高考物理估算题和相关例题如下:
例题:
【例1】(2019·全国卷Ⅰ·T15)一质量为$m$的小物块轻轻放入盛满水的大烧杯内,静止后有$V_{排}$体积露出液面。已知物块与容器壁的动摩擦因数为$\mu $,重力加速度为$g$,求物块受到的最大静摩擦力。
【分析】
物块在水中受到重力、浮力、最大静摩擦力三个力的作用,当物块受到的最大静摩擦力等于重力与浮力的合力时,物块处于静止状态,此时物块受到的最大静摩擦力最大。
【解答】
物块漂浮在水面上时,有$V_{排}$体积露出液面,则物块排开水的体积为$V_{排}\prime = V - V_{排}$。
物块受到的浮力为F_{浮} = \rho_{水}gV_{排}\prime = \rho_{水}g(V - V_{排})
物块的重力为G = mg
物块受到的最大静摩擦力为f_{摩} = \mu F_{N} = \mu(mg - F_{浮})
解得:f_{摩} = \frac{\mu mg - \rho_{水}g\mu V}{\rho_{水}g}
【例2】(2020·全国卷Ⅲ·T15)一质量为$m$的小滑块轻轻放置在水平放置的光滑轨道上,滑块与轨道间的动摩擦因数为$\mu $,滑块从轨道上由静止开始下滑,已知轨道的最低点距水平面的高度为h,重力加速度为$g$。求滑块滑至最低点时的速度大小。
【分析】
滑块在运动过程中只受重力、支持力和滑动摩擦力作用,根据动能定理列式求解滑块滑至最低点时的速度大小。
【解答】
滑块从轨道上由静止开始下滑的过程中,根据动能定理得:
$- \mu mgS = \frac{1}{2}mv^{2} - 0$
解得:v = \sqrt{\frac{2gS}{1 + \mu}}
估算题:
【估算题1】(全国卷Ⅲ)一质量为$m$的小球从高为$H$处自由下落,当它与地面的碰撞反弹后速度大小为碰前速度大小的一半时,球停止在地面上。求小球对地面的平均冲力的大小。
【解答】
小球自由下落至地面前后的动量变化量相等,设小球与地面碰撞前的速度大小为$v$,取竖直向下为正方向,由动量定理得:$(mg - F)t = 0 - mv$
解得:F = 3mg
由牛顿第三定律可知小球对地面的平均冲力的大小为$3mg$。
【估算题2】(新高考卷)一质量为$m$的小球从高为$H$处自由下落,当它与地面的碰撞反弹后速度大小为碰前速度大小的一半时,小球通过的总路程为$\frac{3H}{2}$。求小球对地面的平均冲力的大小。
【解答】
设小球与地面碰撞前的速度大小为$v$,取竖直向下为正方向,由动能定理得:$- mg\frac{H}{2} - F\frac{3H}{2} = 0 - \frac{1}{2}mv^{2}$
解得:F = 6mg
由牛顿第三定律可知小球对地面的平均冲力的大小为$6mg$。
高考物理估算题通常涉及一些需要估算数值的问题,例如根据实验数据估算物体的质量、速度、加速度等物理量。下面是一个相关例题:
【例题】某同学在实验室中用托盘天平称量一个小烧杯的质量。当天平的砝码不小心沾上了油污,最小砝码的质量为0.1克。他挑了一个质量为2克的砝码放在天平的右盘,游码移至0.6克的刻度处,此时发现天平的指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,为了不使天平指针指在分度盘中央刻度线的右侧,他应该( )。
A. 将游码向右移动,直至天平平衡
B. 将标尺上的游码向右移至略大于0.6克的刻度处,直至天平平衡
C. 取出最小的砝码,再移动游码至天平平衡
D. 调节天平的平衡螺母,直至天平平衡
这道题中,由于砝码沾上了油污,其质量发生了变化。此时,如果按照正常的操作方法,将质量为2克的砝码放在右盘,游码移至0.6克的刻度处,天平将无法平衡。因此,正确的操作应该是取出最小的砝码,再移动游码至天平平衡。这样做的目的是为了使天平的指针指在分度盘中央刻度线的右侧。
这道题就是一个典型的估算题,需要考生根据实际情况对物理量进行合理的估算。考生需要根据题目中的信息,判断出正确的操作方法,并理解为什么这样做是正确的。
高考物理估算题和相关例题常见问题包括:
1. 估算物体的质量和密度:根据题目给出的信息,需要学生根据实际情况进行估算,并应用相关物理知识进行解答。
2. 估算电场强度:在题目中给出一定的条件,如电荷受到的电场力、两点之间的距离等,学生需要根据这些信息估算电场强度。
3. 估算加速度:在题目中给出一定的条件,如速度变化量、时间等,学生需要根据这些信息估算加速度。
4. 估算电阻:根据题目给出的信息,需要学生根据欧姆定律进行估算,需要考虑电阻率、长度、横截面积等因素。
5. 估算能量:在题目中给出一定的条件,如速度、位移等,需要学生根据能量守恒定律进行估算。
以下是一个估算题的相关例题:
例题:一个质量为5kg的物体在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力,求物体的加速度。
分析:根据牛顿第二定律,物体的加速度为:
a = F / m = 20 / 5 = 4m/s^2
因此,物体的加速度为4m/s^2。
需要注意的是,估算题的答案并不是唯一的,学生需要根据实际情况进行合理的估算和解答。同时,学生还需要注意题目中的细节和条件,避免因为疏忽而失分。
