Question

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水=1.0×10³kg/m³，球的体积计算公式为V=4/3πr³）．

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）
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）第1、2、3三组数据可知，因为阻力的原因，固体球在水中竖直匀速下沉时受到重力与浮力并不相等，重力与浮力之比为______；
（2）分析比较第1、2、3三组数据中固体球的半径和它匀速下沉的速度的变化规律可知，密度相同的固体球在水中匀速下沉的速度与固体球的______成正比．
（3）结合表格中的数据分析，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______m/s．
（4）对于固体球在水中从静止开始竖直下沉的过程，四位同学描述出了重力对固体球做功的功率与其下落时间关系的P-t图象如图所示，其中描述正确的是______．

Answer 1

（1）1、2、3三组数据，球的密度均为2×10³kg/m³，球在下沉过程中，都是完全浸没的，所以V_排=V_球；
则G_球=ρ_球gV，F_浮=ρ_水gV，所以重力与浮力之比恰好为2：1；
（2）分析1、2、3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，则说明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的平方成正比；
（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^-3）²×4.4m/s=17.6m/s；
（4）开始加速下落时功率越来越大，当速度大小不变时，功率将保持不变，故选D．
故答案为：（1）2：1；（2）半径的平方；（3）17.6；（4）D．