Question

（2005?湛江）湛江海灣大橋?qū)⒃诮�年�?nèi)完工，它橫跨湛江港灣，橋型為雙塔斜拉橋，是目前廣東省內(nèi)最大的跨海大橋，對(duì)湛江的發(fā)展有重大意義．請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題：
（1）大橋采用群樁基礎(chǔ)，樁基工程由幾十根大型水下鉆孔灌注樁組成，每根樁的橫截面積約為6m²，平均樁長(zhǎng)50m，那么灌注l根樁需要密度為2.5×10³kg/m³的混凝土

7.5×10⁵

kg
（2）大橋的水下基坑挖掘采用了凍結(jié)法施工技術(shù)，利用低溫的液態(tài)氮在基坑周?chē)�的凍結(jié)器中

汽化

吸熱，使含水的沙土層形成凍結(jié)壁，便于進(jìn)行掘砌施工．
（3）灌注大橋橋墩前，先在水下的基坑灌注了寬厚的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，其目的是為了

在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大受力面積減小壓強(qiáng)，防止下陷

．
（4）假設(shè)大橋兩岸海面寬為1200m，人們經(jīng)渡輪過(guò)海約需20min，若大橋通車(chē)后，平均車(chē)速約為lOm/s，則人們乘車(chē)過(guò)海所需的時(shí)間比經(jīng)渡輪過(guò)海所用的時(shí)間節(jié)省

18

min．
（5）為了確保大橋結(jié)構(gòu)安全，必須限制超載車(chē)輛通過(guò)大橋．小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)車(chē)輛超載報(bào)警器，其原理圖如圖所示（未完整），當(dāng)車(chē)輛超載時(shí)，信號(hào)燈發(fā)出警報(bào)．請(qǐng)你幫小明把電路連接完整．

Answer 1

分析：（1）知道樁的高度和橫截面積，求出1根樁需要的混凝土的體積，再利用密度公式求需要混凝土的質(zhì)量；
（2）物質(zhì)從液體變?yōu)闅鈶B(tài)叫汽化，汽化需要吸熱；
（3）壓強(qiáng)的大小與壓力和受力面積的大小有關(guān)，減小壓強(qiáng)的方法：在壓力一定時(shí)，增大受力面積；在受力面積一定時(shí)，減小壓力；
（4）利用速度公式求出乘車(chē)需要的時(shí)間，知道經(jīng)渡輪過(guò)海的時(shí)間，可求節(jié)省時(shí)間；
（5）當(dāng)車(chē)輛超載時(shí)，對(duì)橋面的壓力增大，壓力傳感器的電阻減小，控制電路中的電流增大、電磁鐵的磁性增強(qiáng)，吸引銜鐵下移，工作電路閉合，信號(hào)燈亮、警報(bào)．據(jù)此連接控制電路和工作電路．

解答：解：（1）1根樁需要的混凝土的體積：
v=sh=6m²×50m=300m³，
需要混凝土的質(zhì)量：
m=ρv=2.5×10³kg/m³×300m³=7.5×10⁵kg，
（2）低溫的液態(tài)氮在常溫下會(huì)迅速汽化需要大量的熱，使含水的沙土層形成凍結(jié)壁，便于進(jìn)行掘砌施工；
（3）在基坑灌注了寬厚的鋼筋混凝土基礎(chǔ)是在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大受力面積減小壓強(qiáng)，防止下陷；
（4）乘車(chē)需要的時(shí)間：
t_車(chē)=

s

v車(chē)

=

1200m

10m/s

=120s=2min，
節(jié)省時(shí)間：
△t=20min-2min=18min；
（5）控制電路和工作電路連接如圖所示：

故答案為：（1）7.5×10⁵；（2）汽化；（3）在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大受力面積減小壓強(qiáng)，防止下陷；（4）18；（5）如圖所示．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、速度公式、汽化吸熱、減小壓強(qiáng)的方法、電磁鐵的掌握和運(yùn)用，雖知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，但利用所學(xué)知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題，有意義！