一、单项选择题3. 一列简谐横波沿x轴方向传播,图中的实线和虚线分别表示t=0和t=0.1s时刻的波形图,已知平衡位置在x=2m处的质点在0~0.1s时间内的运动方向不变。下列说法正确的是______。
- A.这列简谐波的周期为0.8s
- B.这列简谐波的波速为12.5m/s
- C.这列简谐波的传播方向沿x轴正方向
- D.平衡位置在x=3m处的质点在t=0.05s时速度方向沿y轴负方向
A B C D
D
[解析] 根据平衡位置在x=2m处的质点在0~0.1s时间内的运动方向不变并结合图像可知,波的传播方向沿x轴负向,C项错误。
由题图可知,波在0.s内向x轴负向传播了1m,故这列简谐波的波速为
B项错误。
由题图可知,这列简湝波的波长为λ=4m,故这列简谐波的周期为
A项错误。
t=0.05s时,这列波向x轴负向运动了
画出此时这列简谐波的波形图,可知此时x=3m处的质点速度方向沿y轴负方向,D项正确。
5. 如图,质量为m的物体A静止在倾角θ=37°、质量为M的斜面体B上,现用水平力F推物体A,在力F由零增大至
再逐渐减为零的过程中,A和B始终保持静止(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。对此过程下列说法正确的是______。
A.地面对B的支持力大于(M+m)g
B.A对B的压力的最小值为
C.A受到摩擦力的最小值为0,最大值为
D.A受到摩擦力的最小值为0,最大值为
A B C D
D
[解析] 对物体A、B整体受力分析,竖直方向上物体A、B整体受向下的重力(M+m)g和地面对B的支持力N,由于物体A和B始终保持静止,故竖直方向上物体A、B整体受力平衡,有N=(M+m)g,A项错误。
对物体A受力分析,物体A受重力mg、推力F、斜面对物体,A的支持力N'和沿斜面向上的摩擦力f,垂直斜面方向有N'=mgcos37°+Fsin37°,当F=0时,N'最小,最小值为N'=mgcos37°=0.8mg;当
时,N'最大,最大值为
根据牛顿第三定律可知,A对B的压力的最小值为0.8mg,最大值为
B项错误。
沿斜面方向有f=mgsin37°-Fcos37°,当mgsin37°=Fcos37°时,f有最小值0,此时
当F=0时
负号表示此时静摩擦力方向沿斜面向下,由于
时f最大,最大值为
C项错误,D项正确。
6. 我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”,火星探测器于2020年7月成功发射。已知火星半径约为地球半径的0.5倍,火星质量约为地球质量的0.1倍(火星和地球均视为质量分布均匀的球体,忽略其自转影响)。下列说法正确的是______。
- A.地球的第一宇宙速度小于火星的第一宇宙速度
- B.地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度
- C.火星的平均密度大于地球的平均密度
- D.火星探测器的发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
A B C D
B
[解析] 由
可知,第一宇宙速度为
故地球的第一宇宙速度大于火星的第一宇宙速度,A项错误。
由
可知,行星表面重力加速度为
故地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度,B项正确。
由于火星和地球均视为质量分布均匀的球体,故体积
由此可知
故火星的平均密度小于地球的平均密度,C项错误。
第二宇宙速度是脱离地球引力束缚的最小发射速度,火星探测器要脱离地球引力到达火星,其发射速度应大于第二宇宙速度,D项错误。
7. 如图,电荷量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0,则图中B点的电场强度大小为______。
A.
B.
C.
D.
A B C D
D
[解析] 由题知A点的电场强度为0,则点电荷在A点形成的电场强度和带电薄板在A点形成的电场强度大小相等,方向相反。由对称性可知,带电薄板在A点和B点的电场强度大小相等,方向相反,故带电薄板在B点形成的电场强度大小为
方向向左;点电荷在B点形成的电场强度大小为
方向向左,故B点的电场强度大小为
8. 如图,理想变压器原、副线圈匝数比为3:2,电路中连接三个相同电阻R,A为交流电表,正弦交流电源输出电压的有效值U为22V,当开关S断开时,电流表的示数为2A。则下列判断正确的是______。
- A.定值电阻R的阻值为10Ω
- B.开关S闭合时,电路中消耗的总功率约为74.5W
- C.开关S闭合时,电流表的示数约为4.5A
- D.开关S断开时,副线圈的输出电压约为122V
A B C D
B
[解析] 当开关S断开时,由题知原线圈的电流为2A,电压为22-2R,由理想变压器原、副线圈匝数比为3:2可知,副线圈的电流为3A,电压为
由欧姆定律可知
解得R=2Ω,则副线圈的电压为
A、D两项错误。
开关S闭合时,设原线圈的电流为I',则原线圈两端电压为22-2I',由理想变压器原、副线圈匝数比为3:2可知,副线圈的电流为
则原、副线圈的电压之比为(22-2I'):3I'=3:2,解得
A,C项错误。
开关S闭合时,电路中消耗的总功率为P=UI'≈74.5W,B项正确。
9. 打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ
1<θ<θ
2的范围内,才能使从MN边垂直入射的光线在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后反射向MN边的情况)。则下列判断正确的是______。
- A.若θ<θ1,光线会在OP边发生全反射
- B.若θ<θ1,光线一定会从OP边射出
- C.若θ>θ2,光线一定会从OQ边射出
- D.若θ>θ2,光线一定会在OP边发生全反射
A B C D
A
[解析] 从MN边垂直入射时,由几何关系可知光线射到OP边上时的入射角为
根据全反射条件可知临界角的范围为
若θ<θ
1,则有
故光线会从OP边发生全反射,A项正确,B项错误。
若θ>θ
2,则有
故光线在OP边一定不会发生全反射,会从OP边射出,C、D两项错误。
11. 如图所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面的夹角为θ(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L。磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直,MN与PQ两段导轨电阻不计,N、Q之间等效电阻为R。质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒接入电路的电阻为R,当通过ab棒某一横截面的电荷量为q时,ab棒的速度大小为v,则ab棒在这一过程中______。
A.运动的平均速度大小为
B.下滑的位移大小为
C.产生的焦耳热为
D.安培力做功的大小为
A B C D
B
[解析] 金属棒ab由静止开始做加速度逐渐减小的变加速运动,不是匀变速直线运动,平均速度应大于
而不等于
A项错误。
设下滑的位移为x,产生的平均电流为
平均电动势为
所用的时间为t,根据
得
B项正确。
根据功能关系,产生的焦耳热等于机械能的减小量,故
C项错误。
安培力做的功等于产生的焦耳热,即
D项错误。
本题两小题。报考初中物理教师考生做第1小题,报考高中物理教师考生做第2小题。 本题两小题。报考初中物理教师考生做第1小题,报考高中物理教师考生做第2小题。 三、计算题(第18小题6分,第19小题9分,第20小题12分,第21小题4分,第22小题8分,共39分)如图,质量为2.0kg的一只长方体空木箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动时,木箱内一个质量为0.2kg的物块恰好静止在竖直后壁上。木箱与水平面间的动摩擦因数μ1=0.35,物块与木箱内壁之间的动摩擦因数μ2=0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,求:
1. 水平拉力F的大小;
设木箱质量为M,物块质量为m,根据题意可知此时木箱内一个质量为0.2kg的物块恰好静止在竖直后壁上,
隔离物块,物块受到向下的重力mg、向上的摩擦力f和向右的支持力N,向右的支持力为物块提供和木箱相同的加速度a,则有N=ma①,mg=f=μ2N②。
对木箱与物块整体,力F和木箱受到的摩擦力的合力为整体提供向右的加速度a,则有F=μ1(M+m)g=(M+m)a③。
联立①②③解得F=95.7N。
2. 逐步减小拉力F,经过一段时间,物块沿木箱左侧壁落到底部且不再反弹,当木箱的速度为5m/s时撤去拉力,又经1s时间物块从木箱左侧壁到达右侧壁,则木箱内部的长度是多少?
设撤去拉力时,木箱和物块的速度为v=5m/s,由于μ
1>μ
2,故撤去拉力后物块相对木箱滑动,物块的加速度为ma
2=μ
2mg,代入数据解得a
2=2.5m/s
2。
对木箱受力分析,有Ma
1=μ
1(M+m)g-μ
2mg,代入数据解得a
1=3.6m/s
2。
由于木箱的减速时间
故物块到达木箱右端时,木箱还未停止。
设经过t
2=1s,物块比木箱向右多移动的距离为L(木箱长),则有
解得L=0.55m。
如图,在xOy平面内的第二象限有一匀强电场,电场的方向平行于x轴向右,在y轴和射线OA之间有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向外,OA与y轴的夹角为θ。有一质量为m、带有电荷量+q的质点由x轴某点平行于y轴射入电场,质点到达y轴上C点时,速度为v,方向与y轴的夹角为θ,接着质点进入磁场,并垂直于OA离磁场。C点与原点O的距离为d,不计重力影响。求:
3. 匀强电场的电场强度E的大小;
质点由x轴某点平行于y轴射入电场,质点在电场中做类平抛运动,受到向右的电场力qE,由于质点到达y轴上C点时,速度为v,方向与y轴的夹角为θ,故粒子刚进入电场时的速度为v
1=vcosθ,质点在电场中运动的时间为
质点在平行于电场方向做匀加速直线运动,则
联立解得
4. 质点从射入电场到运动至x轴的时间。
由第1小题知质点在电场中运动的时间为
质点在磁场中运动的轨迹如图所示,
由几何关系可知质点在磁场中的轨迹半径R=dsinθ,根据
则粒子在磁场中运动的时间为
设质点从OA上的D点射出磁场,由几何关系有L
OD=dcosθ+R=d(sinθ+cosθ)。
设质点运动至x轴上F点处,粒子在DF段做匀速直线运动,有
则质点从射入电场到运动至x轴的时间
如图,粗糙水平面MN与竖直平面内的光滑圆弧轨道NPQ在Ⅳ点相切。M、N之间的距离L=2m,圆弧半径R=1m,PQ为圆弧轨道的直径,O点为圆心,ON和OP之间的夹角θ为53°,水平面的动摩擦因数为μ=0.2。将质量为m=1kg的物块A压缩弹簧至M点后由静止释放。在弹力作用下物块A获得速度后脱离弹簧,到达N点时与静止在N点的物块B发生碰撞,碰后A、B粘在一起运动,到达Q点时对轨道的压力为物块A重力的3倍,随后从Q点飞出。B的质量为A质量的2倍,忽略物块A、B体积的大小,g取10m/s2(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)。求:
5. 物块A到达N点未与物块B碰撞时速度的大小;
由于A、B整体到达Q点时对轨道的压力为物块A重力的3倍,故物块整体在Q点有
代入数据解得v
Q=4m/s。A、B整体由N点到Q点过程机械能守恒,有
解得
物块A与物块B发生碰撞,由动量守恒有mv
A=(m+2m)v
N,解得
6. 弹簧压缩至M点时的弹性势能;
设弹簧压缩至M点时的弹性势能为E
p,物块A从M点到N点,根据动能定理有
解得E
p=220J。
7. 物块A、B从Q点落至粗糙水平面MN的位置到N点的距离(保留2位有效数字)。
物块A、B整体从Q点飞出,水平方向有v
x=v
Qcosθ,x=v
xt,
竖直方向有
设物块A、B整体从Q点落至粗糙水平面MN的位置到N点的距离为X,则有X=x+Rsinθ。
联立解得X≈1.6m。
8. 如图所示,通过回路的磁场垂直于线圈平面向外。设穿过线圈平面的磁通量随时间变化关系为Φ=3t
2+5t+1,式中Φ的单位为Wb,t的单位为s,求t=3s时,回路中感应电动势的大小和方向。
由法拉第电磁感应定律可知
当t=3s时,回路中感应电动势的大小为E=23V,方向沿顺时针方向。
9. 一质量为m的陨石落至距地球表面高为h处的速度为v
0,然后继续落向地面。设地球半径为R,质量为M,引力常量为G,忽略空气阻力。求陨石落到地面时的速度大小(将地球视为静止)。
设地球表面的重力加速度为g,由万有引力公式有
由于忽略空气阻力,故陨石下落过程中机械能守恒,有
四、简答题(第23小题4分,第24小题6分,共10分)本题两小题。报考初中物理教师考生做第1题,报考高中物理教师考生做第2题。1. 《义务教育物理课程标准(2011年版)》评价建议中明确指出,教师要了解不同评价的特点和功能,依据评价目的和内容来选择评价方法。请简述课标中提出的常用评价方法有哪些。
教师要了解不同评价方法的特点和功能,依据评价目的和内容来选择评价方法,倡导应用多种评价方法,客观、公正地评价学生的学业成就和发展状况。
①作业评价。作业不仅包括书面练习,而且包括课外小实验、收集资料、阅读预习等。教师可根据学生完成作业的质量,判断学生的知识掌握情况、学习能力和学习态度等。不同类型的作业要选定不同的评价方式,可用分数或等级记录,也可以用简练的、鼓励性的语言进行评价,力求准确、有针对性。作业内容的选择应注意加强与生产、生活的联系,注意控制作业的难度和数量,使学生的学习循序渐进,教师应及时反馈学生作业中的问题,通过评语或面谈的方式与学生进行有效的交流,提高学生的学习水平。
②测验。测验是对学生某一阶段学习情况的评价。测验能确定学生当前对知识的掌握情况,反映出学生能力发展的水平及存在的问题等。它能有效地指导学生以后的学习,为教师改进和调整教学提供依据。测验主要包含口试、纸笔测验和现场操作等方式。其中,纸笔测验是较为常用的一种形式,使用纸笔测验时不仅要重视对“知识与技能”的考查,而且应积极探索对“过程与方法”“情感态度与价值观”的考查。应加强试题的实践性、探究性和开放性,引导学生关心生产、生活中的物理现象,关注社会和科技的进步,保持学生学习物理的兴趣与热情。在测验中,应根据评价的目的和内容合理地设计试题的类型,有效地发挥各种类型试题的功能。
③作品评价。作品评价是一种体现学生综合应用知识和技能解决实际问题能力的综合性评价。作品主要包括调查报告、小论文、研究性学习成果、小发明、小制作等。作品评价可以通过作品展示的方式进行,通过学生、同伴、教师等多主体共同参与的评价,增强学生的自信和成就感,让学生学会欣赏并学习他人,反思自己作品的不足,大胆提出进一步改进的方案。
④成长记录。成长记录旨在体现学生发展变化的轨迹,使教师能够对学生的发展状况有清晰、全面地把握,促进学生的自我反思,激励学生的进步。成长记录可统一放进成长记录袋。其中的内容可包括作业、学习笔记、阶段总结、观察日记、调查报告、研究性学习小论文、小制作、研究报告,以及教师对学生活动表现的记录资料等。成长记录使用时要明确其使用的目的,教师应根据不同学生的个性特征和发展目标,指导学生选择成长记录应收集的内容,通过不同的作品,全面反映学生成长的历程,充分发挥成长记录的教育功能。
2. 《普通高中物理课程标准(2017年版)》中明确指出,日常学习评价主要是评价学生在日常学习过程中所表现出来的素养水平和综合能力。请简述日常学习评价通常有哪些方式。
日常学习评价主要是评价学生在日常学习过程中所表现出来的素养水平和综合能力。日常学习评价应与学生的学习融为一体,成为日常教学的一部分。为此,教师在教学设计过程中应同时考虑安排丰富多样的评价任务,选择适当的评价方式,确保评价全面、真实、有效,起到检查效果、诊断问题、明确方向、促进发展的目的。日常学习评价通常有四种方式:课堂问答、书面评语、自我评价和同伴评价、阶段性测试。
课堂问答指在课堂教学过程中教师和学生之间的言语互动,在多数情况下是教师提问和学生回答。课堂问答是一种融教师教学与学生学习为一体的过程性评价,可及时了解学生学习的情况,找出存在的问题,及时加以纠正。课堂问答应在学生原有基础与课堂学习的目标之间搭起桥梁,帮助学生克服学习障碍,纠正原有的错误观点或模糊认识,达到新的思维高度和探究水平。
书面评语指的是教师对学生的作业、实验报告、研究性活动或其他活动报告所做的书面评语,是一种过程性的质性评价。书面评语不是简单地给学生一个等级或分数,而是用一段话表达教师对学生学习的看法。主要内容通常包括学生的学习欲望、投入情况和学习策略,反映学生物理学科核心素养水平的学习成果。
自我评价和同伴评价是让学生作为主体对自己或同伴的学习进行反思,检查回顾学习的起点、过程、成果、困难和问题及其产生的原因,从而对自己的学习方法和学习能力有清醒的认识,明确下一步学习的方向,进而学会评价与反思。自我评价和同伴评价不仅对学生当前的学习很重要,而且对学生形成终身学习能力也十分重要。
在经过一个阶段的学习之后,需要对学生进行阶段性的测试,以便较为全面和深入地了解学生学习所达到的水平和存在的问题。阶段性测试的目标应与物理学科核心素养要求、课程内容要求以及学业质量相吻合。测试内容的选择应与测试目标保持一致,围绕课程标准中有关内容和学业要求的规定,评价学生是否达到要求。
3. 中学物理教学,既有一般教学过程的共性,又有自己的学科特点。请简述中学物理教学过程的基本特点。
中学物理的教学过程既具有一般教学过程的特点,又有其自身的特点。我们都知道,中学物理既是入门课又是基础课。开设该课的目的是使学生掌握学习所需要的基础知识,并获得相应的能力。就物理学科本身来说,物理学是以观察、实验为基础,有严密的理论和逻辑体系,和数学方法密切结合的一门实验科学。中学物理作为一门基础课,它的教学过程必定有它自己的特点。
①以观察和实验为基础。在中学物理教学中,观察和实验不仅是激发学生学习兴趣使学生获得丰富感性知识的来源,培养和发展学生观察力、实验能力的途径,而且是他们进行理性加工形成概念、建立规律的依据,还可使学生受到物理学实验方法和实事求是的科学态度的训练和培养。
②以形成物理概念和掌握物理规律为中心。物理学的基本体系,主要是由反映物质运动的本质特征的物理概念,与这些概念相联系的基本规律及运用逻辑推理得到的一系列结论所组成的。中学物理概念是物理现象和过程的本质属性的思维形式,是学生观察和实验后得到的感性认识能动飞跃到理性认识的第一步。物理规律是物理概念之间内在联系的反映,是物理知识的主干,也是完成认识从理论能动回到实践,去应用知识的基础。
③物理与数学、定性分析与定量分析相结合。物理学之所以成为一门精密的定量科学,是它与数学有机巧妙结合的结果。在物理学中,很多概念本身就是一个物理量,必须用数学加以分析描述;很多规律也必须用数学方法表达成数量间的依存关系,在推导和论证物理问题时,更离不开数学。所以在中学物理教学中,必须引导学生将物理和数学、定性分析与定量分析有机地结合起来,才能真正理解和掌握物理知识。
④物理教学密切联系生活和生产实际。物理学的发展与生活、生产的关系十分密切,这不仅是由于物理知识本身就来源于生产实践,物理学的研究成果和技术产品广泛用于生活和生产实际,更重要的是,通过密切联系生活与生产的实际,能激发学生学习的兴趣和愿望。当学生把所学知识能应用到实际中后又加深了对知识的理解和掌握。因此,广泛联系生活和生产的实际是物理教学的特点。