题目内容
5?7大连空难的黑匣子已经找到了，潜水员在出事地点从10米深的海底上将它匀速托出，它是体积为（50×20×10）厘米3、质量为20千克、表面桔红色的长方体．黑匣子的防护要求很高，必须经受1000℃的高温而不被烧坏，平放时能经受2.5×104牛的挤压而不变形，在海水（设ρ海水=1.0×103千克/米3 ）中浸泡36小时而不渗水．问：
（1）黑匣子平放时能承受的压强是多大？
（2）黑匣子在海底受到海水的压强多大？它有没有被压坏？
（3）黑匣子在海水中受到的浮力多大？
（4）潜水员匀速托起此黑匣子要用多少牛的托力？
（1）黑匣子平放时能承受的压强是多大？
（2）黑匣子在海底受到海水的压强多大？它有没有被压坏？
（3）黑匣子在海水中受到的浮力多大？
（4）潜水员匀速托起此黑匣子要用多少牛的托力？
分析：（1）知道黑匣子的长和宽可求平放时上表面积，又知道平放时最大能承受的压力，根据压强公式求出能承受的最大压强；
（2）已知黑匣子所处的深度和海水的密度，根据液体压强公式求出它受到海水的压强，然后与承受的最大压强相比较判断是否被压坏；
（3）知道黑匣子的长、宽、高可求体积即为在海水中排开的体积，再根据阿基米德原理求出受到的浮力；
（4）潜水员匀速托起此黑匣子时，黑匣子处于平衡状态，受到的竖直向上的托力和浮力与竖直向下的重力是平衡力，根据平衡条件求出托力的大小．
（2）已知黑匣子所处的深度和海水的密度，根据液体压强公式求出它受到海水的压强，然后与承受的最大压强相比较判断是否被压坏；
（3）知道黑匣子的长、宽、高可求体积即为在海水中排开的体积，再根据阿基米德原理求出受到的浮力；
（4）潜水员匀速托起此黑匣子时，黑匣子处于平衡状态，受到的竖直向上的托力和浮力与竖直向下的重力是平衡力，根据平衡条件求出托力的大小．
解答：解：（1）黑匣子平放时上表面积：
S=50cm×20cm=1000cm2=0.1m2，
能承受的最大压力F=2.5×104N，则上表面能承受的最大压强：
p=
=
=2.5×105Pa；
（2）黑匣子在海底受到海水的压强：
p1=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×10m=9.8×104Pa，
∵9.8×104Pa＜2.5×105Pa，
∴黑盒子没有被压坏；
（3）黑匣子浸没海水中排开海水的体积：
V=50cm×20cm×10cm=10000cm3=0.01m3，
黑匣子在海水中受到的浮力：
F浮=ρgV=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.01m3=98N；
（4）潜水员匀速托起此黑匣子时，黑匣子受到的竖直向上的托力和浮力与竖直向下的重力是平衡力，
则F托力=G-F浮=mg-F=20kg×9.8N/kg-98N=98N．
答：（1）黑匣子平放时能承受的压强是2.5×105Pa；
（2）黑匣子在海底受到海水的压强为9.8×104Pa，它没有被压坏；
（3）黑匣子在海水中受到的浮力98N；
（4）潜水员匀速托起此黑匣子要用98N的托力．
S=50cm×20cm=1000cm2=0.1m2，
能承受的最大压力F=2.5×104N，则上表面能承受的最大压强：
p=
| F |
| S |
| 2.5×104N |
| 0.1m2 |
（2）黑匣子在海底受到海水的压强：
p1=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×10m=9.8×104Pa，
∵9.8×104Pa＜2.5×105Pa，
∴黑盒子没有被压坏；
（3）黑匣子浸没海水中排开海水的体积：
V=50cm×20cm×10cm=10000cm3=0.01m3，
黑匣子在海水中受到的浮力：
F浮=ρgV=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.01m3=98N；
（4）潜水员匀速托起此黑匣子时，黑匣子受到的竖直向上的托力和浮力与竖直向下的重力是平衡力，
则F托力=G-F浮=mg-F=20kg×9.8N/kg-98N=98N．
答：（1）黑匣子平放时能承受的压强是2.5×105Pa；
（2）黑匣子在海底受到海水的压强为9.8×104Pa，它没有被压坏；
（3）黑匣子在海水中受到的浮力98N；
（4）潜水员匀速托起此黑匣子要用98N的托力．
点评：本题考查了固体压强、液体压强、阿基米德原理和平衡力的应用，关键是知道物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等，同时计算过程要注意单位的换算．
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