《2026年全品中考复习方案九年级物理全一册人教版》

5. 工程机械(2025 长春)三峡船闸是世界上最大的船闸。如图 T2-10 甲所示,船在船闸中要经过五个闸室,实现船体的逐次降低或升高。实践小组制作的船闸模型如图乙所示,用两个隔板把大鱼缸分成三个长方体容器,每个容器内的底面积均为$500\ cm^2$,隔板上均安装了闸门和阀门(体积均忽略不计),用重为6\ \text{N、底面积为$200\ cm^2$的不吸水的长方体木块代替船。“工作过程”如下:将船闸模型放在水平桌面上,关闭所有阀门、闸门后,向一级闸室内倒入适量的水,木块放入水中静止后,漂浮在水面上。打开阀门$A_1$,当一、二级闸室水面相平后,打开闸门$B_1$,将木块缓慢推入二级闸室。关闭$A_1$和$B_1$,打开阀门$A_2$,当二、三级闸室水面相平后,打开闸门$B_2$,将木块缓慢推入三级闸室。[新教材]
(1)★船闸利用了_______原理。当闸室内水位下降时,水对闸室底部的压强将_______。
(2)★★按照以上“工作过程”,木块进入三级闸室后,为避免其触底,要求木块底部到三级闸室底的距离至少为2\ \text{cm。请通过计算求出需向一级闸室内倒入水的最小质量。($\rho_{ 水} = 1.0 × 10^3\ kg/m^3$,$g$取10\ \text{N/kg,写出必要的文字说明及推导过程)
思路点拨
①理解连通器的原理,即开闸前一级闸室底部所受水的压力与开闸后三级闸室底部所受水的压力的关系。②为了使木块底部到三级闸室底的距离至少为2\ \text{cm,首先要保证木块漂浮,可得出木块刚漂浮时浸入水中的最小深度;然后可得出三级闸室中水面到底部的最小距离。

答案： 5.
(1)连通器　减小
(2)解:木块底部到容器底的距离h₀=0.02m，此时木块漂浮，则F浮=G木=6N,
F浮=G排=ρ水gV排=ρ水gS木h水，则木块浸入水中的深度:h水=$\frac{G_{木}}{\rho_{水}gS_{木}}$=$\frac{6N}{1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×50×10^{-4}m^{2}}$=0.03m,三级闸室的最低水深为h=h水+h₀=0.03m+0.02m=0.05m。
则开闸前一级闸室底部受到水的压力:F=pS=4ρ水gS木h水=4×1.0×10³kg/m³×10N/kg×50×10⁻⁴m²×0.05m=100N,
开闸前一级闸室中水的重力:G水=F−G木=100N−6N=94N,则倒入一级闸室中水的最小质量:m水=$\frac{G_{水}}{g}$=$\frac{94N}{10N/kg}$=9.4kg。