Question

龍灘水電站位于紅水河上游的河池市天峨縣境內(nèi)．該水電站堪稱世界級(jí)工程，建成后正常蓄水位400m，最大壩高216.5m，裝機(jī)容量630萬(wàn)千瓦．
（1）如圖是大壩的截面圖，大壩被建成“上窄下寬”的形狀，主要是考慮到的原因是什么？
（2）若壩內(nèi)水的密度為1.0×10³kg/m³，求水深120m處大壩受到的壓強(qiáng)．
（3）某興趣小組積極響應(yīng)了2009年世界環(huán)境日的中國(guó)主題“減小污染--行動(dòng)起來(lái)”的號(hào)召，進(jìn)行了一次“龍灘庫(kù)區(qū)洪水期水質(zhì)調(diào)查”的實(shí)踐活動(dòng)．通過(guò)活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)龍灘電站水庫(kù)對(duì)改善水質(zhì)具有重要的作用．在實(shí)際測(cè)量中，他們將一根質(zhì)量為100g的圓柱棒（下端密度較大）放入從大壩附近取來(lái)的水樣中，該棒恰好豎直漂浮，測(cè)得棒浸入該水樣中的長(zhǎng)度為總長(zhǎng)的

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．然后將該棒放入從距離大壩150Km處的上游庫(kù)區(qū)取來(lái)的水樣中，棒仍豎直漂浮，測(cè)得棒浸入該水樣中的長(zhǎng)度為總長(zhǎng)的

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．求該棒在壩區(qū)附近的水樣中所受的浮力和距大壩150Km處水樣的密度．（大壩附近的水樣的密度約為1.0×10³kg/m³）
（4）若該水電站某天向外的輸電功率為440KW，輸電電壓為220KV，若輸電線的總電阻為5Ω，則輸電線上每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？

Answer 1

分析：（1）液體壓強(qiáng)與液體的密度和深度有關(guān)，在密度一定時(shí)，深度越大，壓強(qiáng)越大；
（2）計(jì)算液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)比較簡(jiǎn)單，直接利用公式即可；
（3）圓棒在兩種水樣中雖然浸入的體積不同，但都是漂浮，根據(jù)漂浮時(shí)浮力與重力的關(guān)系，可以求出浮力；然后，根據(jù)前后兩次浮力相等計(jì)算出水樣的密度；
（4）計(jì)算導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量，應(yīng)該把導(dǎo)線看做純電阻，根據(jù)焦耳定律求出具體數(shù)值．

解答：解：（1）液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大．由公式P=ρgh可知，在水的密度ρ一定時(shí)，深度h越大，水產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大，即大壩底部受到水的壓強(qiáng)更大，為了大壩的安全，所以修成“上窄下寬”的形狀．
（2）水深120m處大壩受到的壓強(qiáng)為
P=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×120m=1.176×10⁶Pa．
（3）圓棒受到的重力為
G=mg=0.1kg×9.8N/kg=0.98N
∵圓棒漂浮
∴F_浮=G=0.98N．
設(shè)圓棒的底面積為S，總長(zhǎng)為h
根據(jù)題意得ρ₁g

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hs=ρ₂g

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hs
解得ρ₂=1.2×10³kg/m³．
（4）輸電線上每分鐘產(chǎn)生的熱量是
Q=

U2

R

t=

(220000V)2

5Ω

×60s=5.808×10¹¹J
答：為了大壩的安全，應(yīng)該建成“上窄下寬”的形狀．
水深120m處大壩受到的壓強(qiáng)為1.176×10⁶Pa
棒在壩區(qū)附近的水樣中所受的浮力0.98N
距大壩150Km處水樣的密度1.2×10³kg/m³；
輸電線上每分鐘產(chǎn)生的熱量是5.808×10¹¹J．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合了力學(xué)、電學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，其中力學(xué)考查了液體壓強(qiáng)、浮力、密度等知識(shí)，電學(xué)考查了焦耳定律．每一小題難度都不是特別大，但解決要求扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)．題目設(shè)計(jì)符合中考?jí)狠S題的要求，是一道質(zhì)量較高的好題．