如图是我国海上最大浮式风电装置示意图，可在水中漂浮并利用风能发电为海上油气田供电。该装置由浮力设备、支撑柱和风机设备组成，其中浮力设备参数如表，支撑柱和风机设备总质量5200吨。结构名称质量/吨构成数量横截面积/米2高度/米浮力设备4000空心边立柱38040空心中间立柱16040

1. 如图是我国海上最大浮式风电装置示意图，可在水中漂浮并利用风能发电为海上油气田供电。该装置由浮力设备、支撑柱和风机设备组成，其中浮力设备参数如表，支撑柱和风机设备总质量5200吨。

结构名称	质量/吨	构成	数量	横截面积/米²	高度/米
浮力设备	4000	空心边立柱	3	80	40
浮力设备	4000	空心中间立柱	1	60	40

(1) 结构设计：为了让中空的边立柱在海水中有更好的抗压性，有人对立柱壁进行了设计，下列四种边立柱的纵切面设计图中合理的是。

(2) 牵引安装：为了保持稳定漂浮，装置被拖到指定海域后，需要让浮力设备下沉直至立柱下底面距海面35米。试计算需要往中间立柱空心部分注水多少吨？（连接管体积不计，海水的密度取 $\text{[math]}$ 千克/米³）

【考点】

阿基米德原理; 物体的浮沉条件及其应用; 液体压强计算公式的应用;

【答案】

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解答题普通

1. 图甲为项目化学习小组初步制作的一个防洪屋模型，中空基座中放有配重，基座上标有水位线（水位不能超过基座），请回答下列问题：

(1) 小科发现防洪屋模型上浮时水位超过了基座，如图乙所示。为了让房子在水面以上，小科提出的改进措施是：增大基座的体积，他这样改进的科学原理是。

(2) 该模型底部基座截面积为 $\text{[math]}$ ，空载时水位如图丙所示，最大水位为 $\text{[math]}$ ，则该模型最多能放入物体的质量为。

解答题困难

2. 古代有一种计时器称为“漏刻”（如图甲），其计时原理是通过漏壶或箭壶中水量的均匀变化来度量时间。图乙为某同学设计的计时工具箭壶模型，该模型由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体木块（不吸水）和标有刻度的箭尺构成（箭尺重力忽略不计），箭尺底部与木块相连。向容器内均匀注水时，可使箭尺和木块随水面匀速竖直上升，从而计时。已知木块重1.5N，高为5cm。初始状态下，容器内有部分水，刚好使木块在浮力作用下与容器底部脱离接触，此时水深为3cm；工作状态下，当木块上升至上表面刚好与容器上沿相平时，一个计时周期结束。求：（g取10N/Kg）

(1) 初始状态下木块受到的浮力；

(2) 木块的密度；

(3) 当壶中水面升高时，木块排开水的体积（填“变大”“不变”或“变小”）。

解答题困难

3. 潜水艇在国家的国防中占有重要位置，潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造，某潜水艇最大下潜深度可达350m，潜水艇的总质量为 $\text{[math]}$ ，艇内两侧有水舱，其截面如图所示，通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮（g取10N/kg， $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ）。

(1) 潜水艇是通过实现下沉的。

(2) 水舱未充海水时，漂浮在海面的潜水艇排开海水的体积是。

(3) 潜水艇在水面下匀速下潜的过程中受到海水的浮力（填“变大”“不变”或“变小”）。

解答题困难