知道摩擦力的大小，因而要先进行受力分析。 生：恩，导体棒受到支持力、重力、安培力。 师：在竖直方向上受到内外轨道对它的支持力和自身的重力，即 mg=2FN，所以 FN= 。再利用公式求摩擦力的大小，继而求出摩擦力的功。12 【正确答案】 该教学片段存在以下几个问题：教学方式过于呆板，不利于学生的灵活学习。在教学过程中灌输知识，而不是学生自主研究、合作、启发，不符合新课程改革对于教学方式灵活性的要求。教学内容处理不灵活，教学过程中对于实验的应用不足，仅仅是在开始时简单演示了伽利略的理想实验
18、，没有充分应用实验，不利于增强学生对于物理的学习兴趣，不利于学生对于探究能力的提升。13 【正确答案】 师：前面我们学习了怎样描述运动以及运动的一些规律，但是没有进一步讨论物体为什么会做这种或那种运动，要讨论这个问题，就必须要知道运动和力的关系，那么这节课就一起来探究力和运动的关系。【实验演示 1】教师在桌面上用手推动粉笔盒，从静止开始慢慢向前运动，撤去推力，粉笔盒立即静止。问题引入：物体原来是静止的，现在要让它运动，我们应该怎么办? 停止用力，物体会如何呢?学生：物体受力就会运动，物体不受力就停止。师：力是维持物体运动的原因(亚里士多德观点)。【实验演示 2】推一辆小车，撤去推力，小车没有立
19、即停下。请学生思考原因。师：哪位同学从这次的实验现象中发现了与前面实验现象不同的地方?生 1：小车在不受力的作用时仍移动了一段距离，最后受到阻力的作用还是停下来了。生 2：前面用的是粉笔盒，这次用的是小车。师：看来大家都观察得很仔细，非常好。从实验中我们可以知道：“小车在没有受到力的作用时仍可以移动。”即：物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。这个结论是两千年后的科学家伽利略提出的。这与亚里士多德的观点相矛盾，那么，这里有两个相互矛盾的观点，到底哪个是正确的呢?应用什么办法呢?生：用实验探究法来确定。学生四人一组，相互讨论，设计一个实验来探究“小车移动的距离与阻力大小有什么关系
20、?”最后教师进行总结。学生进行探究活动实验，教师在学生实验过程中巡视各小组的实验情况，对不会的小组进行引导，纠正实验中的错误操作。师：好了，各个小组都完成了实验，并进行了小组讨论和分析，那么现在我们来看看下面几个问题：问题一：三次实验小车最终都静止，为什么?生：小车停下来是因为受到了阻力的作用。师：对，小车因为受到了阻力，速度越来越小，最后停了下来。问题二：三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题?生：说明小车滑动的距离受阻力的影响。师：不错，小车滑动的距离要受阻力的影响，那是怎样影响的呢，来看第三个问题。问题三：小车运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系?生：表面材料越粗糙，产生的阻力越
21、大，小车滑动的距离就越短。师：很好，一次实验告诉我们，表面越光滑，阻力就越小，而小车滑动的距离就越长。通过这三次实验，我们来想象一下，若表面更光滑，那么受到的阻力就更小，小车运动的距离又会是怎样的呢?问题四：若使小车运动时受到的阻力进一步减小。小车运动的距离将变长还是变短?生：若小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长。师：好，根据上面的实验及推理的想象，你们还可以推理出什么结论呢?问题五：小车在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动?生：将永远运动下去。多媒体演示伽利略实验。师：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零时，它的速度将不会减慢将以恒定不变的速度永远
22、运动下去。”师：后来，科学家迪卡儿在伽利略的基础上进行了补充：如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。师：最后，伟大的科学家牛顿在前人的基础上进行补充：物体除了运动的以外，还有静止的，那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢?(将保持静止状态)最后教师在学生概括的基础上引导学生进行总结：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。四、教学设计题14 【正确答案】 实验设计意图：观察两球质量相差比较大时，碰撞后状态的变化。15 【正确答案】 教学方案如下：教师展示以下视频片段或动画：台球正碰、斜碰各一个；
23、火车挂钩过程；粒子加速器中高速运动的粒子撞击靶核过程。 师：刚才大家看到的现象我们称之为碰撞，碰撞是自然界中常见的现象，本节研究的主要现象就是碰撞。 师：下面我们动手做一个碰撞实验，观察碰撞前后哪些物理量发生了变化。 演示实验： 几个单摆小钢球一样大，摆长一样长，竖直悬挂时两球恰好相切，将单摆 A 拉开某一个角度后释放，在最低点与 B 相碰，以下实验中开始将A 拉开的角度均一样大。 第 1 次实验： mA=mB，碰后 A 静止，B向右运动； 第 2 次实验：m Am B，碰后 A、B 均向右运动： 第 3 次实验：mAm B，碰后 A 向左运动， B 向右运动。 师：实验中 A、B 的什么物理
24、量在碰撞前后发生了变化? 这种变化又与什么物理量相关 ? 生讨论后得出： A、B 的速度大小或方向发生了变化，这种变化与质量有关。 师：刚才的碰撞过程中，会不会有什么物理量不发生变化呢? 师：在前面的实验中我们发现，物体碰撞前后速度的变化随质量的不同而不同，那么会不会物体的质量和它的速度组成的一个新的物理量在碰撞中保持不变呢? 那么我们先猜一猜这个新的物理量与物体的质量和速度有什么关系? 学生猜测：可能是 mv，mv 2，m 2v， 等等。 引导学生继续猜想碰撞过程中的不变量可能有哪些。16 【正确答案】 导入新课提出课题 机械能守恒定律。 (板书)力做功的过程也是能量从一种形式转化为另一种形
25、式的过程，物体的动能和势能总和称为机械能例举通过重力或弹力做功，动能与势能相互转化。(展示图片和视频)瀑布(自由落体) ：重力势能动能荡秋千：动能重力势能动能过山车：动能重力势能动能撑杆跳高：动能弹性势能、重力势能动能分析上述各个过程中能量转换及重力、弹力做功的情况(学生描述)。实验：钢球用细绳悬起，请一同学靠近，将钢球偏至同学鼻子处释放，摆回时，观察该同学反应，并让学生分析会不会碰到鼻子。17 【正确答案】 【学情分析】 通过前几节内容的学习，学生知道了重力做功会引起重力势能的变化，弹簧的弹力做功将使弹性势能发生变化，合外力的功将引起物体动能的变化。使学生看到曾在初中阶段学过的一些定性的东西
26、逐渐找到了定量方面的联系，对功能关系的认识加深了，也萌发了继续探究的兴趣。那么，在动能、重力势能和弹性势能都参与转化的过程中，情况又将如何呢?这是学生急待解决的问题。机械能守恒定律的建立已经到了“水到渠成 ”的时候了。从知识发展的线索来看，本节内容，既是对前面几节内容的总结，也是对能量守恒定律的铺垫。通过本节内容的学习，学生对功是能量变化的量度会有更加深刻地理解，也为从不同角度处理力学问题提供了良好的途径。本节内容是本章的重点内容。通过学习，学生不难掌握机械能守恒的表达式和运用机械能守恒定律求解比较简单的问题，但对具体问题中机械能守恒条件是否满足的判断还有一定困难，因此，对机械能守恒定律条件的理解是本节内容的难点。【教学目标】(一)知识与技能1知道什么是机械能，理解物体的动能和势能可以相互转化；2理解机械能守恒定律的内容和适用条件：3会判定具体问题中机械能是否守恒，能运用机械能守恒定律分析实际问题。(二)过程与方法1学习从物理现象分析、推导机械能守恒定律及适用条件的研究方法；2初步掌握运用能量转化和守恒来解释物理现象及分析问题的方法。(三)情感、态度与价值观体会科学探究中的守恒思想，养成探究自然规律的科学态度，领悟机械能守恒规律解决问题的优点，形成科学价值观。
