A．0
B．
C．
D．
6．如图5所示，墙上有两点M和N分别钉有两铁钉，M和N的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l。
一条不可伸长的轻质细绳一端固定于M点的铁钉上，另一端跨过N点的光滑铁钉悬挂一质量为m1的重物，在绳上距M点的P点系上一质量为m2的重物，平衡后绳的MP段正好水平。
那么为〔〕。
A．
B．
C．2
D．
7．如图6所示，纸平面内两个半径均为R的半圆相切于O点，半圆形区域内分別存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，t=0时，OA恰好位于两半圆的公切线上。
假设选取从O指向A的方向为电动势的正方向，以下描述导体杆中感应电动势随时间t变化的图象正确的选项是〔〕。
8．?
普通高中物理课程标准〔实验〕?
规定，高中物理课程由12个模块组成，有必修和选修模块，其中选修1-1模块物理学科知识的主体为〔〕。
A．电磁学 B．热学 C．力学 D．光学
二、计算题〔本大题1小题，20分〕
9．如图7所示，在半径=0.10m的区域内有均匀分布的磁场B，其方向垂直纸面向外，假设该磁场B的大小以=10T/s的匀速率增加。
〔1〕求半径r=0.04m的导体圆环中的感应电动势及P点处电场强度的大小。
〔10分〕
〔2〕图8中的，oa=ob=0.04m，求等腰梯形导线框abcd中的感应电动势，并指出感应电流的方向。
〔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，并答复以下问题。
10．案例：
某教师为了检测学生对电场力做功、电势差等知识的掌握情况，布置了假设干练习题，下面是某同学对其中一题的解答过程：
题目：
如下图，质量为m的带电粒子，其带电量为q，以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的匀强电场中。
假设电场方向水平向右，粒子通过电场中的B点时，速率，方向与电场方向一致，试求A、B两点的电势差。
解：
带电粒子由A点运动到B点的过程中，只有电场力做功，由动能定理，得
，又代入
得：
答：
A、B两点的电势差为。
问题：
〔1〕指出学生解答中的错误，分析错误产生的可能原因，给出正确解法。
〔10分〕
〔2〕给出一个教学思路，帮助学生掌握相关知识。
〔10分〕
11．案例：
李老师在进行高中物理“牛顿第一定律〞一课教学时，将踢足球的图片投影到了屏幕上〔如图9〕。
李老师：
同学们，我们在初中已经学过了牛顿第一定律和惯性，大家看屏幕上踢球的图片，你们能用初中所学的知识，分析踢球前、后足球的运动状态，并得出物理结论吗？
〔同学们相互交流了起来〕
甲同学：
踢球前足球不动，踢球后足球就飞了起来，说明力是改变物体运动状态的原因。
乙同学：
足球被踢就会飞起来，不被踢就不会动，飞起来的足球不一会就会掉下来不动了。
李老师：
乙同学，那你能得出什么物理结论呢？
乙同学：
物体不受力就不会动。
丙同学：
老师，足球在空中飞起来那段，没有受到力的作用，但足球还在运动，说明不受力的作用时，物体就会不停地运动下去。
丁同学：
不对，球在飞行过程中，受到重力的作用，因此才会运动下去，最后掉下来不动的。
李老师：
丁同学分析得很好，球会掉下来是因为受到地球引力的作用，但现在我们不讨论引力的问题，同学们思考一下，不讨论引力的作用，球会怎样运动呢？
丁同学：
可地球不会没有引力呀！
李老师：
我们可以假设呀！
讨论物理问题是可以假设的，不要在课堂捣乱，其他同学还有什么意见吗？
〔同学们纷纷翻开物理教材看了起来，课堂很安静〕
李老师：
大家还有问题吗？
〔没有同学回应〕
李老师：
看来大家已经把初中学的物理知识还给你们的老师了。
一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，这就是我们在初中学过的牛顿第一定律，知道了吗？
下面大家看看书上的实验。
问题：
〔1〕对上述课堂实录进行评述。
〔15分〕
〔2〕针对该课堂存在的问题，设计一个改良教学的方案〔形式不限，可以是教学思路、教学活动等〕。
〔15分〕
四、教学设计题〔本大题共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任务。
材料：
图示为某高中物理教材“库仑定律〞一节的“探究影响电荷间相互作用力的因素〞的演示实验。
演示
探究影响电荷间相互作用力的因素
O是一个带正电的物体。
把系在丝线上的带正电的小球先后挂在图1．2-1中P1、P2、P3等位置，比拟小球在不同位置所受带电体的作用力的大小。
这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。
使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比拟小球所受作用力的大小。
哪些因素影响电荷间的相互作用力？
这些因素对作用力的大小有什么影响？
任务：
〔1〕说明教材所述“使小球处于同一位置，增大或减少小球所带的电荷量，比拟小球所受作用力的大小〞的实验设计意图。
〔4分〕
〔2〕基于该实验，设计一个包含师生交流的教学方案。
〔8分〕
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〕?
关于“气体实验定律〞的内容要求为“通过实验了解气体实验定律，知道理想气体模型。
用分子动理论和统计观点理解气体压强和气体实验定律。
材料二高中物理某版本教科书：
“气体的等温变化〞一节中关于“探究气体等温变化规律〞内容如下：
实验：
如图8.1-1，注射器下端的开口有橡胶塞，它和柱塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。
这段空气柱是我们研究的对象，实验过程中它的质量不会变化。
实验中如果空气柱体积的变化不太快，它的温度大致等于环境温度，也不会有明显变化。
1．实验数据的收集
空气柱的压强p可以从仪器上方的指针读出，空气柱的长度乙可以在玻璃管侧面的刻度尺上读出，空气柱的长度L与横截面积S的乘积就是它的体积V。
用手把活塞向下压或向上拉，读出体积与压强的几组数据。
2．实验数据处理
很容易发现，空气柱的体积越小，压强越大。
空气柱的压强是否跟体积成反比呢？
我们可以通过图象来检验这个猜测。
以压强p为纵坐标，以体积倒数为横坐标，把以上各组数据在坐标系中描点。
如果图象中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强确实与体积成反比。
如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。
任务：
〔1〕简述玻意耳定律的内容。
〔4分〕
〔2〕根据材料完成“气体的等温变化〞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、表达式等〕。
〔24分〕
2021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〔高级中学〕参考答案及解析
一、单项选择题
1．【答案】D。
解析：
弹簧振子的频率，假设振子的频率增大一倍，可将物块的质量变为原来的或者劲度系数k变为原来的4倍。
根据弹簧长度与劲度系数k成反比的关系，长度应变为原来的，可知D项正确。
2．【答案】B。
解析：
太阳光折射后形成的七种单色光折射率由大到小依次为紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光，图中a、b、c、d四条光线偏折程度逐渐减小，折射率逐渐减小，B选项正确。
3．【答案】D。
解析：
过理想气体的A点和B点，分别做它们的等容变化的p-t图，可以看出过A点的直线斜率小，小，由理想气体状态方程可知VA>VB。
B到C变化过程，温度相等，压强增加，由理想气体状态方程得VB>VC，所以VA>VB>VC。
4．【答案】A。
解析：
一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生衰变的次数为〔238﹣206〕÷4=8次，发生衰变的次数为2×8﹣〔92﹣82〕=6次，选项A正确。
5．【答案】D。
解析：
球壳不接地时，内层感应出等量异种电荷﹣q〔不均匀分布，因为内部电场线疏密不均匀〕，外层带+q电荷。
接入地后，球壳外层感应的正电荷消失，球壳内层电荷为﹣q，在O点产生的电势为；球内部的点电荷+q在O点产生的电势为，根据叠加原理，总电势为。
应选D。
6．【答案】B。
解析：
对绳子上的结点P进行受力分析：
平衡后设NP与水平方向的夹角为，根据几何关系得。
据平衡条件和三角函数关系得，所以，故答案为B。
7．【答案】C。
解析：
根据右手定那么，开始时感应电动势的方向为正，因此排除B、D，设经过时间t导体杆转过的角度为，那么，导体有效切割长度为。
由可知，不变。
根据数学知识，杆中的电动势在右边磁场区域，从0开始随着时间增大，离开磁场后变为0；进入左边区域后，方向变为负向，电动势从0开始随着时间增大，离开磁场后变为0，可知C正确，应选C。
8．【答案】A。
解析：
选修1-1模块涉及电磁现象和规律、电磁技术与社会开展、家用电器与日常生活等内容。
A选项正确。
二、计算题
9．【参考答案】
〔1〕以逆时针为导体环回路的正方向，那么穿过导体环的磁通量为正值。
由法拉第电磁感应定律，得导体圆环中的感应电动势
。
磁场变化产生感生电场，根据公式有
只考虑感生电场的大小，可得。
〔2〕等腰梯形导线框的感应电动势为
由楞次定律判断出，感应电流的方向为顺时针方向。
三、案例分析题
10．【参考答案】
〔1〕错误之处：
带电粒子由A点运动到B点的过程中，除了电场力做功，还有重力做功。
错误原因：
学生对物体运动状态分析得不透彻，导致对物体受力分析错误，表达学生平时学习时不求甚解的习惯。
正确解法：
①
粒子在初速度方向上仅在重力的作用下做匀减速运动，末速度为零，那么②
由①②两式得。
〔2〕针对学生的错误，教师可以从学生的角度出发设计一系列的启发性质的问题，引导学生意识到自己的错误所在，例如教师可以这样提问：
①如果带电粒子只在电场力的作用下运动，那么它会做什么类型的运动呢？
②平抛运动中
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