Question

“5.7”大連空難飛機的黑匣子已經找到，潛水員在出事地點從10 m深的海底將它勻速托出水面．它是體積約為50×20×10 cm³，質量為20 kg、表面桔紅色的長方體．黑匣子防護要求很高，能經受1000℃的高溫而不被燒壞，平放時能經受2.5×10⁴N的擠壓而不變形，在海水（設海水=1.0×10³kg/m³）中浸泡36 h而不滲水，請根據上述條件，自己設計提出三個問題，并解答你所提出的問題．（g=10 N/kg）

Answer 1

分析：此題是一道開放題，要根據已知的條件，自行設定問題進而求解，那么就要看給出了哪些條件，能夠求出哪些條件，從而選擇自己有把握的幾個知識點進行解答．
首先，題目已知的條件有：
①潛水員所處的水深h；②黑盒的體積V，質量m；③黑盒能承受的最大壓強Pmax；④海水的密度ρ等．
那么這些數據涉及到的公式有：
重力公式：G=mg；密度公式：ρ=

m

V

；液體壓強公式：P=ρgh；壓強定義式：P=

F

S

；浮力公式：F=ρgV等．
那么，可求出的物理量有：
①已知黑盒的質量，利用重力公式求出其重力的大小；
②已知黑盒的質量和體積，運用密度公式求其密度；
③已知海水的密度和潛水員所處的水深，根據液體壓強公式P=ρgh求出其所受的水壓；
④黑盒完全浸沒在水中，此時黑盒的體積即為其排開水的體積，由阿基米得原理可求得它受到的浮力大小；等．

解答：問題一：黑匣子的平均密度是多少？
解：黑匣子的質量m=20kg；
黑匣子的體積v=50×20×10cm³=0.01m³；
黑匣子的密度ρ=

m

v

=

20kg

0.01 m3

=2.0×10³kg/m³．

問題二：黑匣子在海底受到海水的壓強是多大？
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壓強p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10m=1.0×10⁵Pa．

問題三：黑匣子在海底受的浮力有多大？
解：海水密度ρ=1.0×10³kg/m³；
黑匣子排開海水的體積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．

點評：該題考查所學知識的應用能力，綜合性很強，可以提出的問題有很多，只要提出3個最簡單的就行．