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$解:​(1)​限压阀的重力为:$
$​G=mg=100×10^{-3}\ \mathrm {kg}×10\ \mathrm {N/kg}=1\ \mathrm {N};$
$​​(2)​根据​p=\frac {F}{S}​知当高压锅内气体的压强为​1.5×10^5\ \mathrm {Pa}​时锅内气体对限压阀的压力为:​$
$F=pS=1.5×10^5\ \mathrm {Pa}×8×10^{-6}\ \mathrm {m^2}=1.2\ \mathrm {N};​​$
$(3)​限压阀对出气孔的压力:​F=G=1\ \mathrm {N},​当时的大气压​p_0=1×10^5\ \mathrm {Pa},$
$​限压阀对出气孔的压强:​p_1=\frac {F}{S}=\frac {1\ \mathrm {N}}{8×10^{-6}\ \mathrm {m^2}}=1.25×10^5\ \mathrm {Pa}.​$
$高压锅内气体能达到的最大压强:​p_{内}=p_0+p_1=1.25×10^5\ \mathrm {Pa}+1×10^5\ \mathrm {Pa}=2.25×10^5\ \mathrm {Pa}.​$
$解:(1)p=ρ_水gh=1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×10\ \mathrm {N/}\ \mathrm {kg}×300\ \mathrm {m}=3×10^6\ \mathrm {Pa}$
$(2)加宽前,吃水深度最大时,驳船排开水的体积$
$V_{排}=abh_{最大}=200\ \mathrm {m}×50\ \mathrm {m}×7\ \mathrm {m}=7×10^4\ \mathrm {m^3},$
$则驳船载重最大时受到的浮力$
$F_{浮}=ρ_{水}V_{排}g=1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×7×10^4\ \mathrm {m^3}×10\ \mathrm {N/}\ \mathrm {kg}=7×10^8\ \mathrm {N}$
$该驳船的最大载重G_{载重}=3×10^8\ \mathrm {N}$
$由漂浮条件可知F_{浮}=G_{船}+G_{载重},$
$所以驳船的自重G_{船}=F_{浮}-G_{载重}=7×10^8\ \mathrm {N}-3×10^8\ \mathrm {N}=4×10^8\ \mathrm {N},$
$驳船空载时处于漂浮状态,受到的浮力$
$F_{空浮}=G_{船}=4×10^8\ \mathrm {N},$
$则加宽前,驳船空载时排开水的体积$
$V_{空排}=\frac{F_{空浮}}{ρ_水g}=\frac{4×10^8\ \mathrm {N}}{1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×10N/\ \mathrm {kg}}=4×10^4\ \mathrm {m^3}$
$(3)设图乙中驳船宽度的增加量为ΔL,$
$则其体积增加了ΔV=200\ \mathrm {m}×14\ \mathrm {m}×ΔL①,$
$其自重增加了ΔG=2.5×10^3\ \mathrm {N/}\ \mathrm {m^3}×ΔV②,$
$由题意可知,加宽后驳船的最大吃水深度为h_{最大}不变,增加的浮力ΔF_{浮}=ΔG+G_{导管架}-S_{载重},$
$此时驳船排开水体积的增加量ΔV_{排}=aΔLh_{最大},又因为ΔV_{排}=\frac{ΔF_{浮}}{ρ_水g}=\frac{ΔG+G_{导管架}-G_{载重}}{ρ_水g}$
$所以aΔLh_{最大}=\frac{ΔG+G_{导管架}-G_{载重}}{ρ_水g}③,$
$联立①②③并代入数据,解得驳船宽度增加量ΔL=10\ \mathrm {m}$
$除了将驳船加宽外,还可以采用将驳船加长的方法$
凹陷程度
甲、乙
受力面积