Question

客轮可以用两种方式通过三峡大坝．
（1）方式一，让客轮逐级通过五级梯级船闸：如图所示，当下游客轮进入闸室，关闭闸门B后，先应关闭阀门______，再打开阀门______，待闸室内水位稳定后，打开闸门A，让客轮行驶至上一级闸室．该船闸利用了______原理．
（2）方式二，3000吨以下的客轮可用升船机直接垂直提升至上游：让客轮驶入升船机承船厢，关闭厢门，用升船机将承船厢直接提升至上游，打开厢门，让客轮驶出船厢．如果该承船厢长100m，宽20m，自重1000t，承船厢中的水4000t，客轮质量2000t，大坝上游比下游水位高100m，则升船机提升承船厢运送该客轮至少要做多少功？该客轮在承船厢中的吃水深度小于多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）船闸的工作原理：客船从上游到上游，首先打开下游和闸室的阀门，下游和闸室构成了连通器，等到水位相平时，打开闸门，客船从下游到闸室．然后打开上游和闸室的阀门，使闸室和上游的水位相平，打开闸门，客船从闸室进入上游．这是利用了连通器的原理．
（2）由承船厢的自身质量、其中水的质量、进入的客船的质量之和，求出总重，又知道提升的高度，根据W=Gh，求出升船机提升承船厢运送该客轮做的功．
（3）根据漂浮条件，求出客船排开水的体积，再求出承船厢中水的体积，两者之和等于吃水深度与承船厢底面积的乘积．
解答：解：（1）让客轮逐级通过五级梯级船闸：如图所示，当下游客轮进入闸室，关闭闸门B后，先应关闭阀门B，闸室和下游水截断，再打开阀门A，闸室和上游构成连通器，待闸室内水位稳定后，打开闸门A，让客轮行驶至上一级闸室．该船闸利用了连通器的原理．
故答案为：B；A；连通器．
（2）G=mg=（4×10⁶kg+2×10⁶kg+1×10⁶kg）×10N/kg=7×10⁶kg×10N/kg=7×10⁷N，
W=Gh=7×10⁷N×100m=7×10⁹J，
为保证客轮安全驶入、驶出承船厢，该客轮吃水深度必须小于承船厢内水位深度．
船漂浮在水面上，F_浮=G_船，则m_排=m_船=2×10⁶kg，
船排开水的体积为：V_排===2×10³m³，
V_水===4×10³m³，
客轮在承船厢中的吃水深度：
h_水===3m．
答：升船机提升承船厢运送该客轮至少要做7×10⁹J功；该客轮在承船厢中的吃水深度小于3m．
点评：掌握连通器的原理：连通器中装有同种液体时，液体静止时，液面相平．利用连通器原理解释船闸的工作原理．
客船进入承船厢，“客船排开水的体积+承船厢中水的体积=吃水深度×承船厢的底面积”这一等式是解决本题的关键．