2018年上半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题及答案(高级中学)

2018 年上半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题及答案（高级中学）注意事项：1．考试时间为120 分钟，满分为150 分。

2．请按规定在答题卡上填涂、作答。

在试卷上作答无效，不予评分。

一、单项选择题（本大题共8小题，每小题5分，共40分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的请用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案字母按要求涂黑。

错选、多选或未选均无分。

1．高中物理某教科书中描述的一个演示实验如图1 所示。

在振幅较小的情况下，通过该实验能初步得出的结论是（）。

图1A．周期与摆球的质量、振幅、摆长均无关B．周期与摆球的质量无关，与振幅和摆长有关C．周期与摆球的质量、振幅均无关，与摆长有关D．周期与摆球的质量、振幅均无关，与摆长的二分之一次方成正比【答案】C。

解析：单摆的周期T=2π√l，因此周期只与摆长有关，与摆球的质量、振幅均无关，A、B 两项错误。

题g目的问题是通过该实验能初步得出的结论，D 项是一个定量关系，通过该实验无法得出，D 项错误。

故本题选C。

2．如图2甲所示，在力传感器下端悬挂一钩码。

某同学手持该传感器，从站立状态下蹲，再从下蹲状态起立回到站立状态，此过程中手和上身保持相对静止。

下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化情况如图2 乙，则起立过程传感器受到的拉力随时间变化情况可能是（）。

【答案】C。

解析：在起立过程中，该同学先向上加速运动，后向上减速运动。

因此加速度先向上，后向下。

可以判断加速度a 向上时，处于超重状态，拉力大于重力，即拉力大于F0；加速度a 向下时，处于失重状态，拉力小于重力，即拉力小于F0。

故本题选C。

3．登上火星是人类的梦想。

若将地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。

根据表1，火星和地球相比，下列叙述正确的是（ ）。

表1A ．火星的公转周期较小B ．火星做圆周运动的加速度较小C ．火星表面的重力加速度较大D ．火星的第一宇宙速度较大 【答案】B 。

解析：根据GMm R 2=m4π2T 2R ，可知T=2π√R 3GM 。

故轨道半径越大，周期越大，即火星的公转周期较大，A 项错误。

根据GMm R 2=ma ，可知a=GMR 2 。

故轨道半径越大，加速度越小，即火星做圆周运动的加速度较小，B 项正确。

根据GM 行m R 行2=ma 行，可知a 行=GM 行R 行2 。

代入地球和火星各自的质量和半径，可得地球的重力加速度的大小约为9.77m/s 2，而火星的重力加速度的大小约为3.69m/s 2，因此地球的重力加速度较大，C 项错误。

第一宇宙速度v =√GM 行R 行，代入地球和火星各自的质量和半径，可得地球的第一宇宙速度的大小约为7.91×103m/s ，火星的第一宇宙速度大小约为3.54×103m/s ，D 项错误。

4．2013 年6 月11 日“神舟十号”顺利升空，标志着我国火箭载人太空飞行有了历史性的突破。

高空实验火箭起飞前，仪器舱内气体的压强p 0=1 atm ，温度t 0=27℃。

在火箭竖直向上加速飞行的过程中，当加速度的大小等于重力加速度g 时，仪器舱内水银气压计示数p=0.6p 0，已知仪器舱是密封的，则此时舱内温度为（ ）。

A ．360K B ．180K C ．16.2℃ D ．32.4℃【答案】A 。

解析：在火箭竖直向上加速飞行的过程中，设水银气压计的底面积为S ，以水银柱为研究对象进行受力分析有p 1S -mg=ma 。

因为a=g ，所以p 1S=2mg 。

以密封舱内气体为研究对象，起飞前，p 0=1 atm ，T 0=273+t 0=300K ；在加速飞行的过程中，p=ρgh=0.6p 0，P 1=2mg S=2ρgh ，所以p 1=1.2p 0=1.2 atm 。

因为仪器舱是密封的，所以P 0T 0=P 1T 1，T1=360K 。

5．某电阻中通有随时间变化的电流i ，按每经过24s 减少一半的规律变化，初始时刻电流为I 0，如图3所示。

该电流的表达式为（ ）。

【答案】D 。

解析：电流从初始时刻的I 0开始变化，每24S 减少一半。

类比原子的衰变规律公式N =N 0e −ln2τt ，其中τ为半衰期。

可知，电流的表达公式为i=I 0e−ln2τt ，即i=I 0e−ln224t 。

A6．如图4 所示，空间存在具有水平边界EF ，方向水平向里的匀强磁场：在距离EF 下方H 处有一正方形线框MNPO ，线框平面的法线方向与磁场方向平行。

将线框以初速度v 0 竖直向上抛出。

若运动过程中MN 始终与EF 平行，MN 在磁场中达到最高点时，OP 未进入磁场。

则线框从开始运动至最高点的过程中，v -t 图像是（ ）。

图4【答案】C。

解析：竖直向上抛出的线框进入磁场前，做竖直上抛运动，其速度减小，v-t 图2像应为倾斜的直线，排除A、B。

线框进入磁场时，MN 切割磁感线，产生感应电动势，MN 内产生指向M 的电流。

设线框的电阻为R，边长为l，根据左手定则可知线框受到竖直向下的安培力，大小为B 2l2vR。

故线框的加速度为a=-(g+B2l2vmR)。

在上升的过程中，速度v减小，所以加速度a 的大小逐渐减小v-t 图像中的斜率表示加速度，C 项正确，D 顶错误。

7．某光栅每厘米有3150 条刻线，用该光栅做衍射实验，则在第五级衍射光谱中可观察到的最大可见光波长为（）。

A．3150Å B．3174Å C．7875Å D．6349Å【答案】D。

解析：由光栅公式(a+b)sinθ=kλ，可知λ=（a+b） sin θK。

当在第五级衍射光谱中可观察到的可见光波长取最大时, sinθ=1。

光栅常数a+b=0.013150m，代入公式解得λ=6349Å。

8．某放射性元素经过11.4 天有34的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（）。

A．3.8 天B．5.7 天C．8.6 天D．11.4 天【答案】B。

解析：由衰变规律公式N=N0e−ln2τt，其中N=14N0，t=11．4 天，代入公式可求得τ=5.7 天。

C二、计算题（本大题共1 小题，20 分）9、球形电容器由两个同心的球壳导体，A、B 组成，如图5 所示。

导体A、B 的半径分别为和R A RA 和R B，且R A<R B，导体A、B 在真空中分别带有电荷+q 和-q，求：(1)导体A、B之间的电场强度;(10分) (2)该电容器的电容。

(10分)三、案例分析题（本大题共2 小题，第10 题20 分，第11 题30 分，共50分）阅读案例，并回答问题。

10．案例：下面为一道物理习题和某同学的解答过程。

问题：（1）简述该习题旨在帮助学生掌握的知识；（4 分）（2）给出该习题的正确解答；（6 分）（3）针对该同学的作业，设计教学片段帮助他解决该问题。

（10 分）【参考答案】（1）该习题旨在帮助学生掌握的知识是开普勒第二定律。

（2）解：卫星做椭圆运动，由开普勒第二定律知，同一卫星在相等的时间内扫过相等的面积。

在时间极短时，面积为S=12R∙v∆t，所以12av a∆t=12bv b∆t，故v av b=ab（3）教学片段：师：因为卫星做椭圆运动，所以万有引力的作用是什么？生：万有引力提供卫星做椭圆运动的向心加速度和切向加速度。

师：所以不能用万有引力等于向心力进行求解。

那么椭圆运动遵循哪个规律呢？生：开普勒第二定律，是指同一卫星在相同时间扫过的面积相等。

师：那么怎样求在极短的Δt 时间内卫星扫过的面积呢？生：S=12R∙v∆t师：大家知道怎么求vb 与va 之比了吗？生：知道了。

因为12av a∆t=12bv b∆t，所以v av b=ab师：非常好！看来大家都掌握了。

11．案例：下面是李老师讲授高中物理“静电现象的应用”一课的教学片段。

李老师：同学们，前面我们已经学习过电荷在电场中会受到力的作用。

由于金属导体中也有电荷，如果把一块金属导体放在电场中，导体中的电荷会怎样呢？大家先看大屏幕（图6），阅读课本中对应的内容，待会儿我们共同来讨论。

（师生阅读、讨论）李老师：同学们，有谁想发表自己的观点？甲同学：金属中有自由电子，在电场力的作用下向左边运动，直至到达金属板的左边为止。

乙同学：金属中的正电荷在电场力，的作用下向右运动，直至到达金属板的右侧为止。

李老师：同学们都说得非常好！正是因为受到外电场力的作用，正负电荷分开，从而在左右两边就出现了正负电荷，我们把这些电荷叫作感应电荷。

我们知道只要有电荷就会产生电场，那么感应电荷产生的场就叫感应电场。

感应电荷的电场方向与外电场方向相反，所以最终合场强为零，这时我们就说静电平衡了。

同学们理解这个过程了吗？同学：理解了。

李老师：接下来我们学习等势面，同学们先阅读课本。

（同学阅读，老师巡视）李老师：有谁能说说什么是等势面吗？丙同学：等势面是电势相等的面。

处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。

丁同学：老师，静电平衡的导体，它的内部还有电荷吗？戊同学：老师我知道，在电场力的作用下，金属中的电荷被分开了，负电荷只能停留在左边，正电荷只能停留在右边，所以中间就没有电荷了。

李老师：回答得非常好！静电平衡后，导体内部就没有净电荷了。

我们继续讨论等势面。

问题：（1）请对李老师教学过程中的不足进行评述；（10 分）（2）指出戊同学回答中存在的问题；（5 分）（3）针对丁、戊同学的问题，设计一个教学片段或教学思路，帮助学生正确理解静电平衡时导体内部电荷的分布问题。

【参考答案】（1）教师的教学方式单一。

李老师仅仅是让学生自由阅读课本，没有采用更多有效的教学方式促进学生学习，无法激发学生的学习兴趣。

教师的评价方式及评价内容存在问题。

对于学生的回答，李老师只回答好或非常好，没有针对学生的回答做出指导性评价。

同时，在学生回答或理解错误时，也没有及时指出。

戊同学对静电平衡的过程理解错误时，老师反而评价学生“回答得非常好”。

教师与学生的互动存在问题。

在学生交流讨论或自由看书时，教师仅仅是巡视，没有给予学生一定的指导，缺乏交流。

（2）静电平衡时不是负电荷全在左边，正电荷全在右边，中间没有电荷。

实际上，在电场力作用下，金属中可以移动的负电荷向左移动，最后呈现的结果是金属左端显负电，同理金属右端显正电。

感应电场与在金属内部的外电场大小相等，方向相反。

（3）教学片段：师：从微观上来说，金属一般由金属原子组成，在原子核外是绕核转动的电子。

金属导电时，是哪一种电荷在移动？生：因此金属导电时，是核外电子在移动，带正电的原子核不能移动。

定向移动的电子形成电流。

师：这位同学理解得很透彻！金属中只有原子的核外电子可以移动。

那么，一块金属在外电场的作用下，内部是哪种电荷在移动？生：负电荷。