Question

4．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，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底．（假设每一节密封沉管的总质量为6×10⁷kg，g取10N/kg）

（1）计算漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力．
（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增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（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：沉管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可知，沉管不再受海水的浮力，此时空心密封沉管不会再上浮．

Answer 1

分析 （1）利用F_浮=G=mg求漂浮在海面上的密封沉管在灌水前受到的浮力．
（2）在密封沉管下沉过程中，所处深度变大，利用p=ρgh可得受到海水的压强大小变化情况；
（3）浮力产生的原因：物体上下表面受到的压力差．

解答 解：
（1）沉管灌水前漂浮，所以浮力：F_浮=G=mg=6×10⁷kg×10N/kg=6×10⁸N；
（2）在密封沉管下沉过程中，其下表面所处的深度增大，由p=ρgh可知，其下表面受到海水的压强大小将增大；
（3）沉管下半部分埋入海底的泥沙中，下表面不受海水的压力，根据浮力的产生原因，沉管不再受海水的浮力，此时空心密封沉管不会再上浮．
故答案为：
（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力为6×10⁸N；
（2）增大；
（3）沉管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可知，沉管不再受海水的浮力，此时空心密封沉管不会再上浮．

点评 本题考查了重力公式、物体漂浮条件、液体压强公式和浮力产生的原因．要求认真审题，从中得出相关信息．