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建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底成隧道级成,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
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建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底成隧道级成,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.
设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是a米、b米、h米,总质量为m吨(海水密度取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___(变大、变小或不变).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,此时空心密封沉管会不会再上浮,利用浮力的知识来解释其原因.答:___(“会”或“不会”)___.
设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是a米、b米、h米,总质量为m吨(海水密度取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___(变大、变小或不变).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,此时空心密封沉管会不会再上浮,利用浮力的知识来解释其原因.答:___(“会”或“不会”)___.
▼优质解答
答案和解析
(1)沉管灌水前漂浮,F浮=G=mg=m×103kg×10N/kg=104mN;
(2)根据p=ρgh,液体内部的压强随深度的增大而增大,密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强将变大;
②沉管浸没水中,受到的浮力为:
F浮′=ρgV=104abhN,
体积不变,浮力大小不变,处于悬浮状态,
F浮′=G总=G管+G水,
注入海水的重力:G水=F浮′-G管=ρgV-G管=104abhN-104mN,
注入海水的质量:m=
=
=(103abh-103m)kg;
浸没在水中的物体受到的浮力等于上下表面的压力差,上表面刚好浸没,上表面受到向下的压力为0,沉管下表面受到海水的压力F下=F浮=104abhN;
(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)104m;
(2)变大; 103abh-103m; 104abh;
(3)不会;此时密封固管的下表面没有与海水接触,不再受到海水向上的压强,向上的压力为零,所以密封沉管不会再上浮.
(2)根据p=ρgh,液体内部的压强随深度的增大而增大,密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强将变大;
②沉管浸没水中,受到的浮力为:
F浮′=ρgV=104abhN,
体积不变,浮力大小不变,处于悬浮状态,
F浮′=G总=G管+G水,
注入海水的重力:G水=F浮′-G管=ρgV-G管=104abhN-104mN,
注入海水的质量:m=
G水 |
g |
104abhN-104mN |
10N/kg |
浸没在水中的物体受到的浮力等于上下表面的压力差,上表面刚好浸没,上表面受到向下的压力为0,沉管下表面受到海水的压力F下=F浮=104abhN;
(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)104m;
(2)变大; 103abh-103m; 104abh;
(3)不会;此时密封固管的下表面没有与海水接触,不再受到海水向上的压强,向上的压力为零,所以密封沉管不会再上浮.
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