Question

19．仔細(xì)閱讀下面的材料，分析回答下列問題：
材料一：塔底水利水電樞紐工程是2006年浙江省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，壩址位于衢江區(qū)樟潭鎮(zhèn)，見甲圖；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)和橫切面見乙圖（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(shí)）和改善衢州城區(qū)水環(huán)境為主，兼顧航運(yùn)和改善灌溉條件等綜合開發(fā)利用．同時(shí)，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：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(qiáng)度帆布做強(qiáng)力骨架，形成一個(gè)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．
（1）若壩袋內(nèi)部的橫截面積為40米²，請(qǐng)計(jì)算每只壩袋最多可充水多少千克？
（2）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(duì)壩基的壓強(qiáng)為多少？（g取10牛/千克）
（3）從環(huán)境保護(hù)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 （1）壩袋可視作柱形容器，根據(jù)V=SL求出壩袋的容積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出每只壩袋最多可充水的質(zhì)量；
（2）充滿水的壩袋對(duì)壩基的壓力等于水和壩袋的重力之和，根據(jù)G=mg求出大小，根據(jù)面積公式求出壩袋與壩基的接觸面積即為受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求出充滿水的壩袋對(duì)壩基的壓強(qiáng)．
（3）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）每只壩袋的容積：
V=SL=40m²×84m=3360m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，每只壩袋最多可充水的質(zhì)量：
m_水=ρV=1.0×10³kg/m³×3360m³=3.36×10⁶kg；
（2）充滿水的壩袋對(duì)壩基的壓力：
F=G=（m_水+m_壩袋）g=（3.36×10⁶kg+20×10³kg）×10N/kg=3.38×10⁷N，
受力面積：
S=10m×84m=840m²，
充滿水的壩袋對(duì)壩基的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{3.38×1{0}^{7}N}{840{m}^{2}}$≈4.024×10⁴Pa．
（3）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：
（1）每只壩袋最多可充水3.36×10⁶kg；
（2）充滿水的壩袋對(duì)壩基的壓強(qiáng)為多4.024×10⁴Pa；
（3）從減輕洪災(zāi)和旱災(zāi)；改善局部氣候條件；開發(fā)利用小水電．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)，考查了壓強(qiáng)、體積、面積、質(zhì)量等計(jì)算．對(duì)于給定的材料，一定要認(rèn)真閱讀材料，從材料中搜尋有用信息．