帕斯卡在布莱特1648年表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度很大,使压强增大,便将桶压裂了。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。一个容器里的液体,容器底部(或侧壁)产生的压力远大于液体自身所受的重力,这对许多人来说是不可思议的。
实验原理,根据液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积这个原理。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,其液压终于超过木桶能够承受的上限,木桶随之裂开。人们在水中活动要承受一定的压强,屏住呼吸的潜水员在浅海中采集海参、珍珠贝;背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间地停留;若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于海水的压强随着深度的增加而增大,人体此时已无法承受海水的压强,如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器以抵抗巨大的水压,2020年我国奋斗者号载人潜水器顺利完成了马里亚纳海沟潜水实验,坐底深度10909米,这标志着我国深海潜水科技达到了一个新的水平。
(1)帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的
(2)此实验的实验原理是
(3)潜水员若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于
(4)如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器,以抵抗巨大的水压,2020年我国奋斗者号载人潜水器顺利完成马里亚纳海沟坐底实验,奋斗者号载人潜水器在10000m深处所受到的海水压强为
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【推荐1】阅读短文,国之重器——模锻液压机,回答问题。
2013年,中国二重集团研发的世界上最大的模锻液压机(8万吨级)在中国投入使用,使我国的工业实力得到大幅提升,简易的液压机主要由液缸、活塞、管、槽、液体及控制系统等部分构成,液压机的结构简图如图甲所示,它是利用液体来传递压力的设备。科学家帕斯卡研究发现:当外力作用在密闭的液体上时,液体各部分所受的压强将发生相同的变化,物理学中称之为帕斯卡定律。在图甲所示的U形管槽中装满液体,两端活塞把液体密闭,忽略液体的重力,当给左端活塞施加一个向下的压力F1时,根据帕斯卡定律,左、右两个活塞受到液体的压强相等,右端活塞会受到一个向上的压力F2,这就是液压机的原理,由于液体总体积不变,两活塞移动的距离与活塞面积成反比。
(1)如图甲所示,液体对液缸中小活塞和大活塞的压强分别为p1、p2,小活塞和大活塞在液缸中移动的距离分别为s1、s2,则p1
(2)图乙所示为应用液压机原理工作的汽车千斤顶,该千斤顶的大、小活塞横截面积分别是100cm2和4cm2,当在小活塞上施加500N的压力时,最多可在大活塞上产生
白鹤滩水电站(如图所示)位于云南省巧家县和四川省宁南县交界处的金沙江干流之上,总装机容量1600万千瓦,居全球第二。白鹤滩水电站年均发电量可达千瓦时,在同等满足电力系统用电需求的情况下,水电站每年可节约标准煤约吨,减少排放二氧化碳约5160万吨,对我国碳达峰、碳中和目标实现,对促进西部开发,实现“西电东送”都具有深远意义。(1)水能是
(2)水电站中的发电机组是将
(3)拦河大坝的形状为上窄下宽的原因是
挺进深海
2020年11月10日,我国全海深载人潜水器“奋斗者”号在世界最深的马里亚纳海沟(深度10909m)成功坐底,刷新了中国载人深潜的纪录,达到了目前全海深载人潜水器的最高标准。马里亚纳海沟可谓是地球上环境最恶劣的区域之一,底部完全黑暗、温度低,并且有着巨大水压,“奋斗者”号的外壳坚固,才能保证在下潜过程中形状不变。
“奋斗者”号在执行下潜任务前需要根据在不同海域测得的海水温度、盐度和深度等参数精确地计算下潜时所需要的“压载铁”质量,所谓“压载铁”,就是给“奋斗者”号增加总重的“铁块”。完成潜水工作后,还需要根据实时水文数据抛卸压载铁,以减小“奋斗者”号的总重从而开始上浮。
“奋斗者”号的成功下潜反映了我国当代科技工作者持续奋斗、勇攀高峰的精神风貌,每一位为中国探索星辰大海、保卫国泰民安、创造繁荣富强的工作者,都是这个时代最美的“奋斗者”!
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)由文中信息可知,马里亚纳海沟底部环境恶劣,由于
(2)“奋斗者”号在完成潜水工作后需要根据实时水文数据抛卸压载铁开始上浮,此时它的浮力
(3)在一次测试中测得马里亚纳海沟某海域海水密度和深度h的关系如图图像所示,请结合图像分析说明“奋斗者”号在此海域下潜过程中,随着下潜深度的增加,所受的浮力如何变化?(请写出分析过程)
“新光华”号半潜船为10万吨级半潜船,为国内最大、全球第二大半潜船,如图甲所示。该轮船总长255米,宽68米,下潜吃水30.5米,载重量为98000吨。
“新光华”轮全船有118个压载水舱,每一个压载水舱都有一个阀门直接通向海底。开始时半潜船空载漂浮于海面,装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下,拖船将漂浮的货物拖至半潜船的甲板上方并固定好,半潜船排出水舱中的水,甲板上浮刚好至海面,半潜船就可以驮着货物离开,如图乙所示。
“新光华”号半潜船成功交付,为我国海洋强国建设和海上丝绸之路战略贡献力量,开启了我国半潜船运输业的新时代。
阅读上文,回答下列问题:
(1)从利用浮力的角度来看,半潜船是通过怎样的办法来增大浮力的?
(2)半潜船是靠改变什么来实现上浮和下沉的?
(3)半潜船由漂浮在海面上到巨大的甲板下沉至海面以下(图乙的前两幅图),船底受到海水的压强如何变化?半潜船在图乙所示的三种状态下所受的浮力分别为F1、F2、F3,则它们的大小关系是怎样的?
RO反渗透膜原理
反渗透,英文为Reverse Osmosis,它所描绘的是一个自然界中水分自然渗透过程的反向过程。早在1950年美国科学家DR.S.Sourirajan无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水,隔了几秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问:陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水,那为什么海鸥就可以饮用海水呢?这位科学家把海鸥带回了实验室,经过解剖发现在海鸥嗉囊位置有一层薄膜,该薄膜构造非常精密。
海鸥正是利用了这层薄膜把海水过滤为可饮用的淡水,而含有杂质及高浓缩盐份的海水则被从口中吐出.这就是以后逆渗透法(ReverseOsmosis简称R.O)的基本理论架构。
对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜.当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时,稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时,浓溶液一侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关.若在浓溶液一侧施加大于渗透压的压力时,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动,是一种在压力驱动下,借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法,它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩,其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中。反渗透膜的孔径非常小,因此能够有效地去除水中比反渗透膜孔径大的溶解盐类、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等.利用反渗透原理进行水提纯系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。反渗透膜能截留直径大于0.0001微米的物质,是最精细的一种膜分离产品,其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物,同时允许水分子通过,以获得高质量的纯净水。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)图甲中容器两侧液面在自然状态下液体的流动方向是
(2)图乙中两侧液体静止达到液透平衡,若左右两容器横截面积均为,要实现反渗透,需要在图甲中
碳纳米管是一种具有特殊结构的材料.碳纳米管具有良好的力学性能.它的硬度与金刚石相当,却拥有良好的柔韧性,可以拉伸.碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍,质量却只有后者的.碳纳米管因而被称为“超级纤维”.
研究人员曾将碳纳米管置于巨大的水压下(相当于水下1×104m深处的压强),由于巨大的压力,碳纳米管被压扁.撤去压力后,碳纳米管像弹簧一样立即恢复了原状,表现出良好的韧性.这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧,用在汽车、火车上作为减震装置,能够大大减轻重量.
由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能.碳纳米管表现出良好的导电性,导电能力通常可达铜的1万倍.
碳纳米管具有良好的传热性能,由于具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的热传导材料.
(1)碳纳米管的密度约为钢密度的
(2)水下1×104m处的压强约为1×
(3)跟铜相比,碳纳米管的导电能力更
(4)通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的