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20.实验表明:密度大于液体的固体球,在液体中开始时是竖直加速下沉,但随着下沉速度变大,其所受的阻力也变大,到一定深度后开始匀速下沉.下表是某兴趣小组在探究“固体球在水中竖直匀速下沉时的速度与哪些量有关”实验时得到的数据记录(水的密度ρ=1.0×103kg/m3).
次序固体球的半径
r/(×10-3m)
固体球的密度
ρ/(×103kg•m-3
固体球匀速下沉的速度v/(m•s-1
10.52.00.55
21.02.02.20
31.52.04.95
40.53.01.10
51.03.04.40
60.54.01.65
71.04.06.60
(1)固体球在水中竖直匀速下沉时受到的力是(填“是”或“不是”)平衡力;若固体球的半径为0.5×10-3m,密度为3.0×103kg/m3,则此球匀速下降时所受到的浮力F与阻力f的大小关系为F等于f(填“大于”“等于”或“小于”).
(2)由第1、2、3三组数据可知:密度相同的固体球在水中匀速下沉的速度与固体球的半径平方成正比.
(3)若固体球的半径为2.0×10-3m,密度为3.0×103kg/m3,则其在水中匀速下沉的速度是17.6m/s.

分析 (1)物体匀速运动时受到平衡力的作用,这两个力,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上;
(2)分析固体下沉时的速度和固体的半径,可以找出规律;
(3)根据固体球在水中匀速下沉的速度与固体球的半径的关系,可以求出速度的大小.

解答 解:(1)固体球在水中竖直匀速下沉时受到的力是平衡力;此球匀速下降时所受到的浮力F与阻力f大小相等;
(2)分析123组数据可以知道固体球下落的速度与球半径的平方的比值是一个定值,为2.2;
(3)当密度为3.0×103kg/m3,固体球下落的速度与球半径的平方的比值是一个定值,为4.4;
在水中匀速下沉的速度v=(2.0×10-32×4.4m/s=17.6m/s;
故答案为:(1)是; 等于; (2)半径平方; (3)17.6.

点评 本题考查知识点比较多,考查了物体做匀速运动时的受力情况,运用了控制变量法找规律,以及对图象的分析,主要考查学生对所学物理知识的灵活运用能力.

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8.在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板等),让小车自斜面顶端静止开始滑下.观察同一小车从同一高度滑下后,在不同表面上运动的距离如图所示.
(1)小车每次滑行到斜面底端时具有相同的速度 .
(2)下面是记录实验情况的表格,请将其中(a)、(b)两项内容补充完整.
 实验序号 水平部分材料 (a)小车受阻力的情况(b)小车运动的路程
 ①
 ②
 ③
(3)由实验可知:小车所受阻力越小,小车运动的路程越远,由此可以推得出,如果小车在绝对光滑的水平面上运动时,即不受到阻力作用,那么它将做匀速直线运动.
(4)小车在水平木板上运动时受到3个力的作用.(不计空气阻力)
(5)该实验研究过程中采用了实验加推理(选填“单纯的实验”或“实验加推理”)的方法.
(6)在大量类似实验基础上,牛顿等科学家经过进一步推理而概括出了著名的牛顿第一定律.它是人们公认的物理学基本定律之一,在实际生活中有着广泛的应用.一架在空中水平向右匀速直线飞行的飞机上,自由落下了一颗炸弹.下列给出了几种炸弹落地前与飞机位置关系的情形,如图所示.请你认真分析后作出正确的选择:

①不计空气对炸弹的阻力,炸弹与飞机的位置关系为乙图.
②际上,由于空气阻力的存在,炸弹与飞机的位置关系为甲图.

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