题目内容
【题目】建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图所示,建造隧道时,现将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,向其内部灌水使之沉入海底.
设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m,35m,10m,总质量为6×107kg.(海水的密度取1.0×103kg/m3 , g取10N/kg)
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮=N.
(2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强大小将 , 当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为 kg,此时其下表面受到海水的压力等于 N.
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请应浮力的知识来解释其原因.答: .
【答案】
(1)6×108
(2)变大,3×106,6.3×108
(3)下表面不受海水的压力,根据浮力的产生原因,沉管不再受海水的浮力
【解析】(1)漂浮在海面上的密封沉管,受到的浮力等于其重力
;
(2)①在对密封沉管灌水使其下沉过程中,沉管浸在水中的深度增加,根据 ,其下表面受到海水的压强将变大.
②沉管浸没在海水中,受到的浮力为:
,
当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,浮力大小不变,处于悬浮状态,
③浸没在水中的物体受到的浮力等于上下表面的压力差,沉管下表面受到海水的压力F下= .
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,下表面不受海水的压力,根据浮力产生的原因,沉管不再受海水的浮力,此时空心密封沉管不会再上浮.
【考点精析】本题主要考查了阿基米德原理和浮力大小的计算的相关知识点,需要掌握阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力.这个规律叫做阿基米德原理,即 F浮= G排 =ρ液gv排;浮力的公式为:F浮= G排 =ρ液gv排才能正确解答此题.
【题目】小洋和小红在测滑轮组机械效率的实验中,一起组装了如图所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置.
(1)实验时,小红应向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N;同时小洋用刻度尺测出钩码升高的高度为0.1m,以上测量准确无误,其它被测物理量和计算的数据如表所示:
钩码重 | 弹簧测力计 | 有用功 | 总功 | 机械效率 |
2 | 0.4 | 0.2 | 0.2 | 100% |
(2)小洋和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们意识到出了错误,请你帮他们找出原因: .
(3)该滑轮组的机械效率实际为 .
(4)若提升的钩码重增加到6N,则其机械效率将(选填增大、减小或不变).
(5)通过分析,可知对滑轮组机械效率产生影响的主要因素有 .