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。我國的獨創技術走在了沉管隧道技術的全球首位。

每節制作完成的巨型沉管（簡稱管節），其管道長180米，寬37.95米，高11.4米，排水量達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：管節先被移動到船塢的淺塢區，在其兩端安裝止水帶，在其內部安裝可注入或排出海水的壓載水系統，并在管內無水時將其兩端封閉。

乙圖：關閉兩個塢門，向船塢內灌水使管節起浮，再將管節移至船塢的深塢區。

丙圖：船塢排水，至塢內外水面相平后，打開塢門2。

丁圖：由大馬力拖輪將管節拖出船塢，并拖運至沉放現場。

戊圖：利用壓載水系統向管節內灌水，使其下沉，并利用深水無人沉放定位系統調位。

請回答下列問題：

（1）管節漂浮時，其上表面幾乎與水面齊平。請你估算：管節漂浮時受到的浮力約為_________N。

（2）請你利用所學知識，試分析乙圖中管節起浮的原因_________。

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

Answer 1

【答案】8×108 見解析所示 潛水艇

【解析】

(1)[1]管節的排水量達8萬噸，則管節受到的浮力：

F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N；

(2)[2]向船塢內灌水后，V排變大，ρ液一定，根據F浮=ρ液gV排可知，管節受到的浮力變大，當浮力大于重力時，管節起浮；

(3)[3]根據管節沉放的過程可知，在管內無水時將其兩端封閉，沉放時，利用壓載水系統向管節內灌水，管節重力變大，當大于管節受到的浮力時，管節下沉，故其沉放原理與潛水艇的工作原理相同。