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 45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）直线运动（B）圆周运动（C）曲线运动（D）离心运动2 图中三条实线 a、b、c 表示三个等势面。一个带电粒子射入电场后只在电场力作用下沿虚线所示途径由 M 点运动到 N 点，由图可以看出( )。（A）三个等势面的电势关系是 a b c（B）三个等势面的电势关系是 a b c（C）带电粒子在 N 点的动能较小，电势能较大（D）带电粒子在 N 点的动能较大，电势能较小3 如图所示，相互垂直的固定绝缘光滑挡板 PO、
2、QO 竖直放置在重力场中，a、b为两个带有同种电量的小球(可以近似看成点电荷)，当用水平向左作用力，作用于b 时，a、b 紧靠挡板处于静止状态。现若稍改变 F 的大小，使 6 稍向左移动一小段距离，则当 a、b 重新处于静止状态后 ( )。（A）a、b 间电场力增大（B）作用力 F 将增大（C）系统重力势能增加（D）系统的电势能将增加4 某同学分别在距地面不同高度 h1、h 2 处将一小球以大小 v1 和 v2 的水平速度抛出，小球两次落地时的水平位移大小相等，不计空气阻力。则下列结论正确的是( )。（A）两次运动时间相等（B）两次抛出的速度大小相等（C）（D）5 如图所示，在匀强磁场中放一电
3、阻不计的平行光滑金属导轨，导轨跟大线圈 M相接，小闭合线圈在大线圈 M 包围中，导轨上放一根光滑的金属杆 ab，磁感线垂直于导轨所在平面。最初一小段时间 t0 内，金属杆 ab 向右做匀减速直线运动时，小闭合线圈 N 中的电流按下列图中哪一种图线方式变化 ?( )6 大科学工程“ 人造太阳” 主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是 12H+12H 23He+01n，已知 12H 的质量为 20136 u， 23He 的质量为30150 u， 01n 的质量为 10087 u，1 u 相当于 931 MeV。氘核聚变反应中释放的核能约为( ) 。（A）37 MeV（B） 33
4、 MeV（C） 27 MeV（D）093 MeV7 在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有( ) 。（A）改用红光作为入射光，增大双缝到屏的距离（B）改用蓝光作为入射光，增大双缝到屏的距离（C）改用红光作为入射光，减小双缝到屏的距离（D）改用蓝光作为入射光，减小双缝到屏的距离8 如图所示，容器 A、B 各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B 的底部由带有阀门 K 的管道相连，整个装置与外界绝热。原先 A 中水面比 B 中水面高，打开阀门 K 后，A 中的水向 B 中流，最后达到平衡，这个过程中( ) 。（A）
5、大气压力对水做功，水的内能增加（B）水克服大气压力做功，水的内能减小（C）大气压力对水不做功，水的内能不变（D）大气压力对水不做功，水的内能增加二、简答题9 一半径为 R 的半球面，均匀地分布着电荷面密度为 的电荷，则球心处的电场强度是多少?三、案例分析题10 案例： 下面为一道物理试题和某学生的解答过程。 题目：如图所示，质量为m、电量为 g 的带正电物体位于水平有界的匀强电场中，从半径为 r 的 光滑圆弧顶端由静止开始滑下，滑到圆弧底端恰好脱离电场水平飞出。竖直下落距离 h 时，垂直击中倾角为 30的斜面，求电场强度 E 的大小。解：在光滑圆弧轨道上运动过程中，支持力始终与速度方向垂直不做
6、功，只有电场力和重力做功，根据动能定理：水平飞出电场后，物体只受重力，做平抛运动，有vy2=2gh x=Vxt 垂直击中倾角为 30的斜面： 解得 问题： (1)指出此题检测了学生所学的哪些知识点? (2)给出正确的解题过程。 (3)针对学生解题过程中存在的问题，设计一个教学片段，帮助学生解决此类问题。11 案例：下面是某校高中物理“ 磁感应强度 ”一课的教学片段，王老师在讲述了磁感应强度的方向的判定后，来进行“磁感应强度的大小和方向” 的教学，其过程如下：师：演示小磁针处于条形磁铁的不同位置过程，谁能说一下磁场的方向是怎样确定的?生：物理学规定小磁针 N 极受力的方向为磁场方向。师：对，这就
7、是我们所说的磁感应强度的方向。生：我们在初中学习过。师：但是磁感应强度的大小，我们是根据一小段通电导体在磁场中受力的大小来确定的。生：那我们为什么不能用小磁针的受力来确定?师：这个不是今天要讲的内容，你们课下再想吧。我们想一下通电导体所受的磁场力大小跟什么因素有关呢?生：跟通电电流、导体长度、磁场方向有关。师：同学们回答得很好，那我们就通过实验来看一下和这些因素都有哪些关系。若改变通电导线的长度，所受的磁场力会怎么变化。生：通电导线的长度变大，受力变大。师：改变通电电流的大小，所受的磁场力会怎么变化?生：电流越大，磁场力越大。师：通电导线还和导线在磁场中的位置有关，我们现在只研究导线和磁场垂直
8、的情况，总结以上的结论，通电导线受力的大小和导线的长度 L、导线中的电流，是正比例关系吗?生：是，通电导线受力和导线的长度与通电电流的乘积成正比。师：那么正比例系数就是我们所说的磁感应强度的大小问题：(1)对王老师的教学片段进行评述。(2)针对上述教学片段中存在的问题，给出改进后的教学思路。四、教学设计题12 阅读材料，根据要求完成教学设计。 材料：如图所示为高中物理某版本教材“单摆”一节中“单摆是否是简谐运动 ”的探究实验。 演示： 如图 1142，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器向下喷出细细的一束墨水。沿着与摆动方向垂直的方向匀速拖动一张白纸，白纸上的墨迹便画出振动图像(x-t 图
9、像)。注射器的摆动是不是简谐运动? 任务： (1)这个演示实验可用于什么物理知识的教学? (2) 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。13 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导体的电阻的内容要求：通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。 材料二高中物理教科书“ 导体的电阻 ”一节的部分教学内容如下：材料三教学对象为高二学生，已学过欧姆定律及电学基础知识等。 任务： (1)简述电阻定律的内容。 (2)根据上述材料完成实验“ 探究导体电阻与其他影响因素的定量关系”的教学设计。教学设计要求包括：教学目标、教学重难点、教学过程(要求包
10、含有教学环节、教学活动、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 45答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 C【试题解析】 当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。钢球受到的磁场力与运动方向不一致，做曲线运动，故该实验可用于曲线运动的教学。2 【正确答案】 C【试题解析】 物体做曲线运动时，一定受到指向其曲线内侧的力，若物体只受电场力，则电场力一定指向曲线内侧，然后根据电场力做功情况进一步判断动能、电势能的变化情况，或者根据电场线方向判断电势的高低。由于电场线跟等势线互相垂直，所以根据题意可知，带电粒子所受电场力指向曲线内侧，带电
11、粒子从 M 运动到 N 过程中电场力做负功，电势能增加，动能减小，故在 N 点动能小，电势能大，故 C 项正确，D 项错误；由于不知电荷带电的正负，因此无法判断电场线方向，故三个等势面的电势高低无法判断，故 A、B 两项错误。3 【正确答案】 C【试题解析】 对于球 a 而言，原来它受重力、PO 对它水平向右的支持力及 b 对它的电场力，方向在 ba 的连线上，三力平衡，可以看成电场力与支持力的合力与重力相等，当 b 球向左移动时，电场力的方向要发生变化，根据矢量三角形可知，此时电场力与支持力都会变小，A 项错误。对 a、 b 球整体进行分析，由水平方向上受力平衡可得，力 F 的大小等于 PO
12、 对球 a 向右的支持力，因此，作用力 F 将变小，B 项错误。因为电场力减小，故两球间的距离在增大，所以 a 球的重力势能变大，即系统的重力势能增加，C 项正确。两球的距离增大，电场力做正功，故电势能将减小，D 项错误。4 【正确答案】 D【试题解析】 由 知，抛出高度不同，则运动时间不同，A 项错误。因为小球两次落地时的水平位移大小相等，由 x=v0t 知， t 不同，则初速度也不同，B 项错误。因为 ，两次水平位移相同，则 ，C 项错误，D 项正确。5 【正确答案】 A【试题解析】 当金属杆 n6 向右做匀减速直线运动时，在 ab 中产生由 a 到 b 的均匀减小的电流，由楞次定律可知，
13、由于穿过线圈的磁通量均匀减小，故在 N 中产生恒定不变的顺时针方向的感应电流，故本题选 A。6 【正确答案】 B【试题解析】 根据爱因斯坦质能方程E=mc 2 即可求出核反应释放的能量。因氘核聚变的核反应方程为： 12H+12H 23He+01n。核反应过程中的质量亏损为 m=2mH 一(m He+mn)=00035u；释放的核能为E=mc 2=-33 MeV，B 项正确。7 【正确答案】 A【试题解析】 根据 ，红光比黄光波长大，增大双缝到屏的距离即增大 L，均可使干涉条纹的间距增大。8 【正确答案】 D【试题解析】 设大气压为 p，A、B 活塞的表面积分别为 S1 和 S2，打开阀门后 A
14、容器中的水流到 B 容器中，A 容器中的水面下降 H1，B 容器中的水面上升 h2，根据压强与压力的关系及水的流动体积不变的原理，可以推导出。大气压力对 A、B两活塞做功的代数和等于零。但是水的重力势能发生了变化，水的重力势能变小了，根据能量守恒定律可知，水减少的机械能将转化为水的内能。故本题选 D。二、简答题9 【正确答案】 将半球面分成许多无限窄的圆环，圆环带电量为 dq=dS=2rdl，其中 dl=Rd， r=Rsin 故有 dq=.2R2sind。 根据带电圆环在轴线上一点的场强公式，该带电圆环在球心 O 点产生的场强大小为，计算得三、案例分析题10 【正确答案】 (1)本题考查受力分
15、析。圆周运动、平抛运动、动能定理等知识点。(2)正确解题过程： 在光滑圆弧轨道上运动的过程中，支持力始终与速度方向垂直，因此，支持力不做功，只有电场力和重力做功，根据动能定理，有 。水平飞出电场后，物体只受重力作用，做平抛运动，有 vy2=2gh， ，x=v xt 垂直击中倾角为 30的斜面： (3)教学片段： 师：同学们，我们先来分析物体的运动情况，在脱离电场前后，物体分别做什么运动? 生：脱离电场前物体做圆周远动，脱离电场后物体做平抛远动。 师：对，非常好。那么物体做圆周运动时，对物体进行受力分析，物体受到什么力?其中做功的力有哪些? 生：物体做圆周运动时，物体受到重力、电场力和支持力的作
16、用。其中只有重力和电场力做功。 师：支持力为什么不做功呢? 生：支持力与速度方向始终垂直，所以不做功。 师：嗯，很对。只有重力和电场力做功我们可以应用什么公式求解飞出电场的速度呢? 生：动能定理。 师：好。接下来我们分析第二段运动过程。首先物体垂直击中倾角为 30。的斜面，怎么理解? 生：物体的速度方向垂直于斜面或者说位移方向垂直于斜面。 师：物体的速度方向垂直于斜面非常准确，但位移方向也垂直于斜面吗? 大家回想一下，我们讲平抛运动时说速度方向的反向延长线与水平位移的交点与水平位移是什么点? 生：交点为水平位移的中点，速度方向与位移方向不一致。题中所说的应该是速度方向。 师：非常好。大家一定要
17、看清楚题干的描述，仔细分辨平抛运动位移方向与速度方向。还有什么问题吗? 生：没有了。11 【正确答案】 (1)该教师的教学理念不符合新课程改革的教师观，教师要成为学生学习的引导者，采用启发式的教学方法来引导学生积极思考，发现学习。该教师只作为知识的传授者将本节内容按部就班地传授给学生，不注重学生学习的主体作用。对所讲内容没有很好地进行总结、分析，不注重学生的发展。(2)导入上在用实验引入新课的同时要复习电场方向和强弱的表示方法来进行对比，启发学生思考磁场大小和强弱怎么表示。教学评价上对学生提出的问题要进行积极的反馈，可以和全班同学一起思考来解决问题，更能体现师生之间的合作性。在实验探究上，要通
18、过学生亲自动手实验来体现发现学习，真正理解物理规律的来龙去脉。在实验完成后教师要对实验结果进行分析及总结。四、教学设计题12 【正确答案】 (1)这个演示实验可用于探究单摆运动的图像、性质。 (2)师：刚才我们已经学习了单摆的定义，也可以看到单摆摆动时摆球在做振动。那么单摆的这种运动，是不是简谐运动呢?在研究这个问题之前，谁能回想一下什么样的运动是简谐运动呢? 生：如果质点的位移和时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像是正弦曲线，这样的振动叫作简谐振动。 师：很好，这位同学掌握得非常好，我们要判定单摆的摆动是不是正弦曲线。看下面这个实验，细线下边悬挂一个除去柱塞的注射器，注射器能往下喷细
19、细的一束墨水，这样就组成一个近似的单摆。沿与摆动方向垂直的方向匀速拖动一张白纸，用它模拟时间轴，这样就能画出单摆的振动图像。大家仔细观察它的振动图像。 生：单摆的振动图像是正弦。 师：很好，通过这个实验，我们看到振动的图像是正弦曲线。一般来说，只靠观察来判断是不严谨的，我们要研究单摆是不是简谐运动，还需要严密地计算，要看这种振动不是满足简谐振动的性质。谁能说一下简谐振动的性质? 生：简谐振动的回复力为F=-kx。 师：很好，那我们只需要验证在运动的过程中，看回复力是否是 F=-kx，那好大家先对这个运动选取一个普通点(不要是最低点没有代表性)做受力分析，找找看哪一个力是回复力，怎么表示的。 生
20、：重力的切线方向分力，F=mgsin。 师：对，很好。那现在大家讨论下什么情况下可以看作简谐运动。 生：在偏角很小时，摆球对于 O 点的位移 x 的大小，与 角所对应的弧长、与 角所对的弦近似相等，因而 ，所以单撄的回复力为 。13 【正确答案】 (1)同种材料的导体，其电阻 R 与它的长度 l 成正比，与它的横截面积 S 成反比，导体电阻还与构成它的材料有关，这个规律就叫电阻定律。表达式为： ，其中 叫作这种材料的电阻率。 (2)教学设计如下： 探究导体电阻与其他影响因素的定量关系 一、教学目标 1知识与技能 (1)知道电阻定律的内容和表达式，明确表达式中各个量的物理意义。 (2)了解电阻率
21、的概念及一些常见材料的电阻率的数值。 2过程与方法 (1)体会控制变量的科学方法。 (2)在探究影响导体电阻因素的过程中，具有实验、观察、分析、归纳、概括总结能力，在探究过程中，运用实验、类比、比较等研究问题的方法。 3情感、态度与价值观 在探究电阻定律的过程中，学生具有科学探究的兴趣；勇于创新、实事求是的科学态度；坚持真理、勇于修正错误的科学精神。 二、教学重难点 教学重点：知道导体电阻跟哪些因素有关。 教学难点：用控制变量法来探究导体电阻跟哪些因素有关的实验过程。 三、教学过程 1新课引入 师：我们学习了欧姆定律，它的内容是什么呢? 生： 。 师：能不能通过改变电压或电流来改变导体的电阻?
22、 生：不能，因为电阻不是由电压和电流决定的。 师：那么，导体的电阻由哪些因素决定呢? 【设计意图】引导学生在复习知识时察觉到问题的存在，这就是一种问题情境。而后提出：导体的电阻由哪些因素决定?更进一步引发了学生的认知冲突，引发探究热情。 2新课教学 师：(用多媒体显示电炉子和导线并展示实物电炉丝和导线)能不能用电炉丝当输电线使用?为什么? 生：不能，因为电炉丝的电阻太大。 师：通过观察电炉丝和导线实物，猜想两者有哪些不同点。决定电炉丝的电阻比输电线大的因素是什么? (学生讨论 ) 生：形状、长度、材料、横截面积、颜色、温度 师：在上述这些不同点中有些是相互联系的，能否整理归纳? 生：(在老师的
23、引导下进行合并)电阻与长度、横截面积、材料、温度有关系。 【设计意图】这一环节主要是教师提供与实际生活密切联系的感性素材：电炉丝和铜线。学生在观察的基础上大胆猜测导体电阻的可能相关量。通过讨论、分析、归纳，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。 师：下面同学们通过实验来研究电阻与长度、横截面积、材料以及温度的关系。电阻与这么多因素有关，我们如何来研究呢? 生：用控制变量法。 师：在什么实验中也曾经用过这个方法? 生：探究加速度与力、质量的关系时用过。 (控制变量法，渗透科学方法的教育)师：请同学们根据控制变量法的要求设计可行的实验方案，各小组之间可展开讨论。 (学生讨论后各组发表意见并在
24、老师的引导下得出实验方案) 第一，可以在保证电流一定的情况下，电阻丝的长度分别为 l0、2l 0、3l 0、4l 0 时记录电压的关系，从而研究电阻与长度的关系。如图(a)所示。 第二，可以在保证电流一定的情况下，导体的横截面积分别为 S0、2S 0、3S 0、4S 0 时，记录电压的关系，从而研究电阻与横截面积的关系。如图(b)所示。第三，在图(a)中，可以测长度和横截面积都相同的铁丝和合金的电阻，来研究电阻和材料的关系。学生进行实验并将实验数据记录在表 1、表 2、表 3 中。师：(分析总结) 从表格中你能得出什么结论? 生：R 与 l 成正比；R 与 S 成反比；铁的电阻比合金的电阻小，
25、说明电阻和材料有关。 实验结论：(1)R 与 l 成正比。(2)R 与 S 成反比。(3) 电阻与导体的材料有关。 师：引导学生用语言描述得出定律，并予以修正。 生：导体的电阻尺跟它的长度 l 成正比，跟它的横截面积 S 成反比，还与构成它的材料有关。即 。 师：这就是电阻定律，公式中 我们称为电阻率，它的物理意义是什么呢? 引导学生分析：当 l=1m，S=1m 2 时， 的数值就等于这种导体的电阻。因此 反映了材料的导电性能。 越大，导体的导电性能越差。通过教材中列表。学生了解常见材料的电阻率数值。 师：我们研究了电阻跟导体的长度、横截面积、材料的关系，总结出了电阻定律。那么电阻与温度有怎样
26、的关系，如何用实验探究呢? 学生讨论、设计方案。 师生交流，引导学生确定最方便的探究步骤。用多用电表的欧姆挡测白炽灯泡内玻璃柱(去掉玻璃柱上的钨丝)的电阻。学生进行实验，将多用电表的表笔接在玻璃柱的两根导线上，并用酒精灯对玻璃柱加热。学生观察实验现象。 师：大家能看到什么现象呢? 生：电阻越来越小。 师：能不能说电阻随温度的升高而减小呢?请同学们思考，设计实验方案。 启发引导学生总结出实验方案：用多用电表的欧姆挡测不发光的白炽灯的电阻，根据灯泡标定的额定电压、额定电流计算正常发光时的电阻。 学生进行实验并操作、计算结果。 结论：钨丝的电阻随温度的升高而增大。 师：电阻与温度有怎样的关系呢? 生：电阻随温度的变化而变化。导体的电阻随温度的升高而增大，有些材料的电阻随温度升高而减小。例如，部分绝缘体、半导体材料。 3巩固练习 某同学想探究导电溶液是否与金属一样遵从电阻定律，他拿了一根自行车轮胎气门芯用的乳胶管。里面灌满了盐水。两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他测得盐水柱的长度是 30 cm，并测出了盐水柱的电阻等于 R。现握住乳胶管的两端把它拉长，使盐水柱的长度变成 40 cm，如果溶液也遵从电阻定律，此时盐水柱的电阻应该等于多少? 4课堂小结让学生从三方面进行总结：(1)需要掌握的知识点；(2)掌握概念、规律应注意的问题；(3)本节课学到的方法。
