Question

如圖所示的是世界上最長(zhǎng)的跨海大橋--杭州灣跨海大橋，全長(zhǎng)36千米，設(shè)計(jì)時(shí)速100千米．已于2008年5月1日通車，至此上海到寧波的陸路距離縮短了120多千米．

（1）若某轎車以60千瓦的功率、按大橋設(shè)計(jì)時(shí)速勻速通過(guò)，則通過(guò)整座大橋需要

 

小時(shí)，轎車在行駛過(guò)程中受到的阻力為

 

牛頓．
（2）大橋施工時(shí)，要向海中沉放大量的施工構(gòu)件，假設(shè)一正方體構(gòu)件被緩緩吊入海水中（如圖甲所示），在沉入過(guò)程中，其下表面到水面的距離h逐漸增大，隨著h的增大，正方體構(gòu)件所受浮力F₁、鋼繩拉力F₂的變化如圖乙所示．圖中反映鋼繩拉力F₂隨h變化的圖線是

 

（填序號(hào)）．該正方體構(gòu)件所受的最大浮力為

 

牛頓．（海水的密度取1.03×10³千克/米³，g=10N/kg）

Answer 1

分析：（1）已知橋長(zhǎng)和汽車行駛的速度，利用速度的變形公式t=

s

v

即可求出通過(guò)整座大橋的時(shí)間；
已知汽車的功率和速度，利用P=Fv即可求出汽車受到的牽引力，根據(jù)汽車勻速行駛時(shí)，阻力等于牽引力．
（2）先分析構(gòu)件下沉過(guò)程中，排開水的體積變大，因此構(gòu)件受到的浮力變大，當(dāng)構(gòu)件排開水的體積不變時(shí)，構(gòu)件受到的浮力也不再改變，而鋼絲繩的拉力等于構(gòu)件的重力減去浮力，即鋼絲繩對(duì)構(gòu)件拉力先減小后不變，找出符合拉力變化的圖象；
根據(jù)浮力與液體的密度和排開水的體積有關(guān)進(jìn)行分析得出，當(dāng)構(gòu)件全部淹沒(méi)時(shí)，排開水的體積最大，則構(gòu)件受到的浮力最大．

解答：解：（1）t=

s

v

=

36km

100km/h

=0.36h；
v=100km/h=

100

3.6

m/s，P=60KW=6×10⁴W
F=

P

v

=

6×104W

100 3.6 m/s

=2160N，
f=F=2160N．
（2）由圖可知，構(gòu)件在浸入水中的過(guò)程是排開的水的體積變大，所以浮力逐漸變大，鋼絲繩的拉力減小；
當(dāng)構(gòu)件浸沒(méi)后排開水的體積不變，所以浮力不變，鋼絲繩的拉力也不再改變；因此圖中反映F₂浮隨h變化的圖線是①；
由圖可知，正方體構(gòu)件的邊長(zhǎng)為2m，則其體積為v=8m³，
當(dāng)物體浸沒(méi)后所受的浮力
F_浮=ρ_水gv_排=1.03×10³kg/m³×10 N/kg×8m³=8.24×10⁴N． 
故答案為（1）0.36，2160；
（2）①，8.24×10⁴．

點(diǎn)評(píng)：本題注意涉及速度公式的計(jì)算和浮力大小的變化，本題具有一定的難度需要學(xué)生靈活的運(yùn)用相應(yīng)的知識(shí)．