Question

閱讀材料后回答：
材料一：塔底水利水電樞紐工程是2006年浙江省重點建設(shè)項目，壩址位于衢江區(qū)樟潭鎮(zhèn)，見圖（甲）；工程建攔河橡膠壩1座，壩長425米，分5跨．每只壩袋高5.25米，長為84米；壩袋的基本結(jié)構(gòu)和橫切面見圖（乙）（壩袋可視作柱形容器）．該工程以水電開發(fā)（年發(fā)電量6314萬千瓦時）和改善衢州城區(qū)水環(huán)境為主，兼顧航運和改善灌溉條件等綜合開發(fā)利用．同時，衢江水位的升高和兩岸的建設(shè)，使衢州城市的生活環(huán)境更加優(yōu)越．

材料二：修建攔河大壩，并不是把壩體建成上下一般寬的矩形，也不是建成上寬下窄的梯形，而總是建成上窄下寬的梯形．因為這樣的建筑形狀，不論是從壓強的角度來考慮，還是從浮力的角度來考慮，都有它的道理和優(yōu)點．見圖所示．

材料三：橡膠壩是隨著高分子合成材料工業(yè)發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型水上建筑物，有高強度帆布做強力骨架，形成一個筒狀密封袋，錨固在壩基上，旱季橡膠壩袋內(nèi)充水（或氣），以滿足工農(nóng)業(yè)及生活用水需要，雨季泄出壩袋內(nèi)的水（或氣）而不影響河道瀉洪．目前，橡膠壩已被廣泛應(yīng)用于灌溉、發(fā)電、防洪和城市美化環(huán)境．
仔細閱讀上面的材料，分析回答下列問題：
（1）把攔河大壩的修建成上窄下寬的梯形，究竟有什么樣的道理，試從壓強和浮力兩個角度予以簡述．
（2）若壩袋內(nèi)部的橫截面積為40米²，請計算每只壩袋最多可充水多少千克？
（3）若每只壩袋的自重為20噸，壩袋與壩基接觸寬度為10米，那么充滿水的壩袋對壩基的壓強為多少？（g取10牛/千克）
（4）從環(huán)境保護和資源利用角度分析，建設(shè)水壩的意義是

減輕洪災(zāi)和旱災(zāi)；改善局部氣候條件；開發(fā)利用小水電

．

Answer 1

分析：液體的壓強跟液體的深度和密度有關(guān)．在液體的密度一定時，液體越深，液體的壓強越大．
壓強大小跟壓力大小和受力面積大小有關(guān)．在受力面積一定時，減小壓力來減小壓強；在壓力一定時，減小受力面積來減小壓強．
知道橫截面積和長度，求出水的體積，求出水的質(zhì)量．
求出壩袋和水的總重，求出壩底的受力面積，根據(jù)壓強公式求出壓強．
建設(shè)水壩能減輕洪災(zāi)和旱災(zāi)；改善局部氣候條件；開發(fā)利用小水電．

解答：解：（1）液體密度一定時，液體壓強隨深度的增加而增大，攔河大壩的修建成上窄下寬的梯形，增大對水產(chǎn)生的壓強的承受力．
大壩的質(zhì)量減小，減小對河床的壓力，減小對河床的壓強．
大壩只受到水對大壩向下的壓力作用，沒有受到水對大壩向上的壓力作用，所以大壩不受水的浮力作用．
故答案為：（1）增大對水產(chǎn)生的壓強的承受力和減小對河床的壓強；大壩不受浮力作用．
（2）水的體積為：V=Sl=40m²×84m=3360m³，
水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×3360m³=3.36×10⁶kg．
答：每只壩袋最多可充水3.36×10⁶千克．
（3）壩底的受力面積為：S=al=10m×84m=840m²，
壩底受到的壓強為：
p=

F

S′

=

G水+G袋

S′

=

mg+m′g

S′

=

3.36×106kg×10N/kg+20× 103kg×10N/kg

840m2

=4.02×10⁴Pa．
答：充滿水的壩袋對壩基的壓強為4.02×10⁴帕．
（4）旱季橡膠壩袋內(nèi)充水（或氣），以滿足工農(nóng)業(yè)及生活用水需要，雨季泄出壩袋內(nèi)的水（或氣）而不影響河道瀉洪．該工程以水電開發(fā)和改善衢州城區(qū)水環(huán)境為主．
故答案為：減輕洪災(zāi)和旱災(zāi)；改善局部氣候條件；開發(fā)利用小水電．

點評：大壩給人們的生活帶來很多的好處，其中包含了很多的物理知識，考查了壓強、密度、體積、面積、質(zhì)量等計算．
對于給定的材料，一定要認真閱讀材料，從材料中搜尋有用信息．
本題值得注意的是：大壩不受水的浮力作用．