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阅读以下材料,回答相关问题。 港珠澳大桥海底隧道 港珠澳大桥海底隧道,全长6.7...

阅读以下材料,回答相关问题。

港珠澳大桥海底隧道

港珠澳大桥海底隧道,全长6.7公里,它由两个人工岛的隧道预埋段、33节巨型沉管、长约12米重达6500吨的“最终接头”拼接而成。隧道的海底部分长约5664米,最大安装水深超过40米。该隧道是我国建设的第一座外海沉管隧道,也是世界上最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道。我国的独创技术走在了沉管隧道技术的全球首位。每节制作完成的巨型沉管(简称管节),其管道长180米,宽37.95米,高11.4米,质量达7.8万吨,相当于一艘航母。这些巨型沉管是怎样被运送到海中沉放现场并下沉到指定地点的呢?如图是这一过程的示意图。

甲图:管节先被移动到船坞的浅坞区,在其两端安装止水带,在其内部安装可注入或排出海水的压载水系统,并在管内无水时将其两端封闭。

乙图:关闭两个坞门,向船坞内灌水使管节起浮,再将管节移至船坞的深坞区。

丙图:船坞排水,至坞内外水面相平后,打开坞门2

丁图:由大马力拖轮将管节拖出船坞,并拖运至沉放现场。

戊图:利用压载水系统向管节内灌水,使其下沉,并利用深水无人沉放定位系统调位。


 

请回答下列问题:(海水密度可近似为水的密度ρ=1.0×103kg/m3g=10N/kg

(1)管节漂浮时,其上表面几乎与水面齐平。请你估算:每节管节漂浮时受到的浮力约为F=______N

(2)请你利用所学知识,试分析乙图中管节起浮的原因______

(3)管节灌水沉放的原理与______的工作原理相同。(选填“轮船”、“潜水艇”或“热气球”)

(4)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,请用浮力的知识来解释其原因。答:______

 

8×108 见解析 潜水艇 见解析 【解析】 (1)[1]由题知,管节的排水量达8万吨,因为漂浮则管节受到的浮力 F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N (2)[2]向船坞内灌水后,V排变大,ρ液一定,根据F浮=ρ液gV排可知,管节受到的浮力变大,当浮力大于重力时,管节起浮。 (3)[3]根据管节沉放的过程可知,在管内无水时将其两端封闭,沉放时,利用压载水系统向管节内灌水,管节重力变大,当大于管节受到的浮力时,管节下沉,故其沉放原理与潜水艇的工作原理相同。 (4)[4]物体浸在液体中所受的浮力是由物体上下表面压强差所引起的,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,此时下表面不再受到液体的压力作用,因此不会上浮。  
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考点分析:
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实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳,另外还有相同规格的钩码一盒,质量不等的滑轮2个。小华选用这些器材,探究“利用动滑轮提升重物时,总功与被提升的物体所受的重力大小是否有关”。小华的主要实验步骤如下:

①用调好的弹簧测力计分别测出几个钩码和一个动滑轮所受的重力,分别用GG表示。如图所示组装实验器材,用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端,绳子自由端所受拉力用F表示,绳子自由端移动的距离用s表示,钩码上升的高度用h表示。用弹簧测力计测出F,用刻度尺分别测出sh。并把测量数据记录在表格中。

②更换另一个动滑轮,保持被提升钩码数量和钩码上升的高度h不变,仿照步骤①分别测量对应的Fs,用弹簧测力计测出动滑轮所受重力G,并把测量数据记录在表格中。

③根据W=Fs算出总功,并将W记录在表格中。

根据以上叙述,回答下列问题。(滑轮的轮与轴之间的摩擦很小,可忽略不计):

(1)小华计划探究的问题中的自变量是______

(2)根据以上实验步骤可知,小华实际探究的是总功与______是否有关;

(3)针对小华计划探究的问题,在实验步骤②中,正确操作是______

(4)针对小华计划探究的问题,设计实验数据记录表____

 

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如图所示是物理兴趣小组的同学在“研究二力平衡条件”的实验,以下是他们的实验过程:

(1)把木块放在水平桌面上,向两端的小盘里加砝码,发现当两盘砝码质量相等时,木块静止。当左侧放400g砝码,右侧放500g砝码时,小木块也保持静止状态,经过分析是木块受到摩擦力的作用,则摩擦力的大小为______N。(g),并在相应位置画出图甲中木块水平方向受力图______

(2)为了解决这个问题,将木块换成小车,如图乙所示。小车处于静止后,保F1F2相等,将小车扭转到如图丙所示的位罝,松手后,小车将扭转回来;这一步骤说明二力平衡时,要满足两个力在______上的条件。

 

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为了比较水和煤油比热容的大小,小明用完全相同的两个烧杯分别装上初温、质量相同的水和煤油,用两个相同的酒精灯给两个烧杯加热相同的时间,实验装置如图甲所示。实验过程中,水和煤油的温度随时间变化的图像如图乙所示。请回答如下问题:已知水的比热容是

(1)煤油和水吸收热量的多少通过观察______;(选填“加热时间的长短”或“温度计升高的示数”)来比较。

(2)由图像得出:加热相同的时间,温度升高较多的是______;(选填“煤油”或“水”)

(3)分析图像得出:煤油的比热容是______

 

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小明在探究杠杆平衡条件时,使用的每个钩码的质量均相等,杠杆上相邻刻线间的距离相等。请回答下列问题:

(1)图甲所示,杠杆静止时处于______状态。(选填“平衡”或“非平衡”)

(2)为使图甲杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)端调节。

(3)如果取下A点的钩码,在A点用弹簧测力计竖直向上拉,则______(选填“能”或“不能”)使杠杆在水平位置重新平衡。

 

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在探究“液体内部压强的特点”实验时,小东用微小压强计进行实验,如图所示:

(1)实验前小东用手指无论是重压还是轻压金属盒的橡皮膜时,发现U型管两侧液面都没有高度差。他判段造成这一现象的原因可能是_____________

(2)装置调整好后,他将探头先后放在同一容器中液体的AB两点处,U型管两侧液面高度情况分别如图甲、乙所示。他由此判断出AB两处的压强大小关系为pA______pB(选填“大于”“等于”或“小于”)。由此可以得到液体内部的压强与 __________有关。

 

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