2 . 请阅读《大坝的力学原理》回答问题。

大坝的力学原理

大坝是所有水电站的基本结构，通过修筑大坝既能抬高水位增加可利用的水资源，又能提供安装发电机组的必要空间。如图所示，三峡水电站拥有目前全世界最大的混凝土大坝，其全长约3335m，坝顶高程185m，最大蓄水深度175m。水电站的大坝普遍需要承受极大的水压，因此大坝的结构形状至关重要，常见的大坝有重力坝、拱坝和填筑坝。重力坝，主要依靠大坝自重维持稳定的坝体。重力坝使用的材料通常为混凝土和石料，坝体的巨大自重保证坝体的任意层面存在足够的摩擦力，以抵抗巨大的水压。重力坝的横截面通常设计成三角形或者梯形，实际的坝体上游面并不是一个直斜面，而是一个折坡面，如图所示，坝体上游的上端设计成近似竖直面，主要是为了便于施工、布置进水口等。坝体上游的下端设计成斜坡坝面，主要是想利用图中阴影部分的水体对斜坡巨大的斜向下的压力来增强坝体的稳定，从而巧妙地节省了部分混凝土。当坝体基部摩擦不足时，还可以通过减小上游斜坡坡度的方式来增强坝体的稳定。三峡大坝是重力坝。拱坝，是凸向上游的拱形挡水坝。这种坝无须上窄下宽，因此又将这种坝叫做薄拱坝，相比重力坝，这种坝最多可节省85％的混凝土，承力对象变成河谷两岸的基岩，如图所示。与重力坝相比，在水的压力作用下坝体的稳定不需要依靠自重来维持，主要是利用拱端基岩的反作用力来支承，因此设计这种坝对两岸基岩有一定的要求。填筑坝，是将土石料（泥土和石块）压实在一起构成的大坝。大坝在自重和水的压力作用下保持稳定，因此填筑坝的坡度较缓，便于利用巨大的水压。
（1）如果三峡大坝的蓄水达到最大蓄水深度，此时水底部对坝体的压强约为___________Pa（水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）；
（2）如果重力坝的坝体基部摩擦不足，那么图中的θ角应该适当___________（选填“增大”或“减小”）；
（3）在填筑坝顶部宽度相同时，下列坝体的横截面形状设计最稳固的是___________；

（4）为什么三峡大坝没有采用拱坝结构？请你结合文章写出一个可能的原因。___________

3 . 请阅读《三峡大坝》并回答。

三峡大坝

三峡大坝是世界上最大的水力发电工程，2020年6月8日在长江主汛期来临前夕，三峡大坝上游水位已消落至防洪限制水位145米，提前腾出全部防洪库容。7月29日洪水来临时，最高涨至将近163.5米。拦河大坝的泄洪坝段位于河床中部，在泄洪时采用鼻坎挑流技术，如图1所示，将水流挑向空中使水流在空中分散，最终变成面积扩大数倍的松散水柱，从而减小水流对坝基的冲击作用。

   

同时三峡大坝还有通航的作用，要实现过坝通航，除了可利用船闸外，还可以借助升船机。通俗地说，升船机就是一部“船舶电梯”，我们以一艘轮船从上游过坝通航到下游为例，来说明它的工作过程。需要过坝的轮船先驶入水面与上游航道水位齐平的承船箱中，如图2甲所示。当轮船靠泊完毕，关闭轮船驶入一侧的闸门，承船箱就载着里面的轮船开始下降，如图2乙所示。抵达下游，当承船箱内水面刚好与下游航道水面齐平时，如图2丙所示，再将驶出承船箱一侧的闸门打开，轮船就可以平稳地从承船箱驶出，完成过坝，如图

   

三峡升船机是世界上迄今规模最大的升船机。它的最大提升总质量为吨，可通过最大排水量为3000吨的船舶。它的下降或爬升是依靠两侧对应位置安装的齿轮、齿条来驱动的。更为巧妙的是在升船机两侧塔柱内布置了与提升总重相同的平衡重组。正是由于平衡重组的配重，使得承船箱爬升时只需要再受到400吨左右的力量，就可以克服系统机械摩擦阻力，进而实现轻松升降。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）升船机在一次下降作业中，承船箱抵达下游后，在打开闸门前，承船箱内的水面与下游航道水位是__________的；
（2）2020年7月29日，水对大坝底部的压强__________Pa；（g取10N/kg）
（3）若升船机将一艘排水量为3000吨的轮船运送到上游后，紧接着又计划将一艘排水量为1000吨的轮船运送到下游，平衡重组的重应__________；
A．增加       B．减少       C．保持不变
（4）文中介绍的鼻坎挑流技术减小了水流对坝基的冲击作用。请举出应用此技术设计理念的一个例子，并进行简单的解释说明。(        )

4 . 阅读《“奋斗者”号》并回答问题。

“奋斗者”号

深遂的海底世界充满了神秘与未知，驱动着人类孜孜不倦地探索。2012年6月24日，“蛟龙”号载人深潜器下潜7020米新纪录诞生。在此后的八年时间中，我国科研团队攻坚克难，不断探索，终于在2020年11月10日，“奋斗者”号载人深潜器（如图所示）成功下潜，刷新了我国载人深潜的新纪录。
“奋斗者”号的载人舱设计为球形，如图所示。球形结构可以将深海的压力向四周分散开来，从而可以承受更大的压力。“奋斗者”号最引人注目的是中国科学院金属研究所钛合金团队采用自主发明的Ti62A钛合金新材料，为“奋斗者”号建造了世界最大、搭载人数最多的潜水器载人舱球壳，它比“蛟龙号”更抗压，实现了下潜更大的深度。载人舱的研制极大推动了我国材料力学和结构力学的发展。“奋斗者”号还采用了新型固体浮力材料保障潜水器安全返回水面。浮力材料要求密度小，还要抗很大的水压。“奋斗者”号使用的固体浮力材料的关键部分是成千上万个纳米级大小的玻璃微珠，这个玻璃微珠中间是空心的，密度只有水的30%。固体浮力材料的研制突破了我国浮力材料研究的关键技术。
某次执行任务时，在“奋斗者”号的外部挂好2t的压载铁，注水下潜，当下潜至预定深度时，“奋斗者”号通过适时抛掉0.8t的压载铁实现悬停。当完成工作后，潜航员再抛掉剩余的压载铁，实现上浮。可见，无论是下潜、悬停、还是上浮，压载铁的作用都是巨大的。
目前，中国成为世界上万米下潜次数和人数最多的国家。“奋斗者”号为我国探索海洋科学奥秘，保护和合理利用海洋资源提供了强大支撑。让我们保持奋斗的状态，继续向深海进发！（已知铁的密度，海水的密度，g=10N/kg。）

请根据上述材料，回答下列问题：
（1）“奋斗者”号的载人舱设计为球形结构，其目的是______；
（2）“奋斗者”号采用密度较小的钛合金新材料和新型固体浮力材料，其目的是______；
A．增大浮力       
B．减小重力       
C．更加抗压
（3）“奋斗者”号载人深潜器（如图所示）成功下潜10909m处的压强为______Pa。

7 . 请阅读《大船过三峡》并回答问题。
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___________（填“流动”、“静止”或“任意时候”）时液面相平，使船能够平稳驶过船闸；
（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___________构成连通器；（填“四闸室”或“下游水道”）
（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___________ N；
（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___________。（水的密度1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

8 . 阅读《中国大运河上的古人智慧》并答题。

中国大运河上的古人智慧

在中国的大地上，有一条蜿蜒千里的大运河，大运河上的很多水利工程体现了我国古代劳动人民的智慧，长安闸坝就是其中的代表之一。
长安闸具有“三闸两澳”的复杂结构，如图所示。其中三闸指上、中、下三个闸门，上闸和中闸之间是第一闸室，中闸和下闸之间是第二闸室，两澳是两个大蓄水池，上澳与第一闸室相通，下澳与第二闸室相通，两澳同时配有可供水进出的斗门。

当船从上塘河向下塘河通航时，关闭中闸和上澳的斗门，提起上闸，使上塘河的水流入第一闸室，当水面相平时，上闸门全部打开，船进入第一闸室；接着关闭上闸，打开上澳的斗门，使第一闸室的水流入上澳，当水面相平时，关闭上澳的斗门；然后关闭下闸和下澳的斗门，提起中闸，水从第一闸室流入第二闸室，当水面相平时，中闸门全部打开，船进入第二闸室；接着关闭中闸，打开下澳的斗门，水流入下澳，当水面相平时，关闭下澳的斗门；然后提起下闸，第二闸室的水流入下塘河，当水面相平时，下闸门全部打开，船进入下塘河。反之，当船从下塘河向上塘河通航时，其道理与此类似。船进出一次长安闸时，只会用掉闸室约四分之一的水量，节省了约四分之三的水量。长安闸解决了通航、节水等大问题。
长安闸坝还设计了一条特殊的快行道，快行道与长安闸平行，河道中修建上窄下宽的水坝——宋坝来分隔水域，如图所示。像这种闸、坝联合运营的理念在京杭大运河中却是独一无二的。

请根据上述材料，回答下面的问题：
（1）长安闸具有______的复杂结构；
（2）当船从上塘河向下塘河通航的过程中，先后形成了______个连通器；
A．3B．4C．5D．6
（3）文中介绍了宋坝的形状，请写出一条这样设计的好处：______；

9 . 阅读材料回答问题；
“更立西江石壁，截断巫山云雨，高峡出平湖”，这是毛泽东在《水调歌头·游泳》中对于三峡大坝的宏伟设想，而今这一愿望得以实现。三峡大坝位于中国湖北省宜昌市三斗坪镇境内，工程包括主体建筑物及导流工程两部分，全长约3335m，坝顶高程185m。工程于1994年12月14日正式动工修建，2006年5月20日全线修建成功。兴建三峡工程的首要目标是防洪，同时还有发电、通航、枯水期补水、调节生态等多方面的功能。
2020年6月8日在长江主汛期来临前夕，三峡大坝上游水位已消落至防洪限制水位145m，提前腾出全部防洪库容。入汛以来，通过长江流域的控制型水库群发挥联合调度的拦蓄调控，在7月第3号洪水来临时，三峡水库水位从7月25日的约158.5m持续上涨，至7月29日，最高涨至将近163.5m。三峡水库避免了上游洪水与洞庭湖洪水叠加，有效缓解了长江中下游防洪压力，对长江2020年第3号洪峰产生有效拦截。
在大坝的左、右两侧有水电站厂房，机组单机额定容量70万千瓦。左岸山体内还有永久船闸和升船机。永久船闸为双线五级连续梯级船闸，可通过万吨级船队。爬升式垂直升船机，一次过船规模为3000吨级，最大垂直升降高度113m，上升速度约为0.1m/s，是世界上规模最大、技术难度最高的升船机项目。吨级的大型客轮过坝时间由通过永久船闸的3.5h缩短为约40min，使长江黄金水道通航效益及社会经济效益得以充分发挥。
三峡工程是中华民族在三峡谱写的一首新的民族之歌，世界第一的三峡大坝和世界上最大的水电站以及通航建筑物，成为新的世界奇观。
请根据上述材料回答下列问题；
（1）三峡工程包括主体建筑物及________ 两部分；
（2）从2020年6月8日到7月29日，水对三峡大坝底部的压强__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）升船机提升船只时对船做功的最大功率约为________W。（g取10N/kg）

10 . 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______p₂，s₁______s₂（选选填“＞”“＜”或“＝”）；

（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______N的支持力；若要进一步增大液压千斤顶的压力级别，可采取的办法是增大______（选填小活塞或大活塞）。