Question

空难发生后，飞机上“黑匣子”的寻找对空难真相的发现至关重要．某次空难后，专家对飞机上“黑匣子”进行了寻找和分析：
（1）“黑匣子”是长30cm、宽20cm、高12cm的长方体，质量10kg，坠落在深度为5000m海域．当潜水员触摸到“黑匣子”时，发现它已经陷入了海底淤泥中，仅有一个面（12×20）露在海水中，则此时“黑匣子”受到海水的压力是多少？（ρ_海水=1.0×10³kg/m³）
（2）此时“黑匣子”受到的浮力是多大？
（3）清除淤泥后，潜水员将其托在手中，此时他对“黑匣子”的托力是多大？

Answer 1

分析：（1）首先根据p=ρgh求出“黑匣子”受到海水的压强，再利用p=

F

S

的公式变形求得此时“黑匣子”受到海水的压力；
（2）因为黑匣子已经陷入了海底淤泥中，故不受浮力；
（3）首先根据公式F_浮=ρgV_排求出它受的浮力，用重力减去浮力即为手的托力．

解答：解：（1）此时“黑匣子”受到海水的压强p=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×5000m=4.9×10⁴Pa；
∵p=

F

S

，S=12cm×20cm=2.4×10^-2m²，
∴此时“黑匣子”受到海水的压力F=pS=4.9×10⁴Pa×2.4×10^-2m²=1.176×10³N；
（2）因为当潜水员触摸到“黑匣子”时，发现它已经陷入了海底淤泥中，仅有一个面（12×20）露在海水中，故此时黑匣子不受浮力，即受到的浮力为0；
（3）黑匣子的体积：V=abc=0.3m×0.2m×0.12m=0.0072m³，
黑匣子的重力G=mg=10kg×9.8N/kg=98N，
黑匣子受的浮力：F_浮=ρgV_排=10³kg/m³×9.8N/kg×0.0072m³=70.56N，
他对“黑匣子”向上的托力：F=G-F_浮=98N-70.56N=27.44N．
答：（1）则此时“黑匣子”受到海水的压力是1.176×10³N；
（2）此时“黑匣子”受到的浮力是0；
（3）清除淤泥后，潜水员将其托在手中，此时他对“黑匣子”的托力是27.44N．

点评：此题主要考查的是学生对速度、压强和浮力计算公式的理解和掌握，同时考查了学生对物体进行受力分析的能力，考查面较广，难度不大，属于中档题．