我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力,但也带来了航运方面的问题:下游的船只驶往上游,怎样把这些船只举高一百多米?上游的船只驶往下游,又是怎样让船只徐徐降落一百多米?解决这个问题的途径就是修建船闸和升船机。“大船爬楼梯,小船坐电梯”——可以这样形象地描绘船舶过大坝的两种方式。“楼梯”是双线五级船闸(如图1所示),“电梯”则是升船机(如图2所示)。
三峡船闸总长1621m。是世界上最大的船闸。船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。轮船如何穿越这座举世无双的“楼梯”?假如一艘轮船由下游通过船闸驶往上游,轮船要经过五闸室一直到一闸室,使船体逐次升高。首先从下游驶来的轮船要通过五闸室,先将阀门B打开,五闸室水位降到与下游水位一致,打开下游闸门D,轮船进入五闸室,如图3所示;关闭下游阀门B,打开阀门A,输水系统充水抬高五闸室水位,轮船随闸室水位上升而上升,当水位与四闸室水位齐平时,关闭阀门A,打开五闸室闸门C,轮船就这样爬过一级阶梯,轻松驶入四闸室。如此上升,直至驶出一闸室,进入高峡平湖。如果轮船是从上游往下游走,过程正好相反。三峡船闸有两条道,一边上行,一边下行,互不干扰,轮船通过三峡大坝约2小时35分钟。三峡升船机主要通行3000吨级以下的大型客轮、旅游船,及部分运送鲜活快速物资货船,过坝时间约为40分钟。船只过坝时驶入船箱,4组相同功率的驱动机构将船箱和船只一同举升,最大爬升吨位高达约1.6万吨,最大爬升高度113米。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)三峡船闸是世界上最大的人造连通器。打开闸门前,当连通器中的水
(2)轮船下行离开四闸室进入五闸室,打开阀门A,关闭阀门B,五闸室和
(3)升船机举升1.6万吨重的船箱和船只时,每组驱动机构的升力是
(4)对比升船机和船闸,甲同学觉得五级船闸过于繁琐,设计成一级船闸船舶通行更为快捷。乙同学认为如果设计成一级船闸,闸门和阀门将承受巨大的压力,特别是阀门将有很大的安全隐患,五级船闸才是较好的方案。你支持谁的观点?叙述你的理由,可用文章中的数据加以分析说明;
(5)一艘客轮满载排水量为67.5t,满载时吃水深度达到5.6m,求该轮船满载时受到的浮力和船底所受水的压强
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中国“辽宁号”航母护卫舰下水成功、新型固定舰载机在“辽宁号”航母训练平台上的着落、起飞试验成功,标志着我国在航母研制中取得了重大突破。护卫舰及舰载机有关参数如下表所示。
满载排水量/t | 最大舰长/m | 最大舰宽/m | 总功率/kW | 最高航速km/h | 歼-15舰载机的质量/t | 最大舰载机数量/架 |
67 200 | 304 | 70.5 | 1.5×10 | 54 | 22.66 | 30 |
(1)机翼的横截面设计成图乙所示的形状,是利用流体流速越快,压强越小的原理,使舰载机产生向
(2)下列有关航母、舰载机的说法正确的是
A.舰载机静止在航母甲板时,飞机受到的重力与支持力是一对平衡力
B.舰载机起飞时,发动机往后喷出烈焰,可知舰载机所受推力的施力物体是发动机
C.舰载机在航空母舰上顺风起飞,更有利于飞机升空
D.舰载机降落后,飞机由于惯性作用仍会向前滑行一段距离
(3)5架歼15舰载机从航母起飞后,舰底所受海水的压强将
吸管“潜水艇”
在课外小制作活动中,小华将吸管沿弯头处弯折,使两个开口端并到一起,用回形针夹住两个开口端,固定到吸管上(如图)。将吸管放到装有大半瓶水的塑料瓶中,调整回形针的个数,使吸管露出水面一点时,拧上瓶盖,吸管潜水艇就做好了。
从外面挤压瓶子,瓶内水面上方的空气被压缩,气压增大,把一部分水压进吸管内,这就相当于向潜水艇的储水箱注水,吸管“潜水艇”此时就会下沉。把手放开,由于塑料瓶具有弹性,恢复原状,瓶内水面上方的气压相对减小,吸管内的气体就会将部分水压出吸管,这就相当于潜水艇将储水箱内的水排出,“潜水艇”就浮上来了。
(1)当瓶子不受压力时吸管“潜水艇”处于
(2)吸管“潜水艇”是通过改变
(3)吸管“潜水艇”下潜过程中
A.浮力一直减小
B.浮力一直不变
C.浮力先增大、后不变
D.浮力先减小、后不变
(4)若吸管“潜水艇”的总体积为0.6cm3,刚开始时吸管露出液面的体积为0.05cm3,则下潜后进入“潜水艇”吸管内水的质量至少为
(5)手压塑料瓶,先使“潜水艇”吸管悬停在A点,再改变手对塑料瓶压力的大小,使其悬停于较深的B点,在这个过程中,吸管内水的质量随时间变化的大致关系图像正确的是
A.B.
C.D.
“奋斗者”号
如图所示,是外观酷似一条绿色大头鱼的“奋斗者”号,它是中国研发的、国际上首次可以同时搭载3人下潜的万米载人潜水器。
2020年11月10日8时12分,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,刷新了中国载人深潜的新纪录。在这个深度它要承受的压力,相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。“奋斗者”号能够做到不惧高压极端环境,关键在于载人舱。为了抵御沉重的压力,“奋斗者”号采用了高强度、高韧性、可焊接的钛合金载人球舱,能够同时容纳3名潜航员。在研发载人舱的过程中,我国科研人员在耐压结构设计理论及安全性评估、钛合金材料制备及电子束焊接方面实现多项重大突破。
深海地形环境高度复杂,科研人员针对深渊复杂环境下多项技术难题进行了攻关,让“奋斗者”号的控制系统实现了基于数据与模型预测的在线智能故障诊断、基于在线控制分配的容错控制以及海底自主避碰等功能。能够让“奋斗者”号在海底自动匹配地形巡航、定点航行以及悬停定位。其中,水平面和垂直面航行控制性能指标,达到国际先进水平。
本领高超的“奋斗者”号载人潜水器,在多个关键技术和重要材料领域,拥有很高的国产化程度,核心部件的国产化率超过96.5%,“奋斗者”号的研发过程,展示了我国当代科技工作者不断奋斗、勇攀高峰的精神风貌。
(1)制造“奋斗者”号的核心部件载人舱的材料具有
(2)“奋斗者”号在马里亚纳海沟坐底深度10909米时,海水对它的压强大约是
倒装壶,又称倒灌壶,是我国宋辽时期比较流行的壶式.倒装壶的壶盖与壶身连为一体,无法像普通壶那样从上面注水(图甲).这种壶的底部有一个梅花形注水口(图乙),使用时需将壶倒转过来(图丙),水由壶底的梅花形注水口注入壶中,注满水后,将壶放正(图丁),故名“倒装壶”;
倒装壶之所以具有这样的功能,是因为其壶内设计了特殊结构——有A、B两只隔水管,其中隔水管A与壶底部的注水口相连,隔水管B是由壶嘴的出水口向下延伸形成.向壶内注水时,若水从壶嘴外流,表明水已注满(图丙),这时水面的高度取决于隔水管B的高度;将壶翻转过来,若水面不超过壶嘴出水口和隔水管A的高度(图丁),水将不会流出来,这就是倒装壶的神奇之处.如此设计可谓浑然天成,匠心独运,充分体现了我国古代工匠的智慧。(1)倒装壶是根据
(2)倒装壶向外倒水时,若将梅花形注水口密封,水将不能从壶嘴流出,其原因是
(3)观察图丙,倒装壶能够装水的多少是由隔水管
负压鱼缸
传统鱼缸深度最大不超过60cm,以人的手掌摸到缸底为宜。成年人站立可以勉强操作鱼缸,便决定了传统鱼缸与底座的总体高度为人的腋下高度,不超过1.2m~1.3m。如果说传统鱼缸是“卧式”鱼缸,负压鱼缸(图甲)则是“立式”鱼缸,可以增加高度,换水、喂鱼相当方便,不受操作的限制,“负压”是低干一个标准大气压的气体压力状态。负压鱼缸的结构采用独特设计,该设计使负压鱼缸顶部保持负压状态,水不会从缸底出口流出。一般负压鱼缸配有电子控制系统以及一台真空泵,如图乙所示,可以通过抽吸形成一寇负压。负压鱼缸解决了传统鱼缸无法超越的基础性难题:即在操作限制的情况下,可以增加鱼缸的高度,方便观赏,解决了传统家居鱼缸能宽不能高的难题。(1)上述的新型鱼缸
(2)鱼缸换水时要排出竖直缸内的水,此时真空泵需要
(3)热爱开动脑筋的小明想起了托里拆利实验,按照大气压强为105Pa计算。请你根据图乙给出的条件,计算出负压缸顶部液面上方的气压为
(4)了解了负压鱼缸后,小明为家里的盆景制作了一个自动供水装置(见图丙)。用玻璃瓶灌满水后倒立在盆景盘里,瓶中的水
负压鱼缸
传统鱼缸深度最大不超过60cm,以人的手掌摸到缸底为宜。成年人站立可以勉强操作鱼缸,便决定了传统鱼缸与底座的总体高度为人的腋下高度,不超过1.2~1.3m。
如果说传统鱼缸是“卧式”鱼缸,负压鱼缸(图甲)则是“立式”鱼缸,可以增加高度,换水、喂鱼相当方便,不受操作的限制,“负压”是低于一个标准大气压的气体压力状态。负压鱼缸的结构采用独特设计,该设计使负压缸顶部保持负压状态,水不会从底缸出口流出。一般负压鱼缸配有电子控制系统以及一台真空泵,如图乙所示,可以通过抽吸形成一定负压。负压鱼缸解决了传统鱼缸无法超越的基础性难题:即在操作限制的情况下,可以增加鱼缸的高度,方便观赏,解决了传统家居鱼缸能宽不能高的难题。
(1)上述的新型鱼缸
(2)鱼缸换水时要排出竖直缸内的水,此时真空泵需要
(3)热爱开动脑筋的小明想起了托里拆利实验,按照大气压强为105Pa计算。请你根据图乙给出的条件,计算出负压缸顶部液面上方的气压为
(4)了解了负压鱼缸后,小明为家里的盆景制作了一个自动供水装置(见图丙)。用玻璃瓶灌满水后倒立在盆景盘里,瓶中的水
三峡船闸
我国的三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程.三峡大坝上、下游的水位差最高达113m.巨大的落差有利于生产可观的电力,但也带来了航运方面的问题:下游的船只驶往上游,怎样把这些船只举高一百多米?上游的船只驶往下游,又怎样让船只徐徐降落一百多米?解决这个问题的途径就是修建船闸.
船闸由闸室和上下游闸门以及上、下游阀门组成.下图描述了一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的过程示意图.
三峡船闸总长1621m,是世界上最大的船闸.船只在船闸中要经过5个闸室使船依次升高(或降低),每个闸室水位变化超过20m.因此三峡船闸的闸门非常高大,首级人字闸门高近40m,宽近20m, 如果平放在地面上,有两个篮球场大.倘若门外的水压在闸门上,设想有10万人每人用1000N的力来顶着门,也挡不住水的压力,可见水对闸门的压力之大.为此,三峡船闸的闸门足足有3m厚,无愧是“天下第一门”.
请回答下列问题:
(1)三峡船闸是根据
(2)船只从上游经过船闸到达下游,重力势能
(3)一艘总重为100t的船,在闸室中缓慢上升20m, 此过程中浮力对船做功为
(4)若三峡大坝内蓄水深度为113m,请你估测一下,此时水对坝底产生的压强约为多少个标准大气压?
三峡水电站
三峡水电站是目前世界上规模最大的水利枢纽工程,三峡大坝位于宜昌市上游不远处的三斗坪,并和下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。它是世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设最大型的工程项目。三峡大坝上窄下宽,大坝高185米,蓄水位高达175m,水从高处落下,冲击涡轮进行发电,年平均发电量880亿千瓦时,三峡大坝正常蓄水后,上下游水位落差达113m。由于三峡大坝提高了上游水位,为方便船只在上、下游之间往返,所以轮船通过三峡大坝必须经过船闸进行升降。停在闸室的船舶靠水的浮力,随闸室的水位升降,与上游或下游水面齐平,达到克服水位差的目的。三峡水电开发是中国可持续发展,尤其是清洁能源开发的一个重要里程碑。
(1)为什么三峡大坝要做成上窄下宽;
(2)请从能量的角度解释“蓄水位高达175m”的目的;
(3)请解释船舶在上下游往返的原理。
三峡船闸
三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,三峡大坝上下游的水位差最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力,当然也带来了航运方面的问题:下游的船只驶往上游,怎样把这些船只举高一百多米?上游的船只驶往下流,又怎样让船只徐徐降落一百多米?解决这个问题的途径就是修建船闸。
船闸由闸室和上下游闸门以及上、下游阀门组成,如图所示。
三峡船闸总长1621m,是世界上最大的船闸,船只在船闸中要经过5个闸室使船依次升高(或降低),每个闸室水位变化超过20m,因此三峡船的闸门非常高大,首级人字闸门高近40m,宽近20m,如果平放在地面上,有两个篮球场大,倘若门外的水压在闸门上,设想有10万人每人用1000N 的力来顶着门,也挡不住水的压力,可见水对闸门的压力之大,为此,三峡船闸的闸门足足有3m厚,无愧是“天下第一门”。(ρ水=1.0×l03kg/m3, g 取 10N/kg ,标准大气压p0=1.0×l05Pa)
请回答下列问题:
(1)三峡船闸是根据
(2)船只从上游经过船闸到达下游,重力势能
(3)—艘总重为100t的船,在闸室中缓慢上升20m,此过程中浮力对船做功为
(4)若三峡大坝内蓄水深度为113m,请你计算一下,此时水对坝底产生的压强是
“海翼”是由中国科学院沈阳自动化研究所完全自主研发、拥有自主知识产权的水下滑翔机。水下滑翔机是一种新型的水下机器人。“海翼”的外形设计成流线型,使用碳纤维材料做成。由于配备有油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,其利用净浮力和姿态角调整获得推进力,能源消耗极小,只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源,并且具有效率高、续航力大(可达上千公里)的特点。虽然水下滑翔机的航行速度较慢,但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点,满足了长时间、大范围海洋探索的需要。水下滑翔机可以搭载各种传感器,可以大范围地观测和获取海水的温度、盐度、浊度、叶绿素、含氧量及洋流变化等信息,对开发海洋资源、预防灾害等都有重要作用。
2017年12月31日,由中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2017年中国十大科技进展新闻在京揭晓,“国产水下滑翔机下潜6329米刷新世界纪录”成功入选。2018年7月28日,“海翼”号水下滑翔机首次应用于中国北极科考。2019年5月16日,在第三届世界智能大会展示“海翼”号水下滑翔机。
(1)如图“海翼”的外形设计成流线型,是为了
(2)在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”可以
(3)“海翼”配备油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,从而使得排开水的体积
(4)“海翼”号实现浮沉原理与传统潜水艇浮沉的原理
舰长 | 舰宽 | 航母最大航速 | 满载排水量约 | 舰载机质量 | 舰载机搭载数量 | 吃水深度 |
320m | 78m | 30节(约为54km/h) | 8万吨 | 50 吨 | 60~70架 | 约13m |
(1)福建舰上舰载机起飞后,会
(2)福建舰满载时受到的浮力约为
(3)福建舰采用的先进起降方式分别为
简易密度计
小明发现鸡蛋放在清水里会沉底,向水中加一定量的食盐后,鸡蛋会上浮直到漂浮,且食盐水的密度越大,鸡蛋漂浮时排开液体的体积越小。
小明取一根长约30cm的饮料吸管,将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来,让这根吸管竖直漂浮在水中,在吸管上标出水面位置,用刻度尺测量出该位置到吸管下端距离为12cm, 再让这根吸管竖直漂浮在酒精和盐水中,并分别测出浸入的深度,在吸管上标出对应位置,这样一支简易密度计制成了;(酒精的密度为0.8×103kg/m3,盐水密度1.2×103kg/m3)
(1)吸管竖直漂浮在水中,根据
(2)该简易密度计竖直漂浮在酒精和盐水中浸入的深度分别是
(3)通过计算,密度计所标盐水刻度位置在水面刻度位置的
(4)小明想使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,应