Question

【題目】閱讀以下材料，回答相關問題。

港珠澳大橋海底隧道

港珠澳大橋海底隧道，全長6.7公里，它由兩個人工島的隧道預埋段、33節(jié)巨型沉管、長約12米重達6500噸的“最終接頭”拼接而成。隧道的海底部分長約5664米，最大安裝水深超過40米。該隧道是我國建設的第一座外海沉管隧道，也是世界上最長的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道。我國的獨創(chuàng)技術走在了沉管隧道技術的全球首位。每節(jié)制作完成的巨型沉管（簡稱管節(jié)），其管道長180米，寬37.95米，高11.4米，質(zhì)量達7.8萬噸，相當于一艘航母。這些巨型沉管是怎樣被運送到海中沉放現(xiàn)場并下沉到指定地點的呢？如圖是這一過程的示意圖。

甲圖：管節(jié)先被移動到船塢的淺塢區(qū)，在其兩端安裝止水帶，在其內(nèi)部安裝可注入或排出海水的壓載水系統(tǒng)，并在管內(nèi)無水時將其兩端封閉。

乙圖：關閉兩個塢門，向船塢內(nèi)灌水使管節(jié)起浮，再將管節(jié)移至船塢的深塢區(qū)。

丙圖：船塢排水，至塢內(nèi)外水面相平后，打開塢門2。

丁圖：由大馬力拖輪將管節(jié)拖出船塢，并拖運至沉放現(xiàn)場。

戊圖：利用壓載水系統(tǒng)向管節(jié)內(nèi)灌水，使其下沉，并利用深水無人沉放定位系統(tǒng)調(diào)位。

請回答下列問題：（海水密度可近似為水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）

(1)管節(jié)漂浮時，其上表面幾乎與水面齊平。請你估算：每節(jié)管節(jié)漂浮時受到的浮力約為F浮=______N。

(2)請你利用所學知識，試分析乙圖中管節(jié)起浮的原因______。

(3)管節(jié)灌水沉放的原理與______的工作原理相同。（選填“輪船”、“潛水艇”或“熱氣球”）

(4)當密封沉管灌水下沉到海底后，將其下半部分埋入海底的泥沙中，再將灌入其中的海水全部抽出，此時空心密封沉管不會再上浮，請用浮力的知識來解釋其原因。答：______。

Answer 1

【答案】8×108 見解析 潛水艇 見解析

【解析】

(1)[1]由題知，管節(jié)的排水量達8萬噸，因為漂浮則管節(jié)受到的浮力

F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N

(2)[2]向船塢內(nèi)灌水后，V排變大，ρ液一定，根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，管節(jié)受到的浮力變大，當浮力大于重力時，管節(jié)起浮。
(3)[3]根據(jù)管節(jié)沉放的過程可知，在管內(nèi)無水時將其兩端封閉，沉放時，利用壓載水系統(tǒng)向管節(jié)內(nèi)灌水，管節(jié)重力變大，當大于管節(jié)受到的浮力時，管節(jié)下沉，故其沉放原理與潛水艇的工作原理相同。

(4)[4]物體浸在液體中所受的浮力是由物體上下表面壓強差所引起的，當密封沉管灌水下沉到海底后，將其下半部分埋入海底的泥沙中，此時下表面不再受到液體的壓力作用，因此不會上浮。