(2013?東城區(qū)一模)我國是世界上第一個成功完成海底沉船整體打撈的國家,如圖1是“南海1號”沉船打撈出水的情況.所謂整體打撈,就是將沉船與其周圍泥沙按原狀固定在特殊的鋼制沉箱內(nèi)一次性吊浮起運(yùn),沉箱是一種用金屬制成,形狀像箱子,下面沒有底,可以罩住整個沉船的設(shè)備.沉箱四周安放了氣囊,起吊過程氣體膨脹,產(chǎn)生巨大的浮力,起到助浮的作用.如圖2所示是與上述原理相似的簡化裝置:一個質(zhì)量為11.7t的鋼制沉箱倒扣在深度H=20m的水底,箱內(nèi)腔體的橫截面積S=10m
2、高為L=4m,可忽略重力和體積的充氣裝置使箱內(nèi)封入高h(yuǎn)為0.5m的空氣.現(xiàn)用吊繩將沉箱打撈至水面,吊繩與滑輪組及電動機(jī)相連可控制沉箱勻速上升,ρ
鋼=7.8×10
3kg/m
3,ρ
海水取1×10
3kg/m
3,g=10N/kg,水的阻力、摩擦和繩重不計.問:
(1)沉箱倒扣在海底時,沉箱的上表面所受海水的壓強(qiáng)是多大?(此問不計沉箱上表面的厚度)
(2)若使沉箱能夠從海底被吊起,吊繩的拉力至少多大?
(3)沉箱上升至到達(dá)水面之前的過程中,因壓強(qiáng)減小箱內(nèi)空氣體積增大,已知h為0.5m時,滑輪組的機(jī)械效率η
1=98%,那么當(dāng)h為1m時,滑輪組的機(jī)械效率η
2是多少?(結(jié)果保留整數(shù))
(4)假設(shè)腔內(nèi)空氣的高度h一直未達(dá)到腔體的高度L,通過計算說明從起吊到沉箱上表面到達(dá)海面的過程中,電動機(jī)是否必須一直做功?