Question

4．稀奇！你見過輪船“坐電梯”過三峽大壩嗎？
如圖所示，是三峽升船機于2016年9月18日進入試通航圖片．這意味著三峽工程最后的謎底即將揭曉．投入運行后，三峽升船機將為客貨輪和特種船舶提供快速過壩通道．符合條件的船舶可借助升船機通過三峽大壩，過壩時間可由目前的3.5小時縮短至約40分鐘．這將有助于進一步提高三峽水利樞紐的航運通過能力，促進長江黃金水道通航效益及社會經(jīng)濟效益充分發(fā)揮．
三峽升船機與三峽雙線五級船閘同為三峽工程通航建筑物，三峽升船機承船廂可載3000噸級船舶，最大爬升噸位達1.55萬噸，最大爬升高度113米．提升重量和高度，均為世界之最．三峽升船機全線總長約5000米，船廂室段塔柱建筑高度146米，承船廂長132米、寬23.4米、高10米，可提升3000噸級的船舶過壩．這些數(shù)據(jù)都顯示了三峽升船機是世界上規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的升船機工程．
作為世界最大水利樞紐三峽工程的最后一個建設(shè)項目，三峽升船機被譽為三峽工程最后的謎底．在經(jīng)歷了13年緩建和8年續(xù)建之后，于今年5月13日和9月13日分別通過試通航前和消防工程驗收，具備投入試運行的條件．根據(jù)交通運輸部長江航務(wù)管理局《關(guān)于三峽升船機試通航工作方案》，三峽升船機于2016年9月起進入試通航期．
據(jù)介紹，試通航將分為四個階段．第一階段從2016年9月18日至三峽水庫2016年試驗性蓄水結(jié)束，三峽升船機運行時間為每天8時至17時．
三峽船閘有南北兩線，相當于公路上的雙車道，一線上行一線下行．每線船閘有5個閘室、6道人字閘門；相鄰閘室地面高程相差22.6米，五個閘室呈樓梯狀布置．
上游是第一閘室，下游是第五閘室．假如船舶要從下游駛向上游--船舶駛?cè)氲谖彘l室后，關(guān)閉下游人字門，通過地下輸水系統(tǒng)，第四閘室往第五閘室內(nèi)充水，當兩個閘室內(nèi)水面齊平時，打開上游人字門，船舶駛?cè)氲谒拈l室．依此類推，船舶就好像爬過一級又一級樓梯一樣，通過第一閘室，駛向大壩上游航道．
三峽船閘單個閘室凈寬34米、長280米，是世界上最大的閘室，可同時容納6艘3000噸級船舶．一艘船通過三峽船閘大約要3個多小時．
三峽升船機與三峽雙線五級船閘同為三峽工程通航建筑物，具有提升高度大、提升重量大、上游通航水位變幅大、下游水位變化速率快的特點．
請根據(jù)上述材料，回答下列問題：
（1）輪船過三峽大壩可以“坐電梯”，也可以利用船閘．
（2）一艘3000噸級輪船在江面上航行時所受的浮力是3×10⁷ N．（ g取10N/kg）
（3）一艘輪船在升船機上勻速上升時，其重力勢能增大．（選填“增大”或“減小”）
（4）文中一些數(shù)據(jù)都顯示了三峽升船機是世界上規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的升船機工程．請列舉一項我國在科技方面領(lǐng)先事例．

Answer 1

分析 （1）上端開口、下端相連通的容器叫連通器；船閘是連通器特點的應(yīng)用．
（2）根據(jù)阿基米德原理可知，浮力等于物體排開水的重力；
（3）影響重力勢能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度；
（4）根據(jù)對我國科技方面的成就解答．

解答 解：（1）據(jù)船閘的結(jié)構(gòu)特點可知，其在工作時，上端開口，下部連通，即符合連通器的定義，所以船閘是利用連通器的原理工作的．
（2）一艘3000噸級輪船在江面上航行時所受的浮力是F_浮=G_排=m_排g=3000×10³kg×10N/kg=3×10⁷N；
（3）一艘輪船在升船機上勻速上升時，其質(zhì)量不變，高度增加，重力勢能增大；
（4）我國的非線性光學晶體、量子信息通訊、超強超短激光、高溫超導(dǎo)等前沿技術(shù)研究居世界領(lǐng)先水平． 
故答案為：（1）船閘；（2）3×10⁷；（3）增大；（4）量子信息通訊．

點評 此題三峽升船機為載體，綜合考查了連通器原理、阿基米德原理、動能和勢能的大小變化等，是一道綜合性較強的題目，但總體難度不大，掌握基礎(chǔ)知識即可正確解題．