Question

【题目】阅读以下材料，回答相关问题。

港珠澳大桥海底隧道

港珠澳大桥海底隧道，全长6.7公里，它由两个人工岛的隧道预埋段、33节巨型沉管、长约12米重达6500吨的“最终接头”拼接而成。隧道的海底部分长约5664米，最大安装水深超过40米。该隧道是我国建设的第一座外海沉管隧道，也是世界上最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道。我国的独创技术走在了沉管隧道技术的全球首位。每节制作完成的巨型沉管（简称管节），其管道长180米，宽37.95米，高11.4米，质量达7.8万吨，相当于一艘航母。这些巨型沉管是怎样被运送到海中沉放现场并下沉到指定地点的呢？如图是这一过程的示意图。

甲图：管节先被移动到船坞的浅坞区，在其两端安装止水带，在其内部安装可注入或排出海水的压载水系统，并在管内无水时将其两端封闭。

乙图：关闭两个坞门，向船坞内灌水使管节起浮，再将管节移至船坞的深坞区。

丙图：船坞排水，至坞内外水面相平后，打开坞门2。

丁图：由大马力拖轮将管节拖出船坞，并拖运至沉放现场。

戊图：利用压载水系统向管节内灌水，使其下沉，并利用深水无人沉放定位系统调位。

请回答下列问题：（海水密度可近似为水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）

(1)管节漂浮时，其上表面几乎与水面齐平。请你估算：每节管节漂浮时受到的浮力约为F浮=______N。

(2)请你利用所学知识，试分析乙图中管节起浮的原因______。

(3)管节灌水沉放的原理与______的工作原理相同。（选填“轮船”、“潜水艇”或“热气球”）

(4)当密封沉管灌水下沉到海底后，将其下半部分埋入海底的泥沙中，再将灌入其中的海水全部抽出，此时空心密封沉管不会再上浮，请用浮力的知识来解释其原因。答：______。

Answer 1

【答案】8×108 见解析 潜水艇 见解析

【解析】

(1)[1]由题知，管节的排水量达8万吨，因为漂浮则管节受到的浮力

F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N

(2)[2]向船坞内灌水后，V排变大，ρ液一定，根据F浮=ρ液gV排可知，管节受到的浮力变大，当浮力大于重力时，管节起浮。
(3)[3]根据管节沉放的过程可知，在管内无水时将其两端封闭，沉放时，利用压载水系统向管节内灌水，管节重力变大，当大于管节受到的浮力时，管节下沉，故其沉放原理与潜水艇的工作原理相同。

(4)[4]物体浸在液体中所受的浮力是由物体上下表面压强差所引起的，当密封沉管灌水下沉到海底后，将其下半部分埋入海底的泥沙中，此时下表面不再受到液体的压力作用，因此不会上浮。