2018年下半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题(高级中学)试卷真题及答案(完整版)

机密☆启用姓名准考证号2018年下半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题（高级中学）—1—2018年下半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题（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.图1所示为中学物理教学常用的一个演示实验示意图。用不同数量的小球（可选用豆粒、玻璃球、钢球等），分别从不同高度连续倒在秤盘上，观察指针的摆动情况。该实验通常用于帮助学生理解的物理知识是（）。图1A.气体的压强B.机械能守恒C.动量守恒D.功能原理2.有些球类比赛在开赛前用猜硬币正反面的方法来决定谁先开球。如图2所示，若裁判员以5.00m/s的速度竖直向上抛出硬币，不考虑空气阻力，则该硬币能上升的最大高度约为（）。图2A.1.27mB.1.35mC.1.40mD.1.54m—2—3.图3所示是某种安检门的工作原理示意图，可以检测是否携带金属物品通过安检门。门框绕有线圈，闭合电键后，当金属物体通过线圈时，电路中电流发生变化，而非金属物体靠近时则对电路中的电流没有影响。其工作原理是（）。图3A.电流的磁效应B.电磁感应现象C.闭合电路欧姆定律D.磁场对电流有力的作用4.如图4所示，玻璃管内封闭了一定质量的气体，气柱长度为l，管内外水银面高度差为h。若温度保持不变，把玻璃管稍向下压一段距离，则（）。图4A.h、l均变大B.h、l均变小C.h变大，l变小D.h变小，l变大5.下面的各种核反应中能产生中子的是（）。A.用γ光子轰击的26Mg，生成物之一为26Na1211B.用α粒子轰击14N，生成物之一为17O78C.用质子轰击7Li，生成物之一为8Be34D.用α粒子轰击7Li，生成物之一为10B356.如图5所示，将水平匀强电场中质量可忽略的带电小球M和N，分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置后，同时释放，M、N均保持静止，则（）。图5A.M的带电量比N的大B.M带正电荷、N带负电荷—3—C.移动过程中匀强电场对M做负功D.移动过程中匀强电场对N做正功7.如图6所示，一束单色光由空气以45°角射入厚度为d的长方形玻璃砖，入射点与出射点的水平距离为s。若所有的光线只在两水平界面发生折射与反射，则下列叙述正确的是（）。图6A.玻璃砖的折射率为dsB.玻璃砖的折射率为姨d2+s2sC.经两界面反射而返回原空气入射区的光线会互相平行D.若增大入射角，则会在入射区的界面发生全反射8.在光滑水平面上，有三个质量分别为m、2m及2m的物块a、b和c，其中c连接一质量可忽略的理想弹簧，如图7所示。初始时，b、c静止，a以速度v与b碰撞。若三物块间的碰撞可视为一维弹性碰撞，则碰撞后c的最大速率是（）。A.1vB.2图7vC.1vD.2v5523二、计算题（本大题1小题，20分）9.如图8所示，水平面上固定有一间距为l的平行、光滑长直导轨，其上放有质量为m的金属杆，导轨的一端连接电阻R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直地通过导轨平面。当金属杆以初速度v0，且始终保持与导轨垂直地向右运动时，用微积分的方法求：图8—4—（1）金属杆能够运动的距离x；（10分）（2）该过程中电流通过电阻所做的功。（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：下面为某同学对一道物理习题的解答。题目：运动员在练习跳板跳水时，将跳板压到最低点C，跳板将运动员竖直向上弹到最高点A后，运动员做自由落体运动。运动员质量m=60kg，取g=10m/s2,最高点A、跳板的水平点B、最低点C和水面之间的竖直距离如图9所示。求：图9（1）跳板被压缩到最低点C时具有的弹性势能；（2）运动员入水时的速度大小。解：（1）取B点所在平面为参考平面，由机械能守恒定律，有：mghB=Ep+mghC则Ep=mg（hB-hC）=60×10×（3-0.4）=1560J。—5—（2）由机械能守恒定律，有：mgh=1mv2B2则v2=2ghB=2×10×3=600得v=姨600=10姨6m/s。答：跳板被压缩到最低点C时具有的弹性势能为1560J，运动员入水时的速度大小为10姨6m/s。问题：（1）指出这道习题能检测学生所学的知识点。（4分）（2）给出题目的正确解答。（6分）（3）针对学生解答存在的问题，设计一个教学片段或思路，帮助学生解决此类问题。（10分）—6—11.案例：某老师在进行“测定电池的电动势和内阻”的实验教学时，希望通过对实验原理、电路连接以及数据处理的讨论，提高学生实验探究能力。下面是该老师教学过程的3个环节：环节1：讲述实验原理，要求学生在不翻阅教科书的情况下，根据实验原理设计测量电路图，引导学生讨论存在问题，绘制出正确的电路图。其中，学生甲绘制的运用E=U+Ir测定电池电动势和内阻的电路图如图10所示。环节2：引导学生讨论、分析连接电路存在的问题，正确连接电路。图11为老师展示的学生乙根据E=U+Ir测定电池电动势和内阻的原理连接的电路。环节3：讲解与讨论相结合，学习利用U-I图像求出电源电动势E和内阻r的方法。问题：图10图11（1）指出学生甲绘制的电路图存在的问题，画出正确的电路图。（6分）（2）设计一个教学过程，了解学生乙的想法，引导学生讨论并正确连接电路。（15分）—7—（3）简述利用U-I图像求出电源电动势E和内电阻r的教学思路。（9分）四、教学设计题（本题共2小题，第12题12分，第13题28分，共40分）12.阅读材料，根据要求完成教学设计。材料图12所示为高中物理某教科书“光”一章某节中用酒精灯、肥皂膜做薄膜干涉实验。图12任务：设计一个教学片段，向学生介绍薄膜干涉实验现象与原理。（12分）—8—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（2017年版）》关于“静电现象”的内容标准为：“通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型和电核守恒的知识分析静电现象。”材料二高中物理某教科书“静电现象的应用”一节的部分内容。演示研究静电平衡时导体内部的电荷如图1.7-2所示，取两个验电器A和B，在B上装一个几乎封闭的空心金属筒C（历史上把它叫做法拉第圆筒），使B和C带电，A不带电。D是带有绝缘柄的金属小球，使D跟C的外部接触，再让D跟A的金属球接触；这样操作若干次，观察A的箔片的变化（图1.7-2甲）。图1.7-2研究静电平衡时导体内部的电荷重复上述操作，不过这一次让D在C的内表面与A之间反复接触，观察A的箔片的变化（图1.7-2乙）。金属筒C的开口很小，其内表面可以认为就是导体的内部。通过这个实验，关于导体内部与外表面的电荷分布，你能得出什么结论？材料三教学对象为高中二年级学生，已学过电场、静电平衡状态等知识。任务：（1）简述什么是静电平衡状态。（4分）—9—（2）根据上述材料，完成“研究静电平衡时导体内部的电荷”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（要求含有教学环节、教学活动、设计意图等）。（24分）—10—12018年下半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题（高级中学）参考答案及解析一、单项选择题1.【答案】A。解析：本实验是用小球做气体分子的模型，演示气体压强产生的机理。不同高度落下的小球模拟具有不同平均动能的气体分子；不同数量的小球模拟不同密集程度的气体分子。实验说明气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关。2.【答案】A。解析：硬币向上抛出后做匀减速直线运动，末速度为零，重力加速度g≈9.8m/s2。根据位移公式，最大高度h=v22g≈1.27m。3.【答案】B。解析：当金属物靠近探测器的线圈时，金属物体会产生涡流，而金属中的涡流产生的磁场又引起线圈中的磁通量发生变化，影响线圈中的电流，从而使电流表示数发生变化。故探测器采用了电磁感应原理。故本题选B。4.【答案】B。解析：先假设气柱长度不变，即l不变h减小，被封闭的气体体积不变，水银柱高度变小。管内气体压强p1=p0-p水银，p1增大，管内气体体积减小，l必须变小才能重新获得平衡，故h减小，l也要减小。B项正确。5.【答案】D。解析：根据质量数与质子数守恒可知，A项的核反应产生的是正电子0e；B项的核反应产生的是质子1H；C项的核反应产生的是光子；D项的核反应产生的是中子1n。106.【答案】C。解析：因为M、N在匀强电场中均处于静止状态，M、N均受力平衡。只有M带负电荷，N带正电荷时，M、N受力才可能都平衡。B项错误。M、N的受力大小满足EqM=EqN，则可知M、N带电量相等。A项错误。因为M带负电荷，故在移动过程中匀强电场对M做负功。C项正确。因为N带正电，故在移动过程中匀强电场对N做负功。D项错误。7.【答案】C。解析：根据折射定律n1=sinθ2可知，玻璃砖的折射率为姨2（d2+s2）。A、B两项错误。根据折射n2sinθ12s定律和反射定律可知，入射光折射进入玻璃砖，通过第二界面进行反射，最后折射到入射区。这四条光线关于第二界面的反射法线对称。所以返回原空气入射区的光线与第一界面右侧成45°角，与入射光线经过第一界面反射的光线平行。C项正确。全发射发生的条件包括：①由光密介质射入光疏介质；②入射角大于等于全反射角。D项的条件不满足①。D项错误。8.【答案】D。解析：a与b作用的过程中水平方向的动量守恒，根据动量守恒定律和机械能守恒定律即可求出a与b碰撞之后a的速度v1，b的速度v2，且v1≤v2。以向右为正，由动量守恒：mv=mv1+mv2①。由于发生的是弹性碰撞，总动能不变，所以：1mv2=1mv2+1·2mv2②。联立①②可得：v=-1v，v=2v或v=v，v=0（舍去）。a与22122132312b碰撞之后，b、c以及弹簧组成的系统水平方向动量守恒。当弹簧压缩量最大时b、c达到共同速度，而当弹簧由压缩状态恢复为原长时b与c速度发生交换，即b的速率为0，c的速率为2v。D项正确。3二、计算题9.【参考答案】金属杆切割磁感线，产生感应电流并受到向左的安培力。根据E=Blv，F=BIl，I=E可知，F=B2l2v。RR根据牛顿第二定律可知，a=-F=-B2l2v。根据a=dv=dvdxdvmRmB2l2vRmdtdxdt=vdx=-Rm可知，dx=-B2l2dv。—11—00乙0故乙dx=乙-Rmdv，x=乙Rm0-RmvRmB2l2-dv=0-vB2l2B2l20=B2l2v0。（2）电流所做功等于金属杆克服安培力所做的功。根据dW=Fdx=-madx=-mvdvdx可知，dW=-mvdv。dx0故W=-mvdv=1mv2。v02三、案例分析题10.【参考答案】（1）本题检测的知识点：自由落体运动、机械能守恒定律。（2）正确解答：①运动员于B点起跳，由B运动到C的过程中重力势能和动能转化为弹性势能，到达C点时的动能为0。随后运动员被跳板弹起，运动到最高点A点时，动能仍旧为0。所以运动员由C运动到A的过程中将全部的弹性势能转化为重力势能。由机械能守恒定律可得：mghA=Ep+mghC故Ep=mg（hA-hC）=60×10×（0.6+0.4）=600J。12②运动员由A点向下做自由落体运动至水面，初速度为0m/s，由机械能守恒定律可得：mghA=2mv。v2=2gh=2×10×3.6=72m2/s2。v=姨72=6姨2（3）教学片段：m/s。师：首先我们来回顾一下，什么样的问题可以运用机械能守恒定律求解呢？生：系统内只有弹力或重力做功时。师：其次，运用机械能守恒定律需要注意什么问题吗？生：在运用机械能守恒定律时，要选好参考平面，要仔细分析各点的弹性势能、重力势能、动能，选出解题的起始和终止点。师：非常好，那我们沿着解题的思路来看一下这道题。取B点所在平面为参考平面，采用机械能守恒解题有什么问题吗？生