Question

阅读材料后回答：
材料一：塔底水利水电枢纽工程是2006年浙江省重点建设项目，坝址位于衢江区樟潭镇，见图（甲）；工程建拦河橡胶坝1座，坝长425米，分5跨．每只坝袋高5.25米，长为84米；坝袋的基本结构和横切面见图（乙）（坝袋可视作柱形容器）．该工程以水电开发（年发电量6314万千瓦时）和改善衢州城区水环境为主，兼顾航运和改善灌溉条件等综合开发利用．同时，衢江水位的升高和两岸的建设，使衢州城市的生活环境更加优越．

材料二：修建拦河大坝，并不是把坝体建成上下一般宽的矩形，也不是建成上宽下窄的梯形，而总是建成上窄下宽的梯形．因为这样的建筑形状，不论是从压强的角度来考虑，还是从浮力的角度来考虑，都有它的道理和优点．见图所示．

材料三：橡胶坝是随着高分子合成材料工业发展而出现的一种新型水上建筑物，有高强度帆布做强力骨架，形成一个筒状密封袋，锚固在坝基上，旱季橡胶坝袋内充水（或气），以满足工农业及生活用水需要，雨季泄出坝袋内的水（或气）而不影响河道泻洪．目前，橡胶坝已被广泛应用于灌溉、发电、防洪和城市美化环境．
仔细阅读上面的材料，分析回答下列问题：
（1）把拦河大坝的修建成上窄下宽的梯形，究竟有什么样的道理，试从压强和浮力两个角度予以简述．
（2）若坝袋内部的横截面积为40米²，请计算每只坝袋最多可充水多少千克？
（3）若每只坝袋的自重为20吨，坝袋与坝基接触宽度为10米，那么充满水的坝袋对坝基的压强为多少？（g取10牛/千克）
（4）从环境保护和资源利用角度分析，建设水坝的意义是

减轻洪灾和旱灾；改善局部气候条件；开发利用小水电

．

Answer 1

分析：液体的压强跟液体的深度和密度有关．在液体的密度一定时，液体越深，液体的压强越大．
压强大小跟压力大小和受力面积大小有关．在受力面积一定时，减小压力来减小压强；在压力一定时，减小受力面积来减小压强．
知道横截面积和长度，求出水的体积，求出水的质量．
求出坝袋和水的总重，求出坝底的受力面积，根据压强公式求出压强．
建设水坝能减轻洪灾和旱灾；改善局部气候条件；开发利用小水电．

解答：解：（1）液体密度一定时，液体压强随深度的增加而增大，拦河大坝的修建成上窄下宽的梯形，增大对水产生的压强的承受力．
大坝的质量减小，减小对河床的压力，减小对河床的压强．
大坝只受到水对大坝向下的压力作用，没有受到水对大坝向上的压力作用，所以大坝不受水的浮力作用．
故答案为：（1）增大对水产生的压强的承受力和减小对河床的压强；大坝不受浮力作用．
（2）水的体积为：V=Sl=40m²×84m=3360m³，
水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×3360m³=3.36×10⁶kg．
答：每只坝袋最多可充水3.36×10⁶千克．
（3）坝底的受力面积为：S=al=10m×84m=840m²，
坝底受到的压强为：
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：充满水的坝袋对坝基的压强为4.02×10⁴帕．
（4）旱季橡胶坝袋内充水（或气），以满足工农业及生活用水需要，雨季泄出坝袋内的水（或气）而不影响河道泻洪．该工程以水电开发和改善衢州城区水环境为主．
故答案为：减轻洪灾和旱灾；改善局部气候条件；开发利用小水电．

点评：大坝给人们的生活带来很多的好处，其中包含了很多的物理知识，考查了压强、密度、体积、面积、质量等计算．
对于给定的材料，一定要认真阅读材料，从材料中搜寻有用信息．
本题值得注意的是：大坝不受水的浮力作用．