2021年下半年中小学教师资格考试真题试卷·高中物理.pdf

2 0 2 1 年下半年教师资格证考试真题试卷物理学科知识与教学能力（高级中学）一、单项选择题（本大题共8小题，每小题5分，共 4 0 分）1.某高中物理教科书设置了如图1 所示的问题情境，其目的是为了引导学生学习（）一 柄 小 汽 车 在1 0 s内，速度从0达到1 0 0 k m/h.一列火车在3 0 0 s内速度也从0达 到1 0 0 k m/h 虽然汽车和火车速度梆从。达 到l OOk n v h,但是它们的运动情况显然不同 你 竟 得 用“速度大”或速度更化大”箱 描 述 这 种 不 同 吗 如 果 不 能.应该怎样描述呢？（人教版必修1 P2 5）A.位 移 B.路 程 C.速 度 D.加速度l.D 本题考查加速度的物理意义。本题中，两车的速度变化量是相等的，“速度大”这一点无法说明，速度变化的时间不同，即 A v/加（为加速度。）不同，加速度是描述物体运动快慢变化的物理量，即描述物体速度变化快慢的物理量。故本题选D。2.如图2所示，小球P、。分别从2/和/的高度水平抛出后落地，上述过程中P、Q 的水平位移分别为/和2/。若忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A/和。运动时间相等 B.P和。位移大小相等C.Q的初速度是P 的 2倍 D.P和。的末速度大小相等2.B。本题考查平抛运动的特点。小球P、。做平抛运动，竖直方向上有：=g/，水平方向上有：x=vot,可知运动时间取决于竖直方向的位移，即片，丝。小球P、。竖直方向下落的距离不相等，根据可得，P和Q运动时间不相等，A错误。由图可知，物体的位 移s=+,即 尸 和。位移均为0/,B正确。水平方向物体为匀速直线运动，由vo=y=-j=,可得P的 初 速 度 为 旧，Q的 初 速 度 为 向，Q%初速度是P的 次 倍，C错误。只有重力做功，根据动能定理可得，P的末速度为，子，Q的末速度为，砺，D错误。故本题选B。3.图3是甲、乙两实心物体的质量m和体积V关系图像，若将甲、乙放入足够深的水中，关于它们静止时所受浮力的大小，下列判断正确的是()A.若甲、乙的质量相同，则其所受浮力之比为1:4B.若甲、乙的质量相同，则其所受浮力之比为1:8C.若甲、乙的体积相同，则其所受浮力之比为1:1D.若甲、乙的体积相同，则其所受浮力之比为1:23.A【解析】本题考查浮力与密度的相关知识。根据.=加 匕 由图可知甲的密度p=4 g/cnA会沉在水底；乙的密度”=0.5 g/cn?,会漂浮在水面。当甲、乙质量相同时，设质量为机，1甲沉底，所受浮力F=p 水gV=p水g =-m g,乙漂浮，所以乙受到的浮力F=mg,P 4因此产=1:4,A正确，B错误。当甲、乙体积相同时，设体积为V,甲沉底，所受浮力尸=水gV i*=，Kg匕 乙漂浮，所受浮力尸梆匕 因此尸尸=2:1,C D错误。故本题选Ao4.某理想变压器原、副线圈所接电路如图4所示，其 中 =UmSin(/+e),RI=R2=R3,电压表和电流表均可视为理想电表，闭合开关S后，下列说法正确的是()A.电流表A i的示数变大B.电流表A2的示数不变C.电压表V|的示数变大D.电压表V2的示数不变4.A o 本题考查理想变压器原、副线圈的关系及运算。理想变压器中原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即 入=2 出，且理想变压器中副线圈中电压由原线圈电压和原、副线圈匝数比共同决定，故闭合前后副线圈中总电压不变，电压表V i的示数不变，C 错误。当闭合开关S 后，副线圈中总电阻变小，干路电流变大，由于原，”=（/制/刚，所以原线圈中电流变大，电流表A i的示数变大，A 正确。闭合开关S 后，总电阻变小，总电流变大，4 阻值不变，两端电压变大，因此电压表V2的示数变小，电流表A2的示数变小，B、D 错误。故选A5.如图5 所示，边长为“的正方形四角顶点有带电量为q,2q,-4q和 2q的点电荷，该正方形中心位置的电场强度大小为（）A_ _ B 3q D 5q2Tiaa 7iaa 2nsQa5.D o本题考查点电荷电场强度的叠加原理。设对角线的交点为。，在边长为“的正方形四个顶点A、B、C、O 上依次放置电荷量为外 2外-4q和%的点电荷，B、。两正点电荷电荷量相等，。点在BO中点，8、。两点上的电荷在。点产生的场强大小相等，方向相反，即 8、。两点电荷在O 点产生合场强为零。A、C 两点的电荷在。点产生的场强大小根据点电荷电场强度E=计算，其中A O=C O=Y Z。，得合场强大小为二 方，方向由A4 兀 2 0 2 2 兀 o 指向。故本题选D o6.一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C,其 图 像 如 图 6所示，则状态V变化过程中()A.气体放出2 x 1 05 j 的热量B.气体吸收2 X 1 Q 5J 的热量C.气体放出l x l()5 J 的热量D.气体吸收1 x 1 05 j 的热量6.B。本题考查热力学定律。根 据 理 想 气 体 从 状 态 A到状态8的过程中，气体体积增大，p不变，温度增大，气体吸热为QAB，对外做功W=p A V=2 x l()5j；从状态B到状态C的过程，体积不变，气体不做功；温度减小，从状态A到状态C,温度先增大后减小到原来状态，温度不变，内能不变，U=Q+W=0。气体吸收的热量等于整个过程气体对外做的功，即 2 x 1 05 J。故本题选B。7 .下列与原子核相关的知识，表述正确的是()A.p 衰变现象说明电子是原子核的组成部分B .采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期C.两个轻核单独存在时的总质量大于聚变后新核的质量D.重核裂变一定会发生质量亏损，轻核聚变不一定发生质量亏损7.C o 本题考查原子物理基本概念。B衰变的电子是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子，电子来自原子核，但无法说明电子是原子核的组成部分，A错误。半衰期与元素自身物理性质有关，与外界环境无关，物理方法不改变元素的任何性质，而化学方法只能影响原子核核外电子数量，所以放射性元素的半衰期无法改变，B错误。两个轻核发生聚变反应，有质量亏损，释放能量，故两个轻核单独存在时的总质量大于聚变后新核的质量，c 正确。重核裂变和轻核聚变都要释放能量，都会有质量亏损，D 错误。故选C。8.光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射的光子能量为4.0 eV 时，逸出光电子的最大初动能为0.9 e V,若入射光子的能量为8.0 eV 时，逸出光电子的最大初动能为（）A.0.9eV B.3.1eV C.4.0 eV D.4.9 eV8.D o 本题考查光电效应实验。光电效应中，金属中的电子在逃逸出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功，其中使电子脱离某种金属所做功的最小值为该金属的逸出功，某种金属的逸出功为固定值。逸出光电子的最大初动能Ek=h v-W.,根据题目该金属的逸出功叱）=4.0 eV-0.9 eV=3.1 eV,故当入射光子能量为8.0eV时，逸出的光电子最大初动能k=8.0eV-3.1 eV=4.9eVo 故选 D。二、计 算 题（本大题共1小题，共 20分）9.在杨氏双缝干涉实验中，用波长为义的单色光作为光源，光源到双缝的距离相等，中央亮纹出现在光屏处的O 点处，设双缝到观察屏的距离为。，双缝的间距为d,d D,光屏上尸点到。点的距离为x,若在缝多的后面放置折射率为小厚度为，的薄玻璃片，光线可近似看作垂直穿过薄玻璃片，如图7 所示。求：（1）未放置玻璃片时，光源到P 点处的光程差；（5 分）（2）放置玻璃片后，光源到P 点处的光程差；（5 分）（3）放置玻璃片后，若发现中央亮纹恰好移动到了 P 点处，玻璃片的厚度，应满足的条件,（5 分）（4）放置玻璃片后，相邻亮条纹的间距。（5 分）9.（1）未放置玻璃片时，根据光程差公式可得dx5=SzP-SiPdsmQ D（2）放置玻璃片后，根据光程差公式可得dx3=S2P-S1P-(-l)t=-(n-1)tD（3）放置玻璃片后，若发现中央亮纹恰好移动到了 P点处，即光程差为0,根据光程差公式可得 dx y x6-(n-1)片0D-r/a 小可得t=D(H-1)（4）相邻亮条纹之间的光程差5=-(n-1)0D可求得条纹间距(n-l)r+/tZ)4-d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）10.某教师想了解学生对洛伦兹力、电场力的掌握情况，设计了若干检测题，其中一道计算题及学生的解答如下：题目：如图8所示，空间有水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场，质量为?，带电量为+q的滑块沿水平向右做匀速直线运动。滑块和水平面间的动摩擦因数为，滑块与墙碰撞后返回的速度大小为原来的一半，滑块返回时，去掉了电场，恰好也做匀速直线运动，求原来电场强度的大小。解：碰撞前，粒子做匀速直线运动，所受合力为0。所以 q良（mg-qvB）（1）返回时，没有电场力作用粒子仍做匀速直线运动，所以摩擦力片0由 台/V得m 0v因此竖直方向q B=mg(2)（1）（2）式联立解得七=幺 鹫。q问题：（1）写出该同学解答中的错误，分析产生错误的原因。（10分）（2）设计一个教学片段，帮助学生掌握相关知识。（10分）10.【参考答案】（1）该同学在对粒子碰撞前受力分析时，洛伦兹力方向判断错误。原因可能是学生对于判断粒子受力分析时，应用的左手定则概念模糊及使用条件混淆。（2）教学片段:师：在遇到一种有力的判断又有运动过程分析的运动模型，这类题目应该如何入手？生：首先应该先分析运动情况，明确运动分为几个部分，分阶段进行受力分析。师：很好！同学们对于学过的物理方法掌握的比较牢固，那接下来谁来详细说说本道题目运动分为几个阶段？生：分为碰撞前和碰撞后的两个阶段。师：不错，那接下来就按照这两个阶段分阶段进行受力分析，首先是碰撞前，该滑块受几个力？生：重力、电场力、洛伦兹力，还有摩擦力。师：说得对。在分析这些力的方向时，同学们一定要注意，尤其是洛伦兹力。洛伦兹力的方向是用左手定则来判断的，切记不要用错手，否则受力方向就会反向。接下来挑一位同学分析一下碰撞前滑块的受力情况。生 1：碰撞前，滑块做匀速直线运动，说明所受合外力为零，水平方向电场力等于摩擦力，即 qE=J=/IFN=/J.（mg+qvB）。师：回答正确，分析思路非常清晰，那学生2 来分析一下碰撞后的情况吧。生 2：碰撞后，滑块速度变为E,运动方向改变，所以洛伦兹力方向向上，撤去电场，但滑2块仍做匀速运动，说明此时所受合外力仍然为零，水平方向上摩擦力只能等于零，所以竖直V方向上有q B m g师：很好！那现在同学们能求出电场强度了吗？生：可以！只需根据两个等式解方程即可，求得七=3ngq11.案例:下面是实习教师试讲高中物理“弹力”一节课，以及指导教师和实习教师讨论的片段：实习教师：同学们，刚才我们学习了胡克定律，知道弹簧发生弹性形变时，弹 力 的 大 小F跟弹簧伸长的长度x成正比，即：F=kx,哪位同学知道这个规律是怎样得到的？学生：是英国科学家胡克通过实验研究得到的。实习教师：同学们想知道实验是如何做的吗？学生：想！实习教师：好。下面老师给大家讲讲探究弹簧弹力大小与弹簧伸长量关系的实验方法，大家看 黑 板（图9）。胡 克 定 律F=kx图9（实习教师一边板书，一边讲）实习教师：铁架台上挂有弹簧和刻度尺。弹簧下端固定有箭头，实验时，在弹簧下端分别悬挂不同质量的钩码，每挂一个钩码，记下钩码的质量以及箭头所指刻度尺的刻度，将记录下来的数据，以横轴为钩码所受的重力，纵轴为对应的刻度尺的刻度值，作图，通过实验发现,弹簧受力与弹簧伸长量的关系是一条直线，求出直线的斜率就得到了弹簧的劲度系数，同学们知道怎么做了吗？指导教师：这节课讲实验方法这段，要注意有科学性错误另外，可以考虑融入一些我国科技史的资源。胡克是和牛顿同时代的物理学家，他 在1678年发表了对弹力的研究，所得的规律被后人称为胡克定律。历史上，我国劳动人民很早就掌握了测量弹力的方法，并应用于生产实践。1637年，我国明代学者宋应星在 天工开物一书中就记载了一种测量弹力的方法：“凡试弓力，以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰，弦满之时，推移秤锤所压，则知多少。”书中还有一幅配图（图 10）。大家下去好好研究一下，如何将该资源融入到教学中去。（天工开物P274）问题:（1）写出上述教学片段中的存在的错误；（9 分）（2）写 出 天工开物一书中记载测量弓力的过程所涉及的物理规律；（9 分）（3）简述该教学资源的教育价值。（12分）11.【参考答案】（1）胡克定律中的弹力大小跟弹簧的形变量有关，形变量既可能是弹簧伸长量，也可能是弹簧压缩量。所以该教师所说的胡克定律“弹力的大小跟弹簧伸长的长度x 成正比”应改为“弹力的大小跟弹簧伸长或压缩的长度x 成正比”。需记录初始时刻指针所指的位置，否则缺少初始数据或默认为从零开始，都缺少真实实验依据。纵坐标为对应的刻度，横坐标为钩码的重力，此时图像的斜率是弹簧劲度系数的倒数。所以纵坐标改为重力，横坐标改为对应的刻度，得到的图像的斜率才是弹簧的劲度系数，也更便于验证规律。（2）天工开物中测量弓力时，检测者用脚踩住弓弦，然后用秤钩钩住弓的中点向上拉,通过秤杆平衡后悬挂判断弓力，此方法中涉及到三个物理知识：其一：力可以使物体发生形变，检测者用脚踩住弓弦，悬挂重物后，弓弦发生形变。其二：在弹簧弹性限度内，弹簧所受拉力与弹簧的形变量成正比，即胡克定律。测量弓力时,通过弓弦的形变量大小判断力的大小。其三：杠杆平衡，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，等臂杠杆中，杠杆平衡时,动力等于阻力，从而可以根据悬挂重物的多少，测量拉力的大小。以上为 天工开物中测量弓力所设计到的物理知识。（3）教育价值如下:其一，提升教师的专业素质。物理老师在不断地开发和利用课程资源的过程中，也需要不断加强物理专业知识的学习。同时.，吸收和利用课程资源，不仅扩充了自身的知识结构，也提高了教师开发课程资源的专业能力。其二，转变学生的学习方式。该资源的运用，不仅向学生提供了背景知识，丰富了学习材料,还可以让学生进行自主学习，并将这些内容消化、吸收，有助于培养学生自主学习的意识和能力。其三，丰富课堂的教学内容。开工天物是我国古代一部重要的综合性科学技术著作，与中学物理学科建立联系，不仅可以丰富物理课堂教学内容和情景，同时也可以让学生体会到自然科学的社会意义和历史意义，提高学生的学习兴趣，增强学生的文化自信。四、教学设计题（本大题共2小题，第 1 2 题 1 2 分，第 1 3题 2 8 分，共 4 0 分）1 2.阅读材料，根据要求完成教学设计。材料 图 1 1 所示为某高中物理教科书“运动的描述”的一幅v-t图像。（1）这个图像表示物体做什么运动？（4分）（2）用此图像设计一个教学片段，帮助学生掌握利用该图像得出物理结论的方法。（8 分）1 2.【参考答案】（1）物体做初速度为由的匀加速直线运动。（2）教学片段如下：师：同学们，大家都知道物理知识不单纯只是概念，还有很多的规律以及图像，那么从黑板的图像上，同学们仔细观察一下，图像中都包含了哪些物理信息？生：是关于速度与时间关系的图像。师：观察得很仔细，题图是物体运动速度随时间变化的图像，大家分组讨论一下，思考有哪些知识和速度随时间变化相关，并且和题图图像类似？A v生 1：加速度的定义4=。t生 2：由加速度的定义推导出了匀变速直线运动速度公式：v-v o+a/o师：很棒，有的同学已经发现从匀变速直线运动规律中速度和时间有一元一次函数的关系，与图线相似，那么同学们可以结合数学知识，从图像上找到初速度和加速度吗？生：纵截距即轴即为匀变速直线运动的初速度，图线的斜率即为加速度。师：很好，这里大家已经能够理解图像的物理含义，那根据之前学过的，速度和加速度都是矢量，题图中的速度和加速度方向有什么关系？生：初速度为正值，加速度也为正值，速度大小逐渐增大，故该图像是描述了物体做匀加速直线运动的图例。师：很好，大家分析得很详细，从这段学习中发现，应用公式计算问题，除了从题中所给信息去找对应的条件，还可以分析图像，图像能更加直观地展示出许多物理信息，大家在今后遇到图像类问题，可以多关注图像的截距和斜率，找出对应物理意义。1 3.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（2 0 1 7 年版2 0 2 0 年修订）关 于“电场线”的内容要求为“会用电场线描述电场。”材料二 某高中物理教科书“电场线”一节的部分内容。模拟电场线电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的线,这个实险只是用来模拟电 C及 飞”场线的分布。图9.3 9 梅 拉 电 场 线（人教版必修3-1 P13）材料三：教学对象为高中二年级学生，已学过电场、电场强度等概念。任务：（1）简述电场线的特点。（4分）（2）根据上述材料，完 成“实验：模拟电场线”的教学设计。教学设计包括：教学目标、教学重难点、教学过程。（24 分）13.【参考答案】（I）电场线特点：电场线不闭合，从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处；电场线互不相交；同一个电场中，电场线越密集的地方电场强度越大，电场线越稀疏的地方电场强度越小。(2)教学设计：实验：模拟电场线一、教学目标：(1)知道电场线的定义，理解电场线的特点，明确实验设计的基本思路；(2)经过科学探究的过程，知道电场线是假想的，但有实验基础；学生能从中发现问题，并能逐步解决问题；养成合作与交流的习惯；通过观察实验现象和积极思考，学生逐步具有抽象与概括能力；(3)通过小组合作实验，增强团队意识，培养实事求是的科学态度。二、教学重难点：教学重点：理解电场线的特点教学难点：掌握电场线特点的物理意义三、教学过程(-)导入通过复习电场线的概念，提出问题：电场分布是不是与电场线描述的一致，从而引出课题。【设计意图】通过复习导入新课，一方面由已知到未知，可激发学生的学习兴趣；另一方面保证物理知识的前后衔接，构建知识框架。(-)新授环节1.实验设计教师带领学生分析如何将电场呈现出来，学生通过讨论，得出可利用电场带电的性质，具有吸引轻小物体的能力来呈现出实验效果。教师组织学生阅读教材，由学生确定实验器材及实验步骤，教师强调实验操作时的注意事项。2.实验开展教师引导学生分组进行实验操作，模拟点电荷电场线分布，教师进行巡视、指导，学生观察实验现象并简单画出模拟的实验图象。实验完成后，再次模拟等量异种电荷、等量同种电荷电场线分布，观察实验现象并简单画出模拟的实验图象。3.实验结论实验结束后，教师提问：三组实验说明了什么呢？学生经过小组讨论、分析，指出确实存在电场，且电场线可以形象地描绘出来。教师追问：电场线真的存在吗？学生小组讨论后，指出电场线并不存在。教师给予肯定性评价，并总结、补充电场线的特点。【设计意图】锻炼学生的动手和动脑能力；培养学生的独立思考与实验能力；帮助学生完成知识的迁移。（三）巩固教师提出问题，还有什么方法能模拟出电场线的分布？学生思考后回答。（四）小结教师提问，这节课收获了什么?学生总结交流。（五）作业思考总结电场线的特点;完成课后练习题（六）板书设计实验：模拟电场线原理：静电吸附作用点电荷的电场分布等量异种电荷的电场分布电场线的特点：不存在；描述电场的理想模型