如圖是2007年12月22日“南海一號(hào)”整體打撈出海面的情景.在打撈過(guò)程中,潛水員要潛入海下將多個(gè)未充氣的氣囊分別均勻地安裝在沉箱的四周.圖是“浮力液位信號(hào)器”的示意圖,圖中液位指示計(jì)實(shí)際上是一個(gè)固定在容器壁上的智能型測(cè)力計(jì),它即能測(cè)出硬棒對(duì)它的壓力,也能測(cè)出硬棒對(duì)它的拉力.
(1)如圖硬棒的重力用G0表示,浮筒的重力用G1表示,浮筒受到的浮力用F浮表示.試寫出液位指示計(jì)所受到的力的表達(dá)式.
(2)已知圓柱形的底面積為10cm2、重為10N,硬棒重為1N,如果液位指示計(jì)受到的力為0就表示容器內(nèi)是正常水位,試求正常水位時(shí)浮筒沒(méi)入水面下多少m?
(3)對(duì)“南海1號(hào)”古沉船采取整體打撈方案,首先將鋼制沉井下沉至海底罩住古沉船,然后封住鋼制沉井的下端,最后連井帶船一次打撈上岸.該整體打撈方案在世界考古界還是首創(chuàng).北歐國(guó)家的考古打撈雖然發(fā)達(dá),但是其采用的都是水下切割打撈方法,首先把古船內(nèi)的貨物全部運(yùn)走,然后對(duì)船體進(jìn)行切割,將切割之后的小塊船體打撈上來(lái)進(jìn)行復(fù)原拼裝.我國(guó)對(duì)“南海1號(hào)”古沉船采取整體打撈,相比切割打撈而言,有何更積極的意義?(說(shuō)出一點(diǎn)即可)
解:
(1)當(dāng)F浮>G0+G1時(shí),液位指示計(jì)所受到的壓力:
F=F浮-(G0+G1),
當(dāng)F浮<G0+G1時(shí),液位指示計(jì)所受到的拉力:
F′=(G0+G1)-F浮,
當(dāng)F浮=G0+G1時(shí),液位指示計(jì)所受到的作用力為0;
(2)當(dāng)液位指示計(jì)受到的力為0時(shí),F(xiàn)浮=G0+G1,
即ρ水gsh=G0+G1,
1.0×3kg/m3×10N/kg×10×10-4m2×h=1N+10N,
解得:h=1.1m;
(3)相比切割打撈而言,可以更好地保護(hù)文物、保留文物信息,減少潛水員的工作量.
答:(1)壓力為F=F浮-(G0+G1),拉力為F′=(G0+G1)-F浮;
(2)正常水位時(shí)浮筒沒(méi)入水面下1.1m;
(3)保護(hù)文物、保留文物信息,減少潛水員的工作量.
(1)當(dāng)F浮>G0+G1時(shí),液位指示計(jì)受到硬棒的壓力;當(dāng)F浮<G0+G1時(shí),液位指示計(jì)受到硬棒的拉力;當(dāng)F浮=G0+G1時(shí),液位指示計(jì)所受到的作用力為0;據(jù)此列出表達(dá)式;
(2)當(dāng)液位指示計(jì)受到的力為0時(shí),此時(shí)F浮=G0+G1,據(jù)此求正常水位時(shí)浮筒沒(méi)入水面h;
(3)可以從保護(hù)文物、保留文物信息,減少潛水員的工作量等方面分析采取整體打撈的意義.
點(diǎn)評(píng):本題考查了學(xué)生對(duì)阿基米德原理、物體浮沉條件的應(yīng)用,涉及到實(shí)際問(wèn)題(古沉船整體打撈技術(shù)),要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí).