Question

空難事故發(fā)生的次數(shù)并不多，但由于飛機這一特殊的交通工具往往最受人們關注，而且一次事故所帶來的影響也很大．空難發(fā)生后，“黑匣子”的尋找工作是人們關注的焦點．“7.13”空難后，專家們用聲吶技術(shù)在失事海域進行探測，下面是幾個關于“黑匣子”的物理問題，請根據(jù)所學知識解決．
（1）在尋找“黑匣子”的過程中，測量船在其上方海面向海底發(fā)射1500m/s的超聲波，并測得超聲波從發(fā)射到反射回海面經(jīng)歷時間為0.2s，則“黑匣子”所在海域的深度約為多少m？
（2）當潛水員找到“黑匣子”時，發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)陷入海底的淤泥中僅有一個面（12cm×20cm）露出海水中，則此時該面受到海水的壓強約為多少？（設海水的密度為1.0×10³kg/m³）
（3）若“黑匣子”是長約30cm，寬約20cm，高約12cm的長方體，重力約100N．清除表面一些淤泥后，潛水員將其托在手中，此時他對“黑匣子”向上的托力應為多大？

Answer 1

已知：超聲波的速度v=1500m/s，超聲波從發(fā)射到反射回海面經(jīng)歷時間為t=0.2s，海水的密度為ρ=1.0×10³kg/m³，黑匣子重力G=100N，長a=30cm=0.3m，寬b=20cm=0.2m，高c=12cm=0.12m
求：（1）“黑匣子”所在海域的深度h=？；（2）該面受到海水的壓強p=？；（3）他對“黑匣子”向上的托力F=？
解：（1）∵v=
∴超聲波所走的路程s=vt=1500m×0.2s=300m，
“黑匣子”所在海域的深度：
h==×300m=150m；
（2）該面受到海水的壓強：
P=ρgh=10³kg/m³×9.8N/kg×150m=1.47×10⁶Pa；
（3）黑匣子的體積：V=abc=0.3m×0.2m×0.12m=0.0072m³，
黑匣子受的浮力：F_浮=ρgV_排=10³kg/m³×9.8N/kg×0.0072m³=70.56N，
他對“黑匣子”向上的托力：F=G-F_浮=100N-70.56N=29.44N．
答：（1）“黑匣子”所在海域的深度約為150m；
（2）該面受到海水的壓強約為1.47×10⁶Pa；
（3）他對“黑匣子”向上的托力應為29.44N．
分析：（1）回聲是指聲波遇到障礙物反射回來再度被聽到的聲音，所以回聲所走的距離至少是聲音處到障礙物的來回距離．
（2）根據(jù)公式p=ρgh求出受到海水的壓強；
（3）首先根據(jù)公式F_浮=ρgV_排求出它受的浮力，用重力減去浮力即為手的托力．
點評：此題主要考查的是學生對速度、壓強和浮力計算公式的理解和掌握，同時考查了學生對物體進行受力分析的能力，考查面較廣，較為基礎．