9.3　跨学科实践船闸 同步练（含答案） 2024-2025学年物理教科版八年级下册

第3节 跨学科实践:船闸
船闸
1.连通器在生活和生产中应用广泛,如图所示事例中利用连通器原理工作的是 (　　)
(1)茶壶 (2)拦河大坝 (3)洗手间的下水道 (4)船闸
A.(1)(2)(3) B.(2)(3)
C.(1)(3)(4) D.(1)(2)(4)
2.(2024青岛二模)船闸是利用连通器的原理进行工作的。如图所示,上游一艘客轮准备通过船闸进入下游。客轮进入闸室前,应(　　)
A.关闭下游闸门D,打开下游阀门B
B.关闭下游闸门D,打开上游阀门A
C.打开下游闸门D,关闭下游阀门B
D.打开下游闸门D,关闭上游阀门A
1.我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,三峡大坝上、下游水位差最高可达113 m。如图所示是三峡船闸的简易示意图,船闸工作过程应用了　　　　原理,某船从上游经过船闸驶往下游,请仔细观察图片,此时　　　　(选填“A与B” “B与C”或“A与C”)构成了一个连通器。上、下游最大的压强差可以达到　　　　 Pa。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
2.三峡大坝上下游水位差有一百多米,船要通过大坝可采取坐五级船闸的方式,三峡大坝的每一级船闸之间的水位差约20 m,如图(a)所示。如图(b)(c)所示,多级船闸比单级船闸更安全,其原因是单级船闸的闸门比多级船闸的闸门承受的　　　　大。
3.(科学思维)阿迪同学暑假参观三峡工程,他对船闸很感兴趣,于是查阅了相关资料:
三峡船闸总长1 621 m,是世界上最大的船闸。船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次升高(或降低)。每个闸室水位变化超过20 m,因而三峡船闸的闸门非常高大,其首级人字闸门每扇门高40 m,宽20 m,厚3 m,闸门是用密度为5×103 kg/m3的材料制成的。(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)如图表示船只通过船闸的情况。甲、乙、丙、丁不表示时间发生的顺序,而是四幅图的序号。请仔细搜集图中给你的信息,做出以下判断:这四幅图是表示船只从上游驶往下游,则按时间的先后排列的顺序是　　　　。
(2)若把闸门竖放在水平地面上,每扇闸门的重力为　　　　N,对地面的压强为 　　　Pa。
(3)某一天有轮船通过首级闸室时,闸室内水面低于闸门顶端3 m,闸门上离闸门底部2 m处有一个面积为5 cm2的铁钉,则闸室内水对铁钉的压力为　　　　 N。
【详解答案】
课堂达标
1.C　2.B
课后提升
1.连通器　A与B　1.13×106
解析:船闸工作过程应用了连通器原理。由图可知,某船从上游经过船闸驶往下游,此时阀门2关闭,阀门1打开,A与B构成了一个连通器。已知三峡大坝上、下游水位差最高可达113 m,上、下游最大的压强差为p=ρ水gh=
1.0×103 kg/m3×10 N/kg×113 m=1.13×106 Pa。
2.压强　解析:单级船闸两边水位落差太大,根据p=ρgh可知,会造成闸门两侧压强差太大,容易损坏船闸,而多级船闸两边水位落差小,产生的压强小,不易损坏船闸。
3.(1)甲丙乙丁　(2)1.2×108　2×106　(3)175
解析:(1)当船从上游驶向船闸时,先打开上游阀门,此时闸室与上游组成连通器,水通过上游阀门流入闸室内,闸室内水位上升,水面相平时,打开上游闸门,船进入闸室;进入闸室后,关闭上游阀门和上游闸门,打开下游阀门,此时下游与闸室组成连通器,水面相平时,打开下游闸门,船平稳地驶向下游,故这四幅图按时间的先后排序是甲丙乙丁。(2)每扇闸门的体积V=40 m×20 m×3 m=2 400 m3,每扇闸门的质量m=ρV=5×103 kg/m3×2 400 m3=1.2×
107 kg,每扇闸门的重力G=mg=1.2×107 kg×10 N/kg=1.2×108 N,每扇闸门竖放时对地面的压力F=G=1.2×108 N,受力面积S=20 m×3 m=60 m2,每扇闸门竖放时对地面的压强p===2×106 Pa。(3)铁钉所处的水深h=
40 m-3 m-2 m=35 m,铁钉所受的水的压强p'=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×35 m=3.5×105 Pa,闸室内水对铁钉的压力的大小F'=p'S'=3.5×105 Pa×5×10-4 m2=175 N。