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一、 题型概述
人类通过类比、归纳、想像、定量计算等方式揭示了大自然的奥秘.从未知到已知,从形象到抽象,从粗略到精确,这是人类认识发展的必然规律.估算型试题和计算型试题就是命题者针对人的认识规律而设计的.估算型试题是相对计算型试题而言的.计算类物理试题,一般有确定的数量关系为已知条件,有理论为依据的明确公式,通过计算求解,可得到确定答案.
而估算型试题则完全不同,此类试题应首先“估算”,主要考查考生对物理概念的掌握程度和灵活运用的综合能力.这类试题大概有三类:一是罗列一些易混淆的物理概念;二是运用物理规律对物理现象和物理过程进行分析判断;三是运用物理概念和规律对实际问题做定量估算.
估算型试题考查范围广,一般多设计成选择题.
二、 典型题析
例1 把一杯酒精倒掉一半,则酒精( ).
A. 比热容、密度不变,热值、质量变为原来的一半
B. 比热容、密度和热值不变,质量和体积变为原来的一半
C. 比热容、密度和质量变为原来的一半,而热值不变
D. 比热容、密度、热值和质量均为原来的一半
解析 比热容、密度和热值均是物质的特性,而质量是物质的一种属性,它不受任何外界条件的影响.故选B.
例2 下列关于摩擦力的叙述中正确的是( ).
A. 没有摩擦力人就不能自由行走
B. 摩擦力总是阻碍物体运动的
C. 摩擦力总是有害的
D. 静止的物体一定不受摩擦力
解析 解此题时,应以摩擦力的概念做为突破口.所谓摩擦力是指两个相互接触的物体,当它们要发生或已经发生相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力.应按照摩擦力的定义去分析四个选项的错对.
当人自由行走时,脚对地面施加向后的力,因脚蹬地面时,脚相对地面有向后运动的趋势,故在脚踏地的瞬间,地面将给脚一个向前的摩擦力,这个摩擦力不但不阻碍人们的运动,反而为人向前行走提供了所需的动力,故选A.
摩擦力概念容易受以下影响而错选B.一是受生活经验的影响,如自行车刹车时,摩擦力增加,车会很快停下来;二是把“阻碍物体相对运动的力叫摩擦力”片面理解成“摩擦力总是阻碍物体运动的”.
例1、例2属于第一类试题.此类型试题主要是列举几个容易混淆的概念,考查同学们对相关概念的理解和掌握程度.如比热容、密度、热值和质量等概念.
例3 已知实心铜块和铁块在空气中称重时,弹簧测力计的读数相等,若将它们浸没在水中称时,弹簧测力计读数的情况是( ).
A. 挂铁块的读数较大
B. 它们读数相同
C. 挂铜块的读数较大
D. 条件不足,无法确定
解析 实心铜块和铁块在空气中G铜=G铁,当它们全部浸没在水中时,弹簧测力计的读数情况由它们的体积V铜和V铁决定.
∵F铁=G铁-F浮铁,F铜=G铜-F浮铜,
当G铁=G铜时,由于ρ铜>ρ铁,
∴V铜<V铁,∴F浮铜<F浮铁.
那么F铜>F铁.故选C.
此题首先要定性分析这两个物理过程的特点,即实心铜块和铁块在空气中用弹簧测力计称时示数相等;其次是它们浸没在水中时弹簧测力计的读数大小与F浮和G物有关系,而F浮又与浸没物体的体积有关.浸没体积大,F浮就大,要判定V的大小又要由ρ=m/v来确定,即不同物质在m相同时,V与ρ成反比.
由ρ铜>ρ铁可得出V铜<V铁,推出F浮铜<F浮铁,从而确定F铜>F铁,此题着重考查物体静止时力的平衡、浮力大小的决定因素以及不同物质m相同时,V与ρ的关系.
例4 如图1所示,A是一个重为G的活塞,B是一个竖直放置的长为l的金属圆筒,现用竖直向下和竖直向上的推力F1和F2先后作用于A,让它匀速向下和匀速向上通过圆筒,由于摩擦,活塞由上向下通过圆筒所用推力F1=G,所用时间为t1,且活塞向下和向上通过圆筒所用推力F1和F2的功率相等.求由下向上匀速通过圆筒需要的时间是多少?(活塞厚度不计)
解析 解此题时,正确运用力的平衡是解题的突破口.由力的平衡列出方程可找出F2的大小,再由功率可求出A通过圆筒需要的时间.
匀速由上向下时,F1+G=f ①
匀速由下向上时,F2-G=f ②
①-②得 F1-F2+2G=0,且F1=G,∴F2=3G.
解答本题的关键是会应用同一直线上的力的合成方法,根据二力平衡做受力分析,并熟悉摩擦力方向与物体相对运动方向相反,写出关系式,再根据两个物理过程中P1=P2的关系,及运动的时间t1,充分利用已知条件,采用逆向思维的方法解答此题.
例5 如图2所示的电路,电源电压恒定,当滑动变阻器RW接入电路中的电阻为R时,定值电阻R0上消耗的功率为P0;要使定值电阻R0消耗的功率变为原来的1/4,应使滑动变阻器接入电路中的电阻为( ).
A. 2R B. R/2
C. R+R0 D. 2R+R0
解析 解此题时,应先根据已知条件画出等效电路图,然后找出题目中所需的关系,从而解题.
当RW=R时,电路图如图3所示.
解答物理试题的基本方法之一,是按已知物理过程画图.所以按题意画出电路图是解答本题的关键,进而得出P0、R0、U0的关系.在估算中比较相关物理量是找出所需物理量之间联系的常用方法之一.
例3、例4、例5属于第二类试题.此类型试题主要考查同学们对物理规律的各种表述,定律的适用条件及其数学表示式的物理意义的理解和运用.如运用浮力概念、平衡规律及对动态电路的分析等.
例6 一只普通家用白炽灯正常发光时通过它的电流约为( ).
A. 2×102A B. 2×10A
C. 2×10-1A D. 2×10-2A
解析 这是一道典型的运用生活实际问题来做定量估算的试题.一只普通的家用白炽灯,它的电功率在15W~100W的范围内,这样就可以根据公式P=UI算出电流的范围,从而解题.
因为家庭用普通白炽灯的电功率在15W~100W之内,
即家用的普通白炽灯正常发光时通过的电流是0.07A~0.45A.故选C.
例7 地球的表面积约等于5×108km2,估算地球周围大气的总重.
解析 大气对地球表面的压力是由大气的重力产生的,因此大气层对地面的压力等于大气的重力,即F=G.地球表面所受压强约为1个标准大气压.可以用压强公式p=F/S解决问题.
此题是大气压模型的变通,只有深刻理解大气压产生的原因及其规律,才能运用压强知识进行估算.
例6、例7属于第三类试题.此类试题所给出的已知条件和数据较少,必须先对物理量进行估算,才能对物理现象和物理过程进行定性的分析.
三、 试题精选
1. 将塑料球和木球用细绳相连放入水中时,木球露出水面的体积为它自身体积的3/8,如图5所示,当把细绳剪断后,塑料球沉底,木球露出水面的体积是它自身体积的1/2,这时塑料球受到池底对它的支持力为F,若已知塑料球和木球体积之比为1∶8,则下列说法不正确的是( ).
A. 木球重力为4F
B. 塑料球所受浮力为F
C. 塑料球密度为2.0×103kg/m3
D. 绳子剪断后,两物体所受总浮力相差为4F
2. 有两个温度和质量都相同的金属球,先把甲球放入盛有热水的杯中,热平衡后水温降低了Δt,把甲球取出,再将乙球放入杯中,热平衡后水温又降低了Δt,则两球比热容的大小关系是( ).
A. c甲>c乙 B. c甲<c乙
C. c甲=c水 D. 无法判断
3. 如图6所示,电源电压不变,开关S闭合时,灯泡L恰能正常发光,现要使S断开时,灯光L仍正常发光,滑动变阻器的滑片P应( ).
A. 向右移动B. 向左移动
C. 不动D. 先向左再向右移动
4. 有一台家用电器,正常工作时的功率约为2kW,则它可能是( ).
A. 电风扇B. 电视机
C. 空调 D. 电冰箱
5. 水稻丰收后,带壳的稻谷放在场上,堆成圆锥形的谷堆.物理老师和数学老师一起留了作业:用一个量程为20m的卷尺,一个不太大的薄铁皮桶,一个量程不超过15kg的杆秤,还可以利用一些日常生活中常用的东西,依据所学过的物理知识和数学知识,估算一下这堆稻谷的质量有多大?
6. 震惊中外的“11·24”特大海难事故中的“大舜”号沉船已于2000年6月1日打捞出水.船体的打捞采用的是“浮筒打捞法”(如图7所示),潜水员把若干个灌满水的浮筒拴牢在沉船两旁,然后启动空气压缩机将空气压进筒把水排出,浮筒就把浮船拉离海底.
若将船体近似为一个长方体且船体与海底紧密接触,在已知船体质量(M)、每个浮筒质量(m)及体积(V)的情况下,还需要知道和测量哪些物理量(不考虑大气压强的作用),才能粗略地计算出至少需要多少个浮筒方能将沉船拉离海底?推导出浮筒个数的表达式.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
人类通过类比、归纳、想像、定量计算等方式揭示了大自然的奥秘.从未知到已知,从形象到抽象,从粗略到精确,这是人类认识发展的必然规律.估算型试题和计算型试题就是命题者针对人的认识规律而设计的.估算型试题是相对计算型试题而言的.计算类物理试题,一般有确定的数量关系为已知条件,有理论为依据的明确公式,通过计算求解,可得到确定答案.
而估算型试题则完全不同,此类试题应首先“估算”,主要考查考生对物理概念的掌握程度和灵活运用的综合能力.这类试题大概有三类:一是罗列一些易混淆的物理概念;二是运用物理规律对物理现象和物理过程进行分析判断;三是运用物理概念和规律对实际问题做定量估算.
估算型试题考查范围广,一般多设计成选择题.
二、 典型题析
例1 把一杯酒精倒掉一半,则酒精( ).
A. 比热容、密度不变,热值、质量变为原来的一半
B. 比热容、密度和热值不变,质量和体积变为原来的一半
C. 比热容、密度和质量变为原来的一半,而热值不变
D. 比热容、密度、热值和质量均为原来的一半
解析 比热容、密度和热值均是物质的特性,而质量是物质的一种属性,它不受任何外界条件的影响.故选B.
例2 下列关于摩擦力的叙述中正确的是( ).
A. 没有摩擦力人就不能自由行走
B. 摩擦力总是阻碍物体运动的
C. 摩擦力总是有害的
D. 静止的物体一定不受摩擦力
解析 解此题时,应以摩擦力的概念做为突破口.所谓摩擦力是指两个相互接触的物体,当它们要发生或已经发生相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力.应按照摩擦力的定义去分析四个选项的错对.
当人自由行走时,脚对地面施加向后的力,因脚蹬地面时,脚相对地面有向后运动的趋势,故在脚踏地的瞬间,地面将给脚一个向前的摩擦力,这个摩擦力不但不阻碍人们的运动,反而为人向前行走提供了所需的动力,故选A.
摩擦力概念容易受以下影响而错选B.一是受生活经验的影响,如自行车刹车时,摩擦力增加,车会很快停下来;二是把“阻碍物体相对运动的力叫摩擦力”片面理解成“摩擦力总是阻碍物体运动的”.
例1、例2属于第一类试题.此类型试题主要是列举几个容易混淆的概念,考查同学们对相关概念的理解和掌握程度.如比热容、密度、热值和质量等概念.
例3 已知实心铜块和铁块在空气中称重时,弹簧测力计的读数相等,若将它们浸没在水中称时,弹簧测力计读数的情况是( ).
A. 挂铁块的读数较大
B. 它们读数相同
C. 挂铜块的读数较大
D. 条件不足,无法确定
解析 实心铜块和铁块在空气中G铜=G铁,当它们全部浸没在水中时,弹簧测力计的读数情况由它们的体积V铜和V铁决定.
∵F铁=G铁-F浮铁,F铜=G铜-F浮铜,
当G铁=G铜时,由于ρ铜>ρ铁,
∴V铜<V铁,∴F浮铜<F浮铁.
那么F铜>F铁.故选C.
此题首先要定性分析这两个物理过程的特点,即实心铜块和铁块在空气中用弹簧测力计称时示数相等;其次是它们浸没在水中时弹簧测力计的读数大小与F浮和G物有关系,而F浮又与浸没物体的体积有关.浸没体积大,F浮就大,要判定V的大小又要由ρ=m/v来确定,即不同物质在m相同时,V与ρ成反比.
由ρ铜>ρ铁可得出V铜<V铁,推出F浮铜<F浮铁,从而确定F铜>F铁,此题着重考查物体静止时力的平衡、浮力大小的决定因素以及不同物质m相同时,V与ρ的关系.
例4 如图1所示,A是一个重为G的活塞,B是一个竖直放置的长为l的金属圆筒,现用竖直向下和竖直向上的推力F1和F2先后作用于A,让它匀速向下和匀速向上通过圆筒,由于摩擦,活塞由上向下通过圆筒所用推力F1=G,所用时间为t1,且活塞向下和向上通过圆筒所用推力F1和F2的功率相等.求由下向上匀速通过圆筒需要的时间是多少?(活塞厚度不计)
解析 解此题时,正确运用力的平衡是解题的突破口.由力的平衡列出方程可找出F2的大小,再由功率可求出A通过圆筒需要的时间.
匀速由上向下时,F1+G=f ①
匀速由下向上时,F2-G=f ②
①-②得 F1-F2+2G=0,且F1=G,∴F2=3G.
解答本题的关键是会应用同一直线上的力的合成方法,根据二力平衡做受力分析,并熟悉摩擦力方向与物体相对运动方向相反,写出关系式,再根据两个物理过程中P1=P2的关系,及运动的时间t1,充分利用已知条件,采用逆向思维的方法解答此题.
例5 如图2所示的电路,电源电压恒定,当滑动变阻器RW接入电路中的电阻为R时,定值电阻R0上消耗的功率为P0;要使定值电阻R0消耗的功率变为原来的1/4,应使滑动变阻器接入电路中的电阻为( ).
A. 2R B. R/2
C. R+R0 D. 2R+R0
解析 解此题时,应先根据已知条件画出等效电路图,然后找出题目中所需的关系,从而解题.
当RW=R时,电路图如图3所示.
解答物理试题的基本方法之一,是按已知物理过程画图.所以按题意画出电路图是解答本题的关键,进而得出P0、R0、U0的关系.在估算中比较相关物理量是找出所需物理量之间联系的常用方法之一.
例3、例4、例5属于第二类试题.此类型试题主要考查同学们对物理规律的各种表述,定律的适用条件及其数学表示式的物理意义的理解和运用.如运用浮力概念、平衡规律及对动态电路的分析等.
例6 一只普通家用白炽灯正常发光时通过它的电流约为( ).
A. 2×102A B. 2×10A
C. 2×10-1A D. 2×10-2A
解析 这是一道典型的运用生活实际问题来做定量估算的试题.一只普通的家用白炽灯,它的电功率在15W~100W的范围内,这样就可以根据公式P=UI算出电流的范围,从而解题.
因为家庭用普通白炽灯的电功率在15W~100W之内,
即家用的普通白炽灯正常发光时通过的电流是0.07A~0.45A.故选C.
例7 地球的表面积约等于5×108km2,估算地球周围大气的总重.
解析 大气对地球表面的压力是由大气的重力产生的,因此大气层对地面的压力等于大气的重力,即F=G.地球表面所受压强约为1个标准大气压.可以用压强公式p=F/S解决问题.
此题是大气压模型的变通,只有深刻理解大气压产生的原因及其规律,才能运用压强知识进行估算.
例6、例7属于第三类试题.此类试题所给出的已知条件和数据较少,必须先对物理量进行估算,才能对物理现象和物理过程进行定性的分析.
三、 试题精选
1. 将塑料球和木球用细绳相连放入水中时,木球露出水面的体积为它自身体积的3/8,如图5所示,当把细绳剪断后,塑料球沉底,木球露出水面的体积是它自身体积的1/2,这时塑料球受到池底对它的支持力为F,若已知塑料球和木球体积之比为1∶8,则下列说法不正确的是( ).
A. 木球重力为4F
B. 塑料球所受浮力为F
C. 塑料球密度为2.0×103kg/m3
D. 绳子剪断后,两物体所受总浮力相差为4F
2. 有两个温度和质量都相同的金属球,先把甲球放入盛有热水的杯中,热平衡后水温降低了Δt,把甲球取出,再将乙球放入杯中,热平衡后水温又降低了Δt,则两球比热容的大小关系是( ).
A. c甲>c乙 B. c甲<c乙
C. c甲=c水 D. 无法判断
3. 如图6所示,电源电压不变,开关S闭合时,灯泡L恰能正常发光,现要使S断开时,灯光L仍正常发光,滑动变阻器的滑片P应( ).
A. 向右移动B. 向左移动
C. 不动D. 先向左再向右移动
4. 有一台家用电器,正常工作时的功率约为2kW,则它可能是( ).
A. 电风扇B. 电视机
C. 空调 D. 电冰箱
5. 水稻丰收后,带壳的稻谷放在场上,堆成圆锥形的谷堆.物理老师和数学老师一起留了作业:用一个量程为20m的卷尺,一个不太大的薄铁皮桶,一个量程不超过15kg的杆秤,还可以利用一些日常生活中常用的东西,依据所学过的物理知识和数学知识,估算一下这堆稻谷的质量有多大?
6. 震惊中外的“11·24”特大海难事故中的“大舜”号沉船已于2000年6月1日打捞出水.船体的打捞采用的是“浮筒打捞法”(如图7所示),潜水员把若干个灌满水的浮筒拴牢在沉船两旁,然后启动空气压缩机将空气压进筒把水排出,浮筒就把浮船拉离海底.
若将船体近似为一个长方体且船体与海底紧密接触,在已知船体质量(M)、每个浮筒质量(m)及体积(V)的情况下,还需要知道和测量哪些物理量(不考虑大气压强的作用),才能粗略地计算出至少需要多少个浮筒方能将沉船拉离海底?推导出浮筒个数的表达式.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。