摘要:我们假定下沉速度与实验处的重力加速度成正比.即.由此可知.球形固体在水中匀速下沉的速度与g.ρ.r的关系为 .(只要求写出关系式.比例系数可用表示).

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(2005?上海模拟)密度大于液体的固体颗粒,在液体中竖直下沉,开始时是加速下沉,但随着下沉速度变大,固体所受的阻力也变大,故下沉到一定深度后,固体颗粒是匀速下沉的.
该实验是研究球形固体颗粒在水中竖直匀速下沉的速度与哪些量有关,实验数据的记录如下表:(水的密度为ρo=1.0×103kg/m3)
次序 1 2 3 4 5 6 7
固体球的半径r(m) 0.5×10-3 1.0×10-3 1.5×10-3 0.50×10-3 1.0×10-3 0.50×10-3 1.0×10-3
固体的密度ρ(kg/m3 2.0×103 2.0×103 2.0×103 3.0×103 3.0×103 4.0×103 4.0×103
(p-p0)kg/m3
1.0×103
1.0×103
1.0×103
1.0×103
1.0×103
1.0×103
2.0×103
2.0×103
2.0×103
2.0×103
3.0×103
3.0×103
3×103
3×103
匀速下沉的速度v(m/s) 0.55 2.20 4.95 1.10 4.40 1.65 6.60
(1)根据以上实验数据,请你推出球形固体在水中匀速下沉的速度v与r的关系为
v∝r2
v∝r2
;以及v与ρ的关系为
v∝(ρ-ρ0
v∝(ρ-ρ0

我们假定下沉速度v与实验处的重力加速度g成正比,即v∝g.由此可知,球形固体在水中匀速下沉的速度v与g、ρ、r的关系为
v=k(ρ-ρ0)r2g
v=k(ρ-ρ0)r2g
.(只要求写出关系式,比例系数可用k表示).
(2)对匀速下沉的固体球作受力分析:固体球受到浮力(浮力的大小等于排开液体的重力)、重力(球体积公式以v=
4
3
πr3
计算)、匀速下沉时球受到的阻力f.试写出f与v及r的关系式(分析和推导过程不必写);f=
4πrv
3k
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