如图所示,面积较大的水池内水深为H,水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体物块,物块的一半体积浸在水中。现用力将木块缓慢地压入水中直到池底,则从木块刚好浸没水中开始到最终压在池底的过程中,池中水的能量增加了 。
答案:2mg(H﹣a)
解析:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=G=mg,
∴ρ水gV物=mg
ρ水a3=2m,
木块完全浸没后的浮力
F浮1′=ρ水gV排′=ρ水gV物=ρ水ga3=2mg
∴手对木块的压力
F=F浮′﹣G=2mg﹣mg=mg
木块下移距离
h=H﹣a
压力F做的功
W=Fh=mg(H﹣a),
同时木块由水面下降了H﹣a,所以势能减少了
E=mg( H﹣a),
由此分析可知:压力F对木块做的功和木块下降减少的能量全部用于增加池中水的能量,
所以
△E=W+E=2mg(H﹣a)
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