Question

（2005?湛江）湛江海灣大橋將在近年內完工，它橫跨湛江港灣，橋型為雙塔斜拉橋，是目前廣東省內最大的跨海大橋，對湛江的發展有重大意義．請你運用所學的物理知識簡要回答下列問題：
（1）大橋采用群樁基礎，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法施工技術，利用低溫的液態氮在基坑周圍的凍結器中

汽化

吸熱，使含水的沙土層形成凍結壁，便于進行掘砌施工．
（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，其目的是為了

在壓力一定時，通過增大受力面積減小壓強，防止下陷

．
（4）假設大橋兩岸海面寬為1200m，人們經渡輪過海約需20min，若大橋通車后，平均車速約為lOm/s，則人們乘車過海所需的時間比經渡輪過海所用的時間節省

18

min．
（5）為了確保大橋結構安全，必須限制超載車輛通過大橋．小明同學設計了一個車輛超載報警器，其原理圖如圖所示（未完整），當車輛超載時，信號燈發出警報．請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量；
（2）物質從液體變為氣態叫汽化，汽化需要吸熱；
（3）壓強的大小與壓力和受力面積的大小有關，減小壓強的方法：在壓力一定時，增大受力面積；在受力面積一定時，減小壓力；
（4）利用速度公式求出乘車需要的時間，知道經渡輪過海的時間，可求節省時間；
（5）當車輛超載時，對橋面的壓力增大，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，吸引銜鐵下移，工作電路閉合，信號燈亮、警報．據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，
需要混凝土的質量：
m=ρv=2.5×10³kg/m³×300m³=7.5×10⁵kg，
（2）低溫的液態氮在常溫下會迅速汽化需要大量的熱，使含水的沙土層形成凍結壁，便于進行掘砌施工；
（3）在基坑灌注了寬厚的鋼筋混凝土基礎是在壓力一定時，通過增大受力面積減小壓強，防止下陷；
（4）乘車需要的時間：
t_車=

s

v車

=

1200m

10m/s

=120s=2min，
節省時間：
△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，通過增大受力面積減小壓強，防止下陷；（4）18；（5）如圖所示．

點評：本題考查了學生對密度公式、速度公式、汽化吸熱、減小壓強的方法、電磁鐵的掌握和運用，雖知識點多、綜合性強，但利用所學知識分析實際問題，有意義！