5?7大連空難的黑匣子已經(jīng)找到了,潛水員在出事地點(diǎn)從10米深的海底上將它勻速托出,它是體積為(50×20×10)厘米3、質(zhì)量為20千克、表面桔紅色的長(zhǎng)方體.黑匣子的防護(hù)要求很高,必須經(jīng)受1000℃的高溫而不被燒壞,平放時(shí)能經(jīng)受2.5×104牛的擠壓而不變形,在海水(設(shè)ρ海水=1.0×103千克/米3 )中浸泡36小時(shí)而不滲水.問(wèn):
(1)黑匣子平放時(shí)能承受的壓強(qiáng)是多大?
(2)黑匣子在海底受到海水的壓強(qiáng)多大?它有沒(méi)有被壓壞?
(3)黑匣子在海水中受到的浮力多大?
(4)潛水員勻速托起此黑匣子要用多少牛的托力?
分析:(1)知道黑匣子的長(zhǎng)和寬可求平放時(shí)上表面積,又知道平放時(shí)最大能承受的壓力,根據(jù)壓強(qiáng)公式求出能承受的最大壓強(qiáng);
(2)已知黑匣子所處的深度和海水的密度,根據(jù)液體壓強(qiáng)公式求出它受到海水的壓強(qiáng),然后與承受的最大壓強(qiáng)相比較判斷是否被壓壞;
(3)知道黑匣子的長(zhǎng)、寬、高可求體積即為在海水中排開(kāi)的體積,再根據(jù)阿基米德原理求出受到的浮力;
(4)潛水員勻速托起此黑匣子時(shí),黑匣子處于平衡狀態(tài),受到的豎直向上的托力和浮力與豎直向下的重力是平衡力,根據(jù)平衡條件求出托力的大。
解答:解:(1)黑匣子平放時(shí)上表面積:
S=50cm×20cm=1000cm2=0.1m2,
能承受的最大壓力F=2.5×104N,則上表面能承受的最大壓強(qiáng):
p=
F
S
=
2.5×104N
0.1m2
=2.5×105Pa;
(2)黑匣子在海底受到海水的壓強(qiáng):
p1=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×10m=9.8×104Pa,
∵9.8×104Pa<2.5×105Pa,
∴黑盒子沒(méi)有被壓壞;
(3)黑匣子浸沒(méi)海水中排開(kāi)海水的體積:
V=50cm×20cm×10cm=10000cm3=0.01m3,
黑匣子在海水中受到的浮力:
F=ρgV=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.01m3=98N;
(4)潛水員勻速托起此黑匣子時(shí),黑匣子受到的豎直向上的托力和浮力與豎直向下的重力是平衡力,
則F托力=G-F=mg-F=20kg×9.8N/kg-98N=98N.
答:(1)黑匣子平放時(shí)能承受的壓強(qiáng)是2.5×105Pa;
(2)黑匣子在海底受到海水的壓強(qiáng)為9.8×104Pa,它沒(méi)有被壓壞;
(3)黑匣子在海水中受到的浮力98N;
(4)潛水員勻速托起此黑匣子要用98N的托力.
點(diǎn)評(píng):本題考查了固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)、阿基米德原理和平衡力的應(yīng)用,關(guān)鍵是知道物體浸沒(méi)時(shí)排開(kāi)水的體積和本身的體積相等,同時(shí)計(jì)算過(guò)程要注意單位的換算.
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(1)黑匣子在海底受到壓強(qiáng)多大?
(2)海水對(duì)黑匣子的壓強(qiáng)是否會(huì)使它變形?
(3)黑匣子在海水中受到的浮力有多大?
(4)黑匣子的密度多大?

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