Question

17．如圖所示的黑匣子底面積為S=1.5×10^-2 m²、質(zhì)量為m=30kg．黑匣子在海水中，可以發(fā)送人耳聽(tīng)不到的超聲波脈沖，黑匣子發(fā)出的脈沖從深為h=3850m的海底垂直傳遞到海面可以被搜救船接收．（g=10N/kg，海水的ρ=1.1×10³kg/m³）問(wèn)：
（1）打撈過(guò)程中，黑匣子逐漸上升（未露出水面），它受到浮力大小如何變化？
不變（填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）在海水中受到的浮力為99N，此黑匣子的體積多大？
（3）黑匣子的重力？
（4）平放在水平地面時(shí)，地面受到的壓強(qiáng)是多大？
（5）黑匣子發(fā)射的超聲波到達(dá)搜救船要多少時(shí)間？（超聲波在海水中的速度是1540m/s）

Answer 1

分析 （1）浮力大小與物體排開(kāi)液體的體積和液體密度有關(guān)；
（2）黑匣子全部浸沒(méi)在水中，排開(kāi)水的體積即為黑匣子的體積，根據(jù)浮力公式變形可求得黑匣子的體積；
（3）根據(jù)黑匣子的質(zhì)量可求得其重力；
（4）黑匣子對(duì)地面的壓力等于黑匣子的重力，利用p=$\frac{F}{S}$求得地面受到的壓強(qiáng)；
（5）由速度公式變形可求得黑匣子發(fā)射的超聲波到達(dá)搜救船要多少時(shí)間．

解答 解：（1）打撈過(guò)程中，黑匣子未露出水面之前，排開(kāi)海水的體積不變，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知它受到浮力大小不變；
（2）因?yàn)榻�沒(méi)在海水中，由F_浮=ρ_液gV_排得：
黑匣子的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{海水}g}$=$\frac{99N}{1.1×{10}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=9×10^-3m³；
（3）黑匣子的重力：
G=mg=30kg×10N/kg=300N；
（4）平放在水平地面時(shí)，黑匣子對(duì)地面的壓力等于黑匣子的重力，即F=G，
黑匣子對(duì)地面的壓強(qiáng)是：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{300N}{1.5×{10}^{-2}{m}^{2}}$=2×10⁴Pa；
（5）由v=$\frac{s}{t}$得，
黑匣子發(fā)射的超聲波到達(dá)搜救船需要的時(shí)間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{3850m}{1540m/s}$=2.5s．    
答：（1）不變；
（2）在海水中受到的浮力為99N，此黑匣子的體積為9×10^-3m³；
（3）黑匣子的重力為300N；
（4）平放在水平地面時(shí)，地面受到的壓強(qiáng)是2×10⁴Pa；
（5）黑匣子發(fā)射的超聲波到達(dá)搜救船要2.5s．

點(diǎn)評(píng) 此題通過(guò)打撈黑匣子這一事件，考查重力的計(jì)算，壓強(qiáng)的計(jì)算，速度公式的應(yīng)用，浮力的計(jì)算等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，是一道綜合性較強(qiáng)的題目．