Question

12．實(shí)驗(yàn)表明：密度大于液體的固體球，浸沒(méi)在液體中開(kāi)始時(shí)是豎直加速下沉，但隨著下沉速度變大，其所受的阻力也變大，到一定深度后開(kāi)始勻速下沉，下表是某興趣小組在探究“固體球在水中豎直勻速下沉?xí)r的速度與固體球的半徑、密度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的數(shù)據(jù)記錄（水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

次序	固體球的半徑 r/（×10-3m）	固體球的密度 ρ/（×103kg•m-3）	固體球勻速下沉的速度v/（m•s-1）
1	0.5	2.0	0.55
2	1.0	2.0	2.20
3	1.5	2.0	4.95
4	0.5	3.0	1.10
5	1.0	3.0	4.40
6	0.5	4.0	1.65
7	1.0	4.0	6.60

（1）固體球浸沒(méi)在水中豎直勻速下沉?xí)r受到的力是填“是”或“不是”）平衡力；若固體球的體積為0.1cm³，密度為2.0×10³kg/m³，則此球質(zhì)量m=0.2g，浸沒(méi)在水中豎直勻速下降時(shí)所受到的浮力F_浮=0.001N，阻力f=0.001N．
（2）由第1、2、3三組數(shù)據(jù)可知：密度相同的固體球浸沒(méi)在水中勻速下沉的速度與固體球半徑平方成正比．
（3）從表格分析，若固體球的半徑為1.5×10^-3m，密度為3.0×10³kg/m³，則其浸沒(méi)在水中勻速下沉的速度是9.9 m/s．

Answer 1

分析 （1）物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到平衡力的作用，這兩個(gè)力（重力、阻力與浮力之和），大小相等，方向相反，作用在同一條直線上；
根據(jù)m=ρV計(jì)算出物體的質(zhì)量，根據(jù)F浮=ρ液gV排計(jì)算出物體所受的浮力，物體勻速下沉過(guò)程中，受阻力豎直向上，所以重力等于浮力與阻力之和，從而計(jì)算出阻力；
（2）分析固體下沉?xí)r的速度和固體的半徑，可以找出規(guī)律；
（3）根據(jù)固體球在水中勻速下沉的速度與固體球的半徑的關(guān)系，可以求出速度的大�。�

解答 解：（1）固體球在水中豎直勻速下沉?xí)r處于平衡狀態(tài)，所以受到的力是平衡力；
由ρ=$\frac{m}{V}$得，球的質(zhì)量m=ρV=2.0g/cm³×0.1cm³=0.2g；
小球受的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1×10^-6m³=0.001N；
當(dāng)小球勻速下降時(shí)，受豎直向下的重力，豎直向上的浮力和阻力作用，所以：
F_浮+f=G，則f=G-F_浮=0.2×10^-3kg×10N/kg-0.001N=10^-3N=0.001N；
（2）分析123組數(shù)據(jù)可以知道固體球下落的速度與球半徑的平方的比值是一個(gè)定值，為2.2；
（3）當(dāng)密度為3.0×10³kg/m³，固體球下落的速度與球半徑的平方的比值是一個(gè)定值，為4.4；
在水中勻速下沉的速度V=（1.5×10^-3）²×4.4m/s=9.9m/s．
故答案為：（1）是；0.2；0.001；0.001； （2）半徑平方； （3）9.9．

點(diǎn)評(píng) 本題考查知識(shí)點(diǎn)比較多，考查了物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況，運(yùn)用了控制變量法找規(guī)律，以及對(duì)圖象的分析，主要考查學(xué)生對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的靈活運(yùn)用能力．