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 40及答案与解析一、单项选择题1 如图所示为某高中物理教科书的一个实验，该实验在物理教学中用于学习的物理知识是( ) 。（A）电磁振荡（B）互感现象（C）自感现象（D）电磁感应2 某核反应方程为 12H+13H 24He+X。已知 12H 的质量为 20136 u， 13H 的质量为3018 u， 24He 的质量为 40026 u，X 的质量为 10087 u。则下列说法中正确的是( )。（A）X 是质子，该反应释放能量（B） X 是中子，该反应释放能量（C） X 是质子，该反应吸收能量（D）X 是中子，该反应吸收能量3 一定质量的
2、理想气体分别在 T1、T 2 温度下发生等温变化，其 p-V 图像如图，T 对应的图线上有 A、B 两点，表示气体的两个状态，则 ( )。（A）T 1 时气体分子的平均动能比 T2 时气体分子的平均动能大（B） A 到 B 的过程中，气体分子的平均动能增加（C） A 到 B 的过程中，气体分子向外界放出热量（D）A 到 B 的过程中，气体分子从外界吸收热量4 质子( 11H)和 粒子( 24He)沿 MN 方向从同一处先后沿垂直于磁场的方向射入两平行平面间的匀强磁场区。已知它们的电荷量之比 q1：q 2=1：2，质量之比m1：m 2=1：4 ，射出磁场时的速率分别为 v1、v 2，通过匀强磁场
3、所需的时间分别为t1、t 2，( 质子、 粒子重力不计 )则( )。（A）v 1：v 2=4：l，t 1：t 2=1：4（B） v1：v 2=1：4，t 1：t 2=1：2（C） v1：v 2=1：2，t 1：t 2=1：1（D）v 1：v 2=2：1，t 1：t 2=4：15 随着我国登月计划的实施，我国宇航员登上月球已不是梦想。假如我国宇航员登上月球并在月球表面附近以初速度 v0 竖直向上抛出一个小球，经过时间后回到出发点，已知月球的半径为 R，万有引力常量为 G，则下列说法正确的是( )。（A）月球的质量为（B）月球表面的重力加速度为（C）宇航员在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的周期为
4、（D）宇航员获得 的速度就可以离开月球绕其表面做匀速圆周运动6 如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为 M，到小环的距离为 L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为 F。小环和物块以速度 v 向右匀速运动小环碰到杆上的钉子 P 后立刻停止，物块向上摆动。整个过程中，物块在夹子中没有滑动。小环和夹子的质量均不计，重力加速度为 g。下列说法正确的是( )。（A）物块向右匀速运动时，绳中的张力等于 2F（B）小环碰到钉子 P 时，绳中的张力大于 2F（C）物块上升的最大高度为（D）速度 v 不能超过7 光滑水平面上质量为 m=1 kg 的物体在水平拉
5、力 F 的作用下从静止开始运动，如图(a)所示，若力 F 随时间的变化情况如下图(b) 所示，则下列说法正确的是( )。（A）拉力在前 2 s 内和后 4 s 内做的功之比为 1： 1（B）拉力在前 2 s 内和后 4 s 内做的功之比为 1：3（C）拉力在 4 s 末和 6 s 末做的功的功率之比为 2：3（D）拉力在前 2 s 内和后 4s 内做的功的功率之比为 1：18 公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是( )。（A）红灯看起来较深，且照亮的水面面积较大（B）红灯看起来较浅，日照亮的水面面积较大（C）红灯看起
6、来较浅，且照亮的水面面积较小（D）红灯看起来较深，且照亮的水面面积较小二、简答题9 一艘正在沿直线行驶的电艇，在发动机关闭后，其加速度方向与速度方向相反，大小与速度平方成正比，即 a=-kv2，式中 k 为常数。试求电艇在关闭发动机后又行驶距离 x 时的速度，设 v0 是发动机关闭时的速度。三、案例分析题10 案例： 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。整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向
7、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)=3Br2 根据右手定则，感应电流的方向是从 B 端流向 A 端，因此电阻尺的感应电流的方向是从 C 端流向 D 端。由欧姆定律可得通过 R 的感应电流的大小是(2)滑
8、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 上的功为所以外力所做的功为 外力的功率为 (1)指出此道试题检测了学生所学的哪些知识点。 (2)指出作业中的错误并分析错误的原因。 (3)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 案例：教师：同学们，今天我们先一起来看一段汽车大赛的视频，尤其要注意汽车在转弯时的情景。教师开始播放视频。教师：这段视频精彩吗?谁知道这是什么比赛吗?学生：
9、精彩，汽车都飞起来了。教师：这个汽车比赛的名字叫作 F1。Fl 就是 Formula One 的缩写，中文叫一级方程式赛车。以共同的方程式(规则限制)所造出来的车就称为方程式赛车，而其中等级最高者就属 F1，F1 在现今赛车领域所代表的地位就犹如奥运会或是世界杯足球赛。目前 F1 共有 10 支参赛队伍，每场比赛最多只有 20 位车手上场，每年规划16 至 17 站的比赛，通常在三月中旬开跑，十月底结束赛季。有没有人长大想当赛车手啊?学生纷纷举手。教师：看来大家都很勇敢啊!大家刚才都看到在汽车转弯的时候发生了什么?教师将视频暂停在赛车转弯发生离心现象的位置。学生：汽车快飞起来了。教师：这就是我
10、们今天要讲的内容离心现象。其实，不仅是赛车，在生活中也会经常见到离心现象。大家有什么例子可以分享下吗?学生：汽车拐弯，洗衣机。教师：嗯，很好。棉花糖大家都吃过吧，其实制作棉花糖也是一个典型的例子。教师播放制作棉花糖过程的视频。教师：同学们，我们列举了这么多实例。、谁能总结什么叫离心现象呢?学生：离心现象指做圆周运动的物体在某种情况下会脱离圆周做离开圆心的运动的现象。教师板书离心现象。教师：总结得很到位，那么离心现象产生的原因是什么呢?问题：(1)对教师的教学进行评价。(2)以教师的导入为开头设计教学片段，指导学生理解离心运动产生的原因。四、教学设计题12 下面是某高中物理教材重力势能的一节中关
11、于物体沿不同路径下落时重力做的功的实验示意图。任务：(1)重力势能这节课在教材中的作用。(2)基于以上实验，设计一个师生交流的教学方案。13 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)中关于“库仑定律 ”的内容要求是： “知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。” 材料二高中物理某教科书中关于“ 库仑定律”的实验设计如下：材料三教学对象为高二学生，已学过静电场的知识点。 任务： (1)在上述实验中用到了什么特殊的实验方法? 请列举至少两个用到这种方法的其他实验。(2)根据上
12、述材料，完成“电荷间作用力的大小跟距离、电荷量的关系” 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(要求含有教师活动、学生活动、设计意图，可以采用表格式或叙述式)等。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 40答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 C【试题解析】 由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫作自感现象。电路中的线圈 L 是发生自感现象的关键。2 【正确答案】 B【试题解析】 根据质量数和质子数守恒，X 的质量数为 2+34=1，X 的质子数为 1+1 一 2=0，所以 X 为中子， A、C 两项错误。核反应前后质量差为20136u+301
13、8u 一 40026 u 一 10087 u=00203u ，故该反应有质量亏损。释放能量，D 项错误，B 项正确。3 【正确答案】 D【试题解析】 温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，根据，V 相同时，P 越大，T 越大，故 T2T 1，所以 T1 时气体分子的平均动能小于 T2 时气体分子的平均动能，A 项错误。从 A 到 B 过程中，温度不变，气体分子的平均动能不变，B 项错误。A 到 B 过程中，体积变大，气体对外做功，温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律U=W+Q ，气体一定从外界吸热，C 项错误，D 项正确。4 【正确答案】 A【试题解析】 粒子在磁场中做匀速
14、圆周运动，根据图像可知，运动半径R1：R 2=2：1，根据洛伦兹力提供向心力有， ，带入已知数据，得 v1：v 2=4：1。又因为 ，所以 t1：t 2=1：4，A 项正确。5 【正确答案】 D【试题解析】 小球在月球表面做竖直上抛运动，根据匀变速运动规律得，B 项错误。物体在月球表面上时，由重力等于万有引力得，A 项错误。由万有引力提供向心力有，C 项错误。宇航员离开月球表面围绕月球做圆周运动至少应获得的速度为月球的第一宇宙速度，由，D 项正确。6 【正确答案】 D【试题解析】 物块向右匀速运动，夹子与物块处于平衡状态，绳的张力等于 Mg，与 2F 的大小关系不确定，A 项错误。小环碰到钉子
15、 P 时，物块 M 做圆周运动，在最低点时拉力与重力的合力提供向心力，因此绳中的张力大于 Mg，与 2F 的大小关系不确定，B 项错误。根据机械能守恒定律，减小的动能转化为重力势能则有mv2=mgh，则物块上升的最大高度为 ，C 项错误。夹子对物体的最大静摩擦力为 2F，根据牛顿第二定律。对物块受力分析有，D 项正确。7 【正确答案】 B【试题解析】 由加速度公式 与图像可知，在 02s 内，加速度 a1 等于 4 ms 2，在 26 s 内，加速度 a2 等于 2 ms 2。拉力在前 2s 内的位移s1= a1t12= 4 ms 2(2s)2=8 m，在 26s 内的位移 s2=v0t2+
16、a2t22=4 ms 22s4 s+ 2 ms 2(4s)2=48 m。则拉力在前 2 s 内做功 W1=F1s1=4 N8 m=32J。在后 4 s 内做功 W2=F2s2=2N48m=96 J。所以 W1：W 2= =1：3，A 项错误，B 项正确。4s 末的速度 v4=a1t1+a2t3=4 ms 22s+2ms 22s=12ms ，6 s 末的速度v6=a1t1+a2t2=4ms 22s+2ms 24 s=16ms， ，C 项错误。拉力在前 2s 内做功的功率 ，后 4 s 内做功的功率为，D 项错误。8 【正确答案】 A【试题解析】 光源在水中视深为 ，因为红光的折射率比紫光的小，则
17、红灯看起来比较深。根据 及折射率大小关系知，红光发生全反射的临界角最大，其照在水面产生的圆的半径大，则被照亮的水面面积比较大，A 项正确。二、简答题9 【正确答案】 v=v0e-kx三、案例分析题10 【正确答案】 (1)本题考查闭合电路的感应电动势、感应电流、欧姆定律、做功。(2)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地进行受力分析，物理基础知识掌握不扎实。 (3)首先，引导学生对该题的物理过程进
18、行梳理。 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 ，代入公式即可求出感应电动势和感应电流。 师：接下来我们求外力的功率，首先我们分析外力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
19、道摩擦力的大小，因而要先进行受力分析。 生：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 。再利用公式求摩擦力的大小，进而求出摩擦力的功。11 【正确答案】 (1)教师的教学符合新课程倡导的理念。例如，教师应用“汽车一级方程式大赛” 的视频引入新课，充满激情的音乐和动感的画面激发了学生的学习兴趣，从而顺利引入离心现象；在其他实例的辅助下，成功帮助学生总结出离心现象的概念。此外，教师注重对学生的学习兴趣、自主学习能力以及合作精神的培养。教师运用的教学资源也非常丰富。丰富的教学资源不仅有利于学生对物理概念和规律的理解，也有利于增加学
20、生的体验和提高学习兴趣。(2)教师拿出一块吸足水的海绵并提问：如何去掉海绵里的水?学生：捏它、用力甩它、让海绵做圆周运动教师：好!如果我们用让海绵做圆周运动的方法，怎样才能让海绵里的水尽快甩掉呢?大家讨论一下 ?学生经过讨论，提出先控制转速不变，观察是半径长的容易把水甩掉还是半径短的容易把水甩掉? 保持半径不变，观察是转速快的容易把水甩掉还是转速慢的容易把水甩掉?教师按照学生所说操作实验，首先控制转速不变转 10 秒，观察两块半径长短不等的海绵的脱水情况，发现半径长的脱水多；然后取两块半径一致、吸水量一致的海绵，在不同转速下转动，并观察到转速快的脱水多。教师提问，学生总结实验结论。学生：海绵块
21、的转速越快，半径越长，水越容易甩掉。教师：若水不做圆周运动，往外跑呢?大家分析下。学生：因为惯性，向心力太小拉不住水等。教师：我来给大家总结一下。做圆周运动的物体，由于自身的惯性，总有沿着圆周的切线方向飞离的倾向，它之所以没有飞出去，是因为向心力拉着它。但当向心力不足或失去向心力时，物体无法做圆周运动就会飞离圆周，做离心运动。大家明白了吗?学生：明白了。教师：那大家能解释车拐弯，洗衣机脱水和制作棉花糖的现象了吗?学生：汽车拐弯，人具有惯性，摩擦力和拉力小于所需摩擦力时就会飞出去。洗衣机通过加大转速来甩于衣服。棉花糖也是加大转速使糖发生离心现象。四、教学设计题12 【正确答案】 (1)重力势能这
22、节课是学生第一次定量地研究能量，它的学习将会对后来动能、机械能的学习产生影响，也是学生第一次通过功能关系来定义能量，通过这节课的学习，可以让学生明白功是能量转化的量度所表达的物理含义。 (2)师：观察这三幅图，同学们先独立推导这几种情况下重力所做的功。 生：嗯。利用功的表达式就可以求解。 学生做完后教师提出问题。 师：比较容易做的是哪一种情况? 生：第一种和第二种。 师：为什么这两个容易求解呢? 生：这两种情况重力方向上的位移容易求解。 师：那么这两个问题的答案是什么呢? 生：mgh 1 一mgh2。 师：我们大胆猜想一下第三个图中重力所做的功和前两个是否相等呢 ? 生：有可能相等。 师：我们
23、来验证一下我们的猜想。第三幅图的困难在哪里? 生：下落时所走的路径是曲线。 师：那么我们怎么解决这个难点呢?对于曲线我们可以怎么处理? 生：可以把曲线分成很多小段。然后求和。 师：是这样的，分成很多小段，就可以把它看成直线再求解是不是就简单了，那么大家按这个方法求出后结果是怎样的? 生：还是 mgh1 一 mgh2。 师：这三者情况重力做的功是相同的，这说明了什么问题呢? 生：重力做功与路径无关。13 【正确答案】 (1)控制变量法：在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同因素的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之
24、间的关系。如：研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系；研究压力的作用效果(压强)与压力和受压面积的关系；研究合外力与质量和加速度之间的关系等。 (2)教学设计 一、教学目标 知识与技能：了解定性实验探究与理论探究库仑定律建立的过程。 过程与方法：通过定性实验，形成观察、总结的能力。 情感态度与价值观：提升与他人交流合作的能力，提高理论与实践相结合的意识。 二、教学重难点 通过控制变量法探究力的大小与距离、电荷量之间的关系。 三、教学过程 (一)引入新课 教师演示实验：让气球在头发上摩擦起电，靠近易拉罐，让学生观察现象。接下来，让学生比赛，看谁可以在不接触易拉罐的情况下让它移动最远的距离。 学生
25、观察现象：易拉罐被橡胶棒、玻璃棒吸引滚动起来了。 【设计意图】通过直观现象让学生感受电荷之间存在的相互作用，活动一方面增加学生的学习兴趣，另一方面为下面研究相互作用力的大小与什么因素有关打下基础。 (二)新课教学 1实验准备 提出问题 1：影响电荷问相互作用力的因素是什么? 学生猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等有关。 【设计意图】让学生带着疑问进入接下来的学习中，实验更有针对性。 提出问题 2：当有多种因素影响被研究的物理量时，应该采取什么方法来进行研究? 学生回答：控制变量法 提出问题 3：你想选取哪些实验器材? 学生讨论后选择：球形导体，两个自制的带细线泡沫小球，铁
26、架台，细线、橡胶棒。提出问题 4：如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观的展示出来? 学生：比较悬线偏角的大小 【设计意图】实验前明确实验方法和实验中需要测量和重点观察的现象，目标更加明确，为学生铺设一个思维的台阶，降低他们思考的难度。 2学生进行实验操作 细线一端挂着两个泡沫小球 A、B ，用摩擦起电的橡胶棒接触其中一个小球 A，然后把 A 小球与 B 小球接触，细线偏离竖直方向一个角度 。 【设计意图】为了让小球偏角更加明显，选择质量较小的泡沫小球作为实验材料。 保持电量 q 一定，研究相互作用力 F 与距离 r 的关系。将泡沫小球 B 逐渐远离 A，观察偏角。 保持距离 r 一定，研究相互作用力 F 与电荷量 Q 的关系。再把橡胶棒与小球 A 接触，增加小球 A 电量，观察偏角。 3学生观察、记录并得出结论 先画受力图，如果 B 对 A 的力是水平的，则 F 电 =mgtan，如果 越大，则 F 电越大，这样可以通过 的变化来判断 F 电 的变化。 定性实验结论： 电量 q一定，距离 r 越小，偏角越大。作用力 F 越大。 距离 r 一定，电量 q 增加，偏角变大，作用力 F 越大。 实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气。
