Question

4．建設(shè)中的港珠澳大橋由橋梁和海底隧道組成．隧道由一節(jié)一節(jié)用鋼筋混凝土做成的空心沉管連接而成，如圖所示，建造隧道時(shí)，先將沉管兩端密封，如同一個(gè)巨大的長(zhǎng)方體空心箱子，然后讓其漂浮在海面上，再用船將密封沉管拖到預(yù)定海面上，向其內(nèi)部灌水使之沉入海底．（假設(shè)每一節(jié)密封沉管的總質(zhì)量為6×10⁷kg，g取10N/kg）

（1）計(jì)算漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力．
（2）在對(duì)密封沉管灌水使其下沉過(guò)程中，其下表面受到海水的壓強(qiáng)大小將增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）當(dāng)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(shí)空心密封沉管不會(huì)再上浮，請(qǐng)應(yīng)浮力的知識(shí)來(lái)解釋其原因．答：沉管下半部分埋入海底的泥沙中，下表面不受海水的壓力，根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知，沉管不再受海水的浮力，此時(shí)空心密封沉管不會(huì)再上�。�

Answer 1

分析 （1）利用F_浮=G=mg求漂浮在海面上的密封沉管在灌水前受到的浮力．
（2）在密封沉管下沉過(guò)程中，所處深度變大，利用p=ρgh可得受到海水的壓強(qiáng)大小變化情況；
（3）浮力產(chǎn)生的原因：物體上下表面受到的壓力差．

解答 解：
（1）沉管灌水前漂浮，所以浮力：F_浮=G=mg=6×10⁷kg×10N/kg=6×10⁸N；
（2）在密封沉管下沉過(guò)程中，其下表面所處的深度增大，由p=ρgh可知，其下表面受到海水的壓強(qiáng)大小將增大；
（3）沉管下半部分埋入海底的泥沙中，下表面不受海水的壓力，根據(jù)浮力的產(chǎn)生原因，沉管不再受海水的浮力，此時(shí)空心密封沉管不會(huì)再上�。�
故答案為：
（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力為6×10⁸N；
（2）增大；
（3）沉管下半部分埋入海底的泥沙中，下表面不受海水的壓力，根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知，沉管不再受海水的浮力，此時(shí)空心密封沉管不會(huì)再上�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力公式、物體漂浮條件、液體壓強(qiáng)公式和浮力產(chǎn)生的原因．要求認(rèn)真審題，從中得出相關(guān)信息．