Question

“5.7”大连空难飞机的黑匣子已经找到，潜水员在出事地点从10 m深的海底将它匀速托出水面．它是体积约为50×20×10 cm³，质量为20 kg、表面桔红色的长方体．黑匣子防护要求很高，能经受1000℃的高温而不被烧坏，平放时能经受2.5×10⁴N的挤压而不变形，在海水（设海水=1.0×10³kg/m³）中浸泡36 h而不渗水，请根据上述条件，自己设计提出三个问题，并解答你所提出的问题．（g=10 N/kg）

Answer 1

分析：此题是一道开放题，要根据已知的条件，自行设定问题进而求解，那么就要看给出了哪些条件，能够求出哪些条件，从而选择自己有把握的几个知识点进行解答．
首先，题目已知的条件有：
①潜水员所处的水深h；②黑盒的体积V，质量m；③黑盒能承受的最大压强Pmax；④海水的密度ρ等．
那么这些数据涉及到的公式有：
重力公式：G=mg；密度公式：ρ=

m

V

；液体压强公式：P=ρgh；压强定义式：P=

F

S

；浮力公式：F=ρgV等．
那么，可求出的物理量有：
①已知黑盒的质量，利用重力公式求出其重力的大小；
②已知黑盒的质量和体积，运用密度公式求其密度；
③已知海水的密度和潜水员所处的水深，根据液体压强公式P=ρgh求出其所受的水压；
④黑盒完全浸没在水中，此时黑盒的体积即为其排开水的体积，由阿基米得原理可求得它受到的浮力大小；等．

解答：问题一：黑匣子的平均密度是多少？
解：黑匣子的质量m=20kg；
黑匣子的体积v=50×20×10cm³=0.01m³；
黑匣子的密度ρ=

m

v

=

20kg

0.01 m3

=2.0×10³kg/m³．

问题二：黑匣子在海底受到海水的压强是多大？
解：海水的密度ρ=1.0×10³kg/m³；
海水的深度h=10m；
所以，黑匣子在海底受到海水的压强p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10m=1.0×10⁵Pa．

问题三：黑匣子在海底受的浮力有多大？
解：海水密度ρ=1.0×10³kg/m³；
黑匣子排开海水的体积v=0.01m³；
黑匣子在海水中受的浮力F=ρgv=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.01m³=100N．

点评：该题考查所学知识的应用能力，综合性很强，可以提出的问题有很多，只要提出3个最简单的就行．