跨学科实践:探寻连通器【两大题型】-【跨学科实践】2024-2025学年八年级物理下学期项目化专项训练
2025-06-05
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2份
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17页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 9.57 MB |
| 发布时间 | 2025-06-05 |
| 更新时间 | 2025-06-05 |
| 作者 | tr_chen |
| 品牌系列 | 学科专项·跨学科实践 |
| 审核时间 | 2025-06-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52443638.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
跨学科实践:探寻连通器、船闸【两大题型】
【考点一 连通器】
1.概念
上端开口、下端连通的容器叫作连通器
2. 特点
当连通器内装同种液体,液体不流动时,各端口液面相平。
【考点二 船闸原理】
船闸是帮助船舶克服水位落差的水利工程设施,核心原理基于连通器原理和水位分级调节:
· 基本结构:由两道闸门(上游闸门、下游闸门)围成的封闭水室(闸室)。
· 工作流程:
1. 船舶驶入:初始状态闸室水位与下游齐平,打开下游闸门,船舶驶入闸室。
2. 关闭闸门:关闭下游闸门,开启上游输水阀门,向闸室内注水。
3. 水位上升:闸室水位逐渐升至与上游水位齐平。
4. 船舶驶出:打开上游闸门,船舶驶向上游航道。
· 下行过程:反向操作,通过排水降低闸室水位。
· 关键点:利用阀门控制水流,以最小能耗实现船舶“爬楼”或“下楼”。
三峡船闸是当今世界规模最大、技术最复杂的双线五级船闸,位于长江三峡大坝左岸。
· 设计背景:解决大坝上下游113米水位差(坝前水位175米 vs 下游水位62米)。
· 核心参数:
· 总长度:1.6公里(每级闸室长280米、宽34米)
· 通过时间:约3-4小时(五级闸室逐级升降)
· 年通航能力:1亿吨以上(设计通过万吨级船队)
· 创新技术:
· 人字闸门:单扇重达850吨,承受巨大水压仍能密封。
· 分流输水系统:避免注/排水时水流冲击船舶。
· 同步升降:五级闸室协同操作,确保连续通航。
· 意义:打通长江“黄金水道”,使内陆航运直达上海。
【考点三 设计制作简易船闸模型】
材料清单
材料
用途
透明亚克力板/PVC管
制作闸墙、闸门(高度≥30cm)
小型水泵或水管
模拟注水/排水
硅胶密封条
防止闸门漏水
微型船舶模型
测试对象(可用塑料小船)
水位传感器(可选)
自动控制水位
制作步骤
1. 构建水道:
· 用亚克力板粘成长条形水槽(示例尺寸:长60cm×宽15cm×高30cm)。
· 中间隔出闸室(约长20cm),前后预留上下游区域。
2. 安装闸门:
· 在闸室两端制作滑动闸门(亚克力板+导轨),嵌入密封条。
· 或设计旋转式闸门(类似三峡的“人字门”简化版)。
3. 输水系统:
· 上游侧安装注水管(连接水泵或高位水箱),下游侧设排水阀。
· 低成本方案:用注射器手动注水/抽水。
4. 操作演示:
· 船舶上行:
1. 打开下游闸门 → 船驶入闸室 → 关闭下游闸门。
2. 注水至上游水位 → 打开上游闸门 → 船驶出。
· 船舶下行:反向操作,排水降低水位。
关键改进点
· 防泄漏:闸门接触面用橡皮泥临时密封。
· 水位可视化:在闸墙标刻度尺。
· 自动化(进阶):
用水位传感器+Arduino控制水泵,实现水位自动平衡。
💡 科学启示:模型可验证连通器原理、浮力与吃水深度的关系,直观理解三峡船闸的“水电梯”运作方式。
【题型一 连通器】
1.三峡大坝建设5级船闸,让货船利用船闸来实现通过大坝的需求。如图所示装置中与船闸工作原理相同的是( )
A.活塞式抽水机 B.盆景自动浇水装置
C.自制气压计 D.反水弯
2.如图所示的装置中,没有利用连通器原理的是( )
A.牲畜饮水器 B.船闸
C.水位计 D.盆景自动给水装置
3.下列实例中,主要利用连通器原理工作的是( )
A.液位计 B.密度计 C.吸尘器 D.温度计
4.如图所示是一款自带吸管的无盖水杯,杯中装入适量的水( )
A.从吸管吸一口水,放下杯子,静置后,杯中水面更高
B.从吸管吸一口水,放下杯子,静置后,吸管中水面更高
C.往杯中加入水,静置后,杯中水面更高
D.往杯中加入水,静置后,杯和吸管中水面一样高
5.在装修房屋时,工人师傅常用一根两端开口灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记,如图所示。工人师傅这样做的目的是( )
A.检查墙面是否竖直 B.把水管当气压计用
C.为了找到两个相同高度的点 D.为了测量两个点的水平距离
【题型二 船闸】
6.船只通过大坝需要利用船闸,现有一艘船从上游往下游行驶通过船闸,如图所示,请你指出船只通过船闸的顺序( )
A.a c b d B.c a d b
C.c a b d D.a b c d
7.船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。上游有一艘轮船想驶往闸室,此时船闸状态如图所示。则接下来正确的操作步骤及顺序是( )
①打开闸C ②打开阀门A ③关闭阀门B
A.①②③ B.②①③ C.③②① D.③①②
8.如图是轮船通过船闸的示意图。此时上游阀门A打开,下游阀门B关闭,水正从上游流入闸室。下列说法中正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,阀门A两侧受到的水的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,阀门A右侧受到的水的压力大于左侧受到的水的压力
C.闸室和下游水道构成连通器,阀门B右侧受到的水的压力大于左侧受到的水的压力
D.闸室和下游水道构成连通器,阀门B两侧受到的水的压力相等
9.如图所示,船由下游经过船闸驶往上游,船在下游要进入闸室时,先关闭阀门A和闸门C,再打开阀门 ,当闸室中水位与下游水位相平时打开闸门 ,船就可以驶入闸室.该船闸主要应用了 原理。
10.如图所示,轮船由上游进入闸室时,应 (选填“关闭”或“打开”)阀门B和闸门D, (选填“关闭”或“打开”)阀门A,当上游水位与闸室水位相平时,再打开闸门C,船驶入闸室。
11.如图所示,轮船由下游经过船闸驶往上游。当船从下游驶向船闸时,首先打开阀门B,此时 和 组成连通器,闸室内的水通过阀门B流出,水面相平时,打开下游闸门D,船驶入闸室;船驶入闸室后,先关闭阀门B和闸门D,再打开阀门 ,此时 和 形成一个连通器,当闸室中水位与上游水位 时,打开闸门C,船驶入上游。
12.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)
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学科网(北京)股份有限公司
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跨学科实践:探寻连通器、船闸【两大题型】
【考点一 连通器】
1.概念
上端开口、下端连通的容器叫作连通器
2. 特点
当连通器内装同种液体,液体不流动时,各端口液面相平。
【考点二 船闸原理】
船闸是帮助船舶克服水位落差的水利工程设施,核心原理基于连通器原理和水位分级调节:
· 基本结构:由两道闸门(上游闸门、下游闸门)围成的封闭水室(闸室)。
· 工作流程:
1. 船舶驶入:初始状态闸室水位与下游齐平,打开下游闸门,船舶驶入闸室。
2. 关闭闸门:关闭下游闸门,开启上游输水阀门,向闸室内注水。
3. 水位上升:闸室水位逐渐升至与上游水位齐平。
4. 船舶驶出:打开上游闸门,船舶驶向上游航道。
· 下行过程:反向操作,通过排水降低闸室水位。
· 关键点:利用阀门控制水流,以最小能耗实现船舶“爬楼”或“下楼”。
三峡船闸是当今世界规模最大、技术最复杂的双线五级船闸,位于长江三峡大坝左岸。
· 设计背景:解决大坝上下游113米水位差(坝前水位175米 vs 下游水位62米)。
· 核心参数:
· 总长度:1.6公里(每级闸室长280米、宽34米)
· 通过时间:约3-4小时(五级闸室逐级升降)
· 年通航能力:1亿吨以上(设计通过万吨级船队)
· 创新技术:
· 人字闸门:单扇重达850吨,承受巨大水压仍能密封。
· 分流输水系统:避免注/排水时水流冲击船舶。
· 同步升降:五级闸室协同操作,确保连续通航。
· 意义:打通长江“黄金水道”,使内陆航运直达上海。
【考点三 设计制作简易船闸模型】
材料清单
材料
用途
透明亚克力板/PVC管
制作闸墙、闸门(高度≥30cm)
小型水泵或水管
模拟注水/排水
硅胶密封条
防止闸门漏水
微型船舶模型
测试对象(可用塑料小船)
水位传感器(可选)
自动控制水位
制作步骤
1. 构建水道:
· 用亚克力板粘成长条形水槽(示例尺寸:长60cm×宽15cm×高30cm)。
· 中间隔出闸室(约长20cm),前后预留上下游区域。
2. 安装闸门:
· 在闸室两端制作滑动闸门(亚克力板+导轨),嵌入密封条。
· 或设计旋转式闸门(类似三峡的“人字门”简化版)。
3. 输水系统:
· 上游侧安装注水管(连接水泵或高位水箱),下游侧设排水阀。
· 低成本方案:用注射器手动注水/抽水。
4. 操作演示:
· 船舶上行:
1. 打开下游闸门 → 船驶入闸室 → 关闭下游闸门。
2. 注水至上游水位 → 打开上游闸门 → 船驶出。
· 船舶下行:反向操作,排水降低水位。
关键改进点
· 防泄漏:闸门接触面用橡皮泥临时密封。
· 水位可视化:在闸墙标刻度尺。
· 自动化(进阶):
用水位传感器+Arduino控制水泵,实现水位自动平衡。
💡 科学启示:模型可验证连通器原理、浮力与吃水深度的关系,直观理解三峡船闸的“水电梯”运作方式。
【题型一 连通器】
1.三峡大坝建设5级船闸,让货船利用船闸来实现通过大坝的需求。如图所示装置中与船闸工作原理相同的是( )
A.活塞式抽水机 B.盆景自动浇水装置
C.自制气压计 D.反水弯
【答案】D
【详解】船闸是利用连通器原理来工作的。
A.活塞式抽水机是利用大气压来工作的,没有利用连通器原理,故A不符合题意;
B.盆景自动浇水装置是利用大气压来工作的,没有利用连通器原理,故B不符合题意;
C.自制气压计的瓶子上端不开口,里面的液体静止时各容器中液面不相平,不符合连通器原理,故C不符合题意;
D.反水弯是一个两端开口的U形管,可以形成水封防止异味进入室内,利用了连通器原理,故D符合题意。
故选D。
2.如图所示的装置中,没有利用连通器原理的是( )
A.牲畜饮水器 B.船闸
C.水位计 D.盆景自动给水装置
【答案】D
【详解】A.牲畜饮水器通常是上端开口,下端相互连通的容器结构。当牲畜饮水时,水会在饮水器中保持一定的液面高度,且各部分液面相平,符合连通器上端开口、底部连通以及液面相平的特点,所以牲畜饮水器利用了连通器原理。故A不符合题意;
B.船闸在工作过程中,当上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,此时闸室内的水位会逐渐与上游水位相平;当下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器,闸室内的水位又会逐渐与下游水位相平。通过这种方式,船只能够在不同水位的水域之间顺利通行,这充分体现了连通器原理的应用。故B不符合题意;
C.水位计与所测量的容器之间是上端开口、底部连通的。这样,水位计中的水位就能与容器中的水位保持一致,通过观察水位计中的水位变化,就可以知道容器中的水位情况,这是典型的连通器原理的应用。故C不符合题意;
D.盆景自动给水装置虽然底部相互连通,但其上端并非都开口。它一般是利用大气压的作用来实现自动给水的,当盆景中的土壤干燥时,装置内的水会在大气压的作用下流出,为盆景补充水分,这与连通器原理中上端开口、底部连通且液面相平的特点不符,所以盆景自动给水装置没有利用连通器原理。故D符合题意。
故选D。
3.下列实例中,主要利用连通器原理工作的是( )
A.液位计 B.密度计 C.吸尘器 D.温度计
【答案】A
【详解】A.液位计满足上端开口、底部相连,故是连通器,利用连通器原理工作,故A符合题意;
B.密度计利用漂浮时工作的,密度计漂浮在不同的液体中,浮力等于重力,密度计的重力不变,故浮力的大小不变,根据就可以知道密度关系,故B不符合题意;
C.吸尘器是利用液体压强与流速有关,减小吸尘器内部压强,利用大气压将垃圾压入吸尘器内的,故C不符合题意;
D.温度计是利用物体热胀冷缩制成的,故D不符合题意。
故选A。
4.如图所示是一款自带吸管的无盖水杯,杯中装入适量的水( )
A.从吸管吸一口水,放下杯子,静置后,杯中水面更高
B.从吸管吸一口水,放下杯子,静置后,吸管中水面更高
C.往杯中加入水,静置后,杯中水面更高
D.往杯中加入水,静置后,杯和吸管中水面一样高
【答案】D
【详解】由图知道,自带吸管的无盖水杯,上端开口、下端连通,可以看作是一个连通器。根据连通器的特点知道,连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的。所以,从吸管吸一口水,放下杯子,静置后,杯中水面和吸管中水面一样高;往杯中加入水,静置后,杯和吸管中水面一样高,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.在装修房屋时,工人师傅常用一根两端开口灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记,如图所示。工人师傅这样做的目的是( )
A.检查墙面是否竖直 B.把水管当气压计用
C.为了找到两个相同高度的点 D.为了测量两个点的水平距离
【答案】C
【详解】当软管的两端分别靠在墙面的不同地方时,由于软管足够长且水中无气泡,因此软管两端的水面会保持相平。这是因为软管和水构成了一个连通器,根据连通器原理,同种液体在连通器内静止时,同一液体在连通器各部分的液面总是保持相平的。工人师傅这样做的目的是为了找到两个相同高度的点,从而进行后续的装修工作,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【题型二 船闸】
6.船只通过大坝需要利用船闸,现有一艘船从上游往下游行驶通过船闸,如图所示,请你指出船只通过船闸的顺序( )
A.a c b d B.c a d b
C.c a b d D.a b c d
【答案】C
【详解】船通过船闸时,船闸内外构成连通器,船闸内外的水位应相同。先是上游与闸室构成连通器,再是下游与闸室构成连通器。因船从上游往下游行驶通过船闸,所以水位应逐渐降低,故正确的顺序应为cabd,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。上游有一艘轮船想驶往闸室,此时船闸状态如图所示。则接下来正确的操作步骤及顺序是( )
①打开闸C ②打开阀门A ③关闭阀门B
A.①②③ B.②①③ C.③②① D.③①②
【答案】C
【详解】船闸属于连通器,轮船想从上游驶往闸室,要首先关闭阀门B和闸门D,打开阀门A,使闸室与上游构成连通器,则上游的水进入闸室,当闸室与上游的水面相平时,打开闸门C,轮船就能进入闸室。故顺序为③②①。
故选C。
8.如图是轮船通过船闸的示意图。此时上游阀门A打开,下游阀门B关闭,水正从上游流入闸室。下列说法中正确的是( )
A.闸室和上游水道构成连通器,阀门A两侧受到的水的压力相等
B.闸室和上游水道构成连通器,阀门A右侧受到的水的压力大于左侧受到的水的压力
C.闸室和下游水道构成连通器,阀门B右侧受到的水的压力大于左侧受到的水的压力
D.闸室和下游水道构成连通器,阀门B两侧受到的水的压力相等
【答案】B
【详解】AB.由图可知,上游阀门A打开,下游阀门B关闭,水正从上游流入闸室,闸室和上游水道构成连通器,此时右侧水深大于左水深,右侧水对阀门A的压强大于左侧水对阀门A的压强,右侧水对阀门A的压力大于左侧水对阀门A的压力,故B正确,A错误;
CD.由图可知,下游阀门B关闭,故闸室和下游水道下部不连通的,故没有构成连通器,故CD错误。
故选B。
9.如图所示,船由下游经过船闸驶往上游,船在下游要进入闸室时,先关闭阀门A和闸门C,再打开阀门 ,当闸室中水位与下游水位相平时打开闸门 ,船就可以驶入闸室.该船闸主要应用了 原理。
【答案】 B D 连通器
【详解】[1][2][3]当船从下游驶向船闸时,先关闭阀门A和闸门C,紧接着再打开阀门B,此时闸室与下游组成连通器,闸室内的水通过阀门B流出,闸室内外水面齐平后,打开下游闸门D,然后让船进入闸室;由图示原理可知船闸是利用连通器原理工作的。
10.如图所示,轮船由上游进入闸室时,应 (选填“关闭”或“打开”)阀门B和闸门D, (选填“关闭”或“打开”)阀门A,当上游水位与闸室水位相平时,再打开闸门C,船驶入闸室。
【答案】 关闭 打开
【详解】[1][2]轮船由上游进入闸室时,应关闭阀门B和闸门D,打开阀门A,使上游的水流入闸室的同时,避免闸室的水流出,当上游水位与闸室水位相平时,再打开闸门C,船驶入闸室。
11.如图所示,轮船由下游经过船闸驶往上游。当船从下游驶向船闸时,首先打开阀门B,此时 和 组成连通器,闸室内的水通过阀门B流出,水面相平时,打开下游闸门D,船驶入闸室;船驶入闸室后,先关闭阀门B和闸门D,再打开阀门 ,此时 和 形成一个连通器,当闸室中水位与上游水位 时,打开闸门C,船驶入上游。
【答案】 下游 闸室 A 闸室 上游 相平
【详解】[1][2]船闸是根据连通器的原理工作的,A、B是两个阀门,可控制闸室内进出水,C、D是两个闸门,可使船通过。当打开阀门B时,下游跟闸室构成连通器,闸室内水通过阀门B流出,水位逐渐下降,等闸室里的水位跟下游水位相平时,打开闸门D,船驶入闸室。
[3][4][5][6]船驶入闸室后,先关闭阀门B和闸门D,再打开阀门A,此时闸室跟上游构成连通器,上游水流进闸室,闸室水位逐渐上升,待闸室水位跟上游水位相平时,打开闸门C,船就可以驶出闸室,开往上游。
12.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)
【答案】 静止 四闸室 4×107 见解析 6.75×105N,5.6×104Pa
【详解】(1)[1]连通器的特点是,连通器中装有同种液体,在液体不流动时,各容器中的液面保持相平,打开闸门前,三峡船闸属于连通器,所以当连通器中的水静止时液面相平。
(2)[2]由图可知,打开阀门A,关闭阀门B,五闸室和四闸室构成上端开口,底部连通的连通器。
(3)[3]升船机举升时的最大升力,等于船箱和船的总重力
F总=G=mg=1.6×107kg×10N/kg=1. 6×108N
因为一共有4组相同功率的驱动机构,所以每组驱动机构的升力为
(4)[4]由于三峡水位落差很大,根据液体压强随深度的增加而增大可知,如果设计成一级船闸,闸门和阀门将承受巨大的水的压强和压力,特别是阀门将有很大的安全隐患,因此,五级船闸才是较好的方案。
(5)[5]该轮船满载时受到的浮力
F浮= G排= m排g=67.5×103 kg×10N/kg=6.75×105N
船底所受水的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.6m =5.6×104Pa
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