港珠澳大橋由橋和隧道組成，隧道由一節(jié)一節(jié)用鋼筋混凝土做成的空心沉管連接而成，如圖所示，建造隧道時(shí)先將沉管兩端密封，如同一個(gè)巨大的長方體空心箱子，讓其漂浮在海面上，然向其內(nèi)部灌水使之沉入海底，假設(shè)某一節(jié)密封的長方體沉管的長、寬、高分別是180m、35m、10m,質(zhì)量為6×10⁷kg,取海水的密度取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg,求：

（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受的浮力是多少N？
（2）當(dāng)密封沉管上表面剛好水平浸沒在海水中時(shí)，沉管下表面受到海水的壓強(qiáng)多少？
（3）當(dāng)密封沉管上表面剛好水平浸沒在海水中靜止時(shí)，需要注入多少kg的海水？

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/7/31 8:0:9組卷：64引用：1難度：0.5

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1．探海神器——“蛟龍”號(hào)
2012年6月24日是個(gè)偉大的日子！“蛟龍”號(hào)載人潛水器深潛7020米新紀(jì)錄誕生，“神舟九號(hào)”宇宙飛船與“天宮一號(hào)”手動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功，“蛟龍”與“神九”互致祝福，進(jìn)行了穿越海天的對(duì)話，實(shí)現(xiàn)了“可上九天攬?jiān)?，可下五洋捉鱉”的偉大夢想！
目前，“蛟龍”號(hào)具備了在全球99.8%的海洋深處開展科學(xué)研究、資源勘探的能力?！膀札垺碧?hào)的形狀外觀如圖所示，部分參數(shù)見表格。

“蛟龍”號(hào)部分參數(shù)

長×寬×高 8.2米×3.0×米×3.4米

自身質(zhì)量 22噸

最大荷載 240公斤

載人限3人

最大速度 25海里/小時(shí)

巡航速度 1海里/小時(shí)

最大工作設(shè)計(jì)深度 7000米

正常在水下工作時(shí)間 12小時(shí)

這次深潛紀(jì)錄的創(chuàng)造反映了“蛟龍”號(hào)高端技術(shù)的創(chuàng)新與突破。
新技術(shù)突破一——高速水聲通信技術(shù)。
電磁波在海水中傳播的距離很有限，而普通水聲傳輸又有延時(shí)長、復(fù)雜環(huán)境中有效提取信號(hào)難等嚴(yán)重缺陷，“蛟龍?zhí)枴睗撊肷詈?shù)千米，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊是個(gè)重要難題。中國科學(xué)院研發(fā)了具有世界先進(jìn)水平的高速水聲通信技術(shù)--利用通信聲吶進(jìn)行水下通信聯(lián)絡(luò)，成功解決了這一難題。通信聲吶是由發(fā)射基陣和接收基陣組成，基陣又由換能器基元組成。換能器一般用壓電陶瓷材料制成，可將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，也可以將接收機(jī)接收的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此次“蛟龍”與“神九”成功實(shí)現(xiàn)穿越海天對(duì)話，高速水聲通信技術(shù)功不可沒。
新技術(shù)突破二——大容量充油銀鋅蓄電池
“蛟龍”號(hào)搭載的是我國自主研發(fā)的、儲(chǔ)存電能超過110千瓦時(shí)的大容量充油銀鋅蓄電池，該電池的蓄電能力為美國同類潛水器蓄電池的2倍，成功解決了“蛟龍”號(hào)正常水下工作時(shí)間長，但又不能攜帶太重蓄電池的困難。
新技術(shù)突破三——懸停定位和自動(dòng)航行
由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“蛟龍”號(hào)在水中受到的浮力是變化的。按潛航員葉聰?shù)恼f法，“這次7000米級(jí)海試的試驗(yàn)海域，根據(jù)測量，海面海水的密度是每立方米1021公斤，而7000米深的海水密度變成每立方米1059公斤，“蛟龍”號(hào)自重22噸，算下來在7000米深度時(shí)受到的浮力大概比在海面時(shí)要大800多公斤力”（公斤力是工程中常用的力的單位，1公斤力大約等于10牛）。
浮力的變化要靠壓載鐵來平衡，所謂“壓載鐵”，就是給“蛟龍”號(hào)增加重量的鐵塊，“蛟龍”號(hào)海試團(tuán)隊(duì)用周密的數(shù)學(xué)模型，能根據(jù)在不同海域測得的海水溫度、鹽度和深度等參數(shù)精確地計(jì)算下潛時(shí)所需要的“壓載鐵”重量。
“蛟龍”號(hào)掛好所需壓載鐵，注水下潛，當(dāng)下潛至預(yù)定深度時(shí)，“蛟龍”號(hào)能克服自身晃動(dòng)、海底洋流等內(nèi)外干擾，通過適時(shí)拋掉一定數(shù)量的壓載鐵，利用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)懸停。此外，“蛟龍”號(hào)還具備自動(dòng)定向、定高、定深三大功能，能夠在復(fù)雜環(huán)境中自動(dòng)航行，在已公開的消息中，尚未有國外深潛器具備類似功能。當(dāng)完成工作后，潛航員再拋掉適量的壓載鐵，實(shí)現(xiàn)上浮，可見，無論是下潛，懸停，還是上浮，壓載鐵的作用都是巨大的。
“祝愿中國載人深潛事業(yè)取得新的更大成就！祝愿我們的祖國繁榮昌盛！”，“神九”航天員景海鵬在太空向“蛟龍”號(hào)的祝賀，送出了全體中華兒女的心聲！
（1）（1）①換能器可實(shí)現(xiàn)
信號(hào)與
信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。
②潛艇下潛深度一般是幾百米，而“蛟龍”號(hào)下潛深度一般是幾千米，“蛟龍”號(hào)在深海中必須通過拋掉壓載鐵實(shí)現(xiàn)上浮，而不是像潛艇那樣采用排水的方法實(shí)現(xiàn)上浮，請(qǐng)寫出可能的原因及你的理由：
。
（2）請(qǐng)估算“蛟龍”號(hào)的體積大小，并寫出估算過程。

發(fā)布：2024/11/13 8:0:1組卷：8引用：0難度：0.5

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3．如圖所示，“A”和“B”表示滿載的輪船在海水或江水中靜止時(shí)液面的位置。圖示中的輪船是在 （填“江水”或“海水”）中停泊。輪船的排水量為6000t,在海水中滿載時(shí)受到的浮力是 N。

3．如圖所示，“A”和“B”表示滿載的輪船在海水或江水中靜止時(shí)液面的位置。圖示中的輪船是在
（填“江水”或“海水”）中停泊。輪船的排水量為6000t,在海水中滿載時(shí)受到的浮力是
N。