Question

20．實驗表明：密度大于液體的固體球，在液體中開始時是豎直加速下沉，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時的速度與哪些量有關”實驗時得到的數據記錄（水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）．

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）固體球在水中豎直勻速下沉時受到的力是（填“是”或“不是”）平衡力；若固體球的半徑為0.5×10^-3m，密度為3.0×10³kg/m³，則此球勻速下降時所受到的浮力F_浮與阻力f的大小關系為F_浮等于f（填“大于”“等于”或“小于”）．
（2）由第1、2、3三組數據可知：密度相同的固體球在水中勻速下沉的速度與固體球的半徑平方成正比．
（3）若固體球的半徑為2.0×10^-3m，密度為3.0×10³kg/m³，則其在水中勻速下沉的速度是17.6m/s．

Answer 1

分析 （1）物體勻速運動時受到平衡力的作用，這兩個力，大小相等，方向相反，作用在同一條直線上；
（2）分析固體下沉時的速度和固體的半徑，可以找出規律；
（3）根據固體球在水中勻速下沉的速度與固體球的半徑的關系，可以求出速度的大小．

解答 解：（1）固體球在水中豎直勻速下沉時受到的力是平衡力；此球勻速下降時所受到的浮力F_浮與阻力f大小相等；
（2）分析123組數據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定值，為2.2；
（3）當密度為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定值，為4.4；
在水中勻速下沉的速度v=（2.0×10^-3）²×4.4m/s=17.6m/s；
故答案為：（1）是； 等于； （2）半徑平方； （3）17.6．

點評 本題考查知識點比較多，考查了物體做勻速運動時的受力情況，運用了控制變量法找規律，以及對圖象的分析，主要考查學生對所學物理知識的靈活運用能力．