港珠澳大橋是我國建成的世界上最長的跨海大橋，全長約50km,連接香港大嶼山、澳門半島和廣東省珠海市，主體工程為海中橋梁和海底隧道，海底隧道由一節(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，先將沉管兩端密封，如同一個巨大的長方體空心箱子，然后讓其漂浮在海面上，再用拖船將密封沉管拖到預定海面上，向其內部灌水使之沉入海底。請回答下列問題。（假設每一節(jié)密封沉管的總質量為7×107kg,g取10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3）
（1）已知某汽車通過港珠澳大橋用時30min,求該汽車全過程的平均速度。
（2）計算每一節(jié)漂浮在海面上的密封沉管灌水前受到的浮力。
（3）在對密封沉管灌水使其下表面下沉到離水面50m深處時，其下表面受到海水的壓強為多大？
（4）當密封沉管灌水下沉到海底后將其下半部分埋入海底的泥沙中，再將灌入其中的海水全部抽出，空心密封管是否會再次上浮，請解釋其中的物理原理。
【答案】見試題解答內容
【解答】
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發(fā)布：2024/6/21 8:0:10組卷：22引用：1難度：0.5
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1．探海神器——“蛟龍”號
2012年6月24日是個偉大的日子！“蛟龍”號載人潛水器深潛7020米新紀錄誕生，“神舟九號”宇宙飛船與“天宮一號”手動交會對接成功，“蛟龍”與“神九”互致祝福，進行了穿越海天的對話，實現了“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”的偉大夢想！
目前，“蛟龍”號具備了在全球99.8%的海洋深處開展科學研究、資源勘探的能力?！膀札垺碧柕男螤钔庥^如圖所示，部分參數見表格。
這次深潛紀錄的創(chuàng)造反映了“蛟龍”號高端技術的創(chuàng)新與突破。“蛟龍”號部分參數 長×寬×高 8.2米×3.0×米×3.4米 自身質量 22噸 最大荷載 240公斤 載人 限3人 最大速度 25海里/小時 巡航速度 1海里/小時 最大工作設計深度 7000米 正常在水下工作時間 12小時
新技術突破一——高速水聲通信技術。
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長、復雜環(huán)境中有效提取信號難等嚴重缺陷，“蛟龍?zhí)枴睗撊肷詈登?，如何實現實時通訊是個重要難題。中國科學院研發(fā)了具有世界先進水平的高速水聲通信技術--利用通信聲吶進行水下通信聯絡，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)射機產生的電信號轉換為聲信號，也可以將接收機接收的聲信號轉換為電信號。此次“蛟龍”與“神九”成功實現穿越海天對話，高速水聲通信技術功不可沒。
新技術突破二——大容量充油銀鋅蓄電池
“蛟龍”號搭載的是我國自主研發(fā)的、儲存電能超過110千瓦時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”號正常水下工作時間長，但又不能攜帶太重蓄電池的困難。
新技術突破三——懸停定位和自動航行
由于不同海域、不同深度的海水密度不同，“蛟龍”號在水中受到的浮力是變化的。按潛航員葉聰的說法，“這次7000米級海試的試驗海域，根據測量，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”號自重22噸，算下來在7000米深度時受到的浮力大概比在海面時要大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”號增加重量的鐵塊，“蛟龍”號海試團隊用周密的數學模型，能根據在不同海域測得的海水溫度、鹽度和深度等參數精確地計算下潛時所需要的“壓載鐵”重量。
“蛟龍”號掛好所需壓載鐵，注水下潛，當下潛至預定深度時，“蛟龍”號能克服自身晃動、海底洋流等內外干擾，通過適時拋掉一定數量的壓載鐵，利用相關技術實現懸停。此外，“蛟龍”號還具備自動定向、定高、定深三大功能，能夠在復雜環(huán)境中自動航行，在已公開的消息中，尚未有國外深潛器具備類似功能。當完成工作后，潛航員再拋掉適量的壓載鐵，實現上浮，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”號的祝賀，送出了全體中華兒女的心聲！
（1）（1）①換能器可實現 信號與 信號的相互轉換。
②潛艇下潛深度一般是幾百米，而“蛟龍”號下潛深度一般是幾千米，“蛟龍”號在深海中必須通過拋掉壓載鐵實現上浮，而不是像潛艇那樣采用排水的方法實現上浮，請寫出可能的原因及你的理由：。
（2）請估算“蛟龍”號的體積大小，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 -
2．如圖所示，“A”和“B”表示滿載的輪船在海水或江水中靜止時液面的位置。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,在海水中滿載時受到的浮力是 N。發(fā)布：2024/11/18 8:0:1組卷：294引用：3難度：0.5 -
3．輪船的排水量是指滿載時排開水的質量，排水量的大小反映了其載貨的能力，一艘排水量為1000t 輪船，自身質量為200t,則最多能裝載
t的貨物，當輪船從河水中駛向海洋時，會發(fā)現輪船在水中的體積會，而其受到的浮力。（選填“增大、不變、減小”）。發(fā)布：2024/11/18 8:0:1組卷：35引用：1難度：0.5
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