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高中物理
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1.
(2024高三下·宁波模拟)
粘滞性是流体内部阻碍各流体层之间相对滑动的特性,又称内摩擦。液体内部以及液体与容器壁之间均存在粘滞力(又称内摩擦力),粘滞系数是表征流体内摩擦大小的物理量。在工程机械、石油石化和医药等领域,常常需要对试样的粘滞系数进行准确测量。对于粘滞系数较大且较透明的液体,常采用落球法测量其粘滞系数。较深透明容器中盛有密度为
的均匀、静止的粘性液体,液面近似为无限宽广(忽略容器壁影响),密度为
、半径为
的均质小球以较慢的速度在该液体中下落(无转动),其受到的粘滞阻力
满足斯托克斯公式:
, 上式中
为小球的运动速度,
即为该液体的粘滞系数。
(1) 在液面处以静止状态释放小球,小球下落初段为变速运动,最终会趋于收尾速度
。请给出小球下落过程速度
的表达式(含
, 时间
, 和重力加速度
)
并给出收尾速度
的表达式(含
和重力加速度
)
。
(2) 若用落球法测量甘油的粘滞系数时,测得小球的直径为
, 小球的密度为
, 小球在甘油中近似匀速下落的时间为
, 甘油的密度为
, 重力加速度为
。请写出甘油的粘滞系数
的计算公式
(3) 用落球法测量液体粘滞系数时,以下哪些因素在其他条件相同时会影响实验结果的准确性____
A .
小球的直径
B .
液体的温度均匀性
C .
容器的尺寸
D .
释放小球位置的上下偏差
(4) 通常液体的粘滞系数强烈地依赖于温度,本题图是某三种液体样品的粘滞系数与温度的关系曲线。请写出你能从图中总结出的经验规律,并对图中粘滞系数与温度关系给出一种微观解释
。
(5) 关于落球法测量液体粘滞系数实验的原理和可能出现的误差,下列说法中正确的是____
A .
小球在液体中下落时,受到的重力与浮力之差等于粘滞阻力
B .
小球在液体中下落时,应尽量选择较大的匀速区间
和较小的容器直径
C .
小球释放时,应尽量选择圆管容器截面中心位置
D .
本实验应选择表面光滑些的小球
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