Giải chi tiết Tự luận 3.12 Bài 3. Nội năng. Định luật 1 của nhiệt động lực học (trang 13, 14, 15) – SBT Vật lí 12 Chân trời sáng tạo. Gợi ý: Vận dụng kiến thức về công và nội năng.
Câu hỏi/Đề bài:
Một viên đạn có khối lượng m = 45 g bay theo phương ngang với tốc độ vo = 100 m/s xuyên qua một quả dưa có khối lượng M = 2,5 kg đang nằm yên trên sàn ngang nhẵn. Tốc độ của viên đạn và của quả dưa ngay sau khi viên đạn xuyên qua lần lượt là v = 80 m/s và V = 20 cm/s. Tính độ tăng nội năng của viên đạn và quả dưa.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức về công và nội năng
Lời giải:
Công mà hệ (viên đạn và quả dưa) thực hiện có độ lớn:
\(\left| A \right| = \Delta {{\rm{W}}_d} = \left( {\frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}M{V^2}} \right) – \frac{1}{2}m{v_o}^2\)
Do hệ thực hiện công nên:
\(A = – \left[ {\left( {\frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}M{V^2}} \right) – \frac{1}{2}m{v_o}^2} \right] = \frac{1}{2}m{v_o}^2 – \frac{1}{2}m{v^2} – \frac{1}{2}M{V^2}\)
Do không có sự truyền nhiệt nên độ tăng nội năng của hệ:
\(\Delta U = A = \frac{1}{2}m{v_o}^2 – \frac{1}{2}m{v^2} – \frac{1}{2}M{V^2} = \frac{1}{2}{.0,045.100^2} – \frac{1}{2}{.0,045.80^2} – \frac{1}{2}{.2,5.0,2^2} = 80,95(J)\)