《2025年综合应用创新题典中点八年级物理下册教科版》

7. 小军要制作一个船闸，通行船只吃水深度不高于0.3 m，如图所示是他画的设计草图。
　　　　　
(1)图中水的流动情况是从____________________(选填“从上游流向闸室”或“从闸室流向下游”)，根据船闸的工作过程推测，图中小船是从________________(选填“上游开往下游”或“下游开往上 游”)。
(2)小军设计的船闸上游水位为1.5 m，下游水位为0.5 m，则船闸工作时，水对闸室底部的压强变化范围是多少？(水的密度ρ = 1×10³ kg/m³，g取10 N/kg)
(3)下列材料是制作闸门的备选材料，综合考虑，最适于用作小军的船闸闸门材料的是____________________。
|材料|薄木板|薄铝合金板|薄钛合金板|
|--|--|--|--|
|硬度|一般|较高|很高|
|最大承压能力/kPa|12|60|110|
|单价/(元·m⁻²)|20|102|530|
　
(4)由于工具与资金有限，小军只有选择薄木板制作闸门，请你对船闸设计进行相应优化，使小军制作的船闸比较可靠。(不需要具体数据)

答案： 【解】
(1)从上游流向闸室;下游开往上游
(2)闸室水位范围是0.5～1.5 m，由p = ρgh可得，水对闸室底部的最小压强p₍小₎ = ρgh₍小₎ = 1×10³ kg/m³×10 N/kg×0.5 m = 5×10³ Pa，水对闸室底部的最大压强p₍大₎ = ρgh₍大₎ = 1×10³ kg/m³×10 N/kg×1.5 m = 1.5×10⁴ Pa，因此水对闸室底部的压强变化范围是5×10³～1.5×10⁴ Pa。
(3)薄铝合金板
(4)增加船闸级数，并适当填高上游和闸室底部。