Đăng nhập Đăng ký

ID: 19025

Nhận biết (M1)
(1) Định nghĩa hệ nhiệt động, nội năng của hệ nhiệt động. Trình bày về công và nhiệt trong quá trình nhiệt động.
(2) Một viên đạn khối lượng $\displaystyle m=0,020 \mathrm{~kg}$ bay theo phương ngang với tốc độ $\displaystyle v= 400 \mathrm{~m} / \mathrm{s}$ đến cắm ngập vào một khối gỗ khối lượng $\displaystyle M=3,98 \mathrm{~kg}$ đang nằm yên trên mặt sàn ngang. Sau khi viên đạn ghim vào khối gỗ, hệ (đạn và gỗ) cùng trượt trên sàn ngang. Biết hệ số ma sát trượt giữa khối gỗ và mặt sàn là $\displaystyle \mu_{\mathrm{ms}}=0,20$ . Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và định lý động năng, hãy tính quãng đường $\displaystyle s$ mà hệ trượt được cho đến khi dừng lại hoàn toàn.

Đáp án đúng:
1. Lý thuyết Nhiệt học
) Định nghĩa hệ nhiệt động và nội năng:
+ Hệ nhiệt động: Là một tập hợp bao gồm một số lượng rất lớn các vi hạt (nguyên tử, phân tử) có khả năng trao đổi năng lượng (nhiệt và công) và vật chất với môi trường bên ngoài.
+ Nội năng của hệ nhiệt động: Nội năng ( $\displaystyle U$ ) của hệ nhiệt động là phần năng lượng gắn liền với trạng thái bên trong của hệ. Nó bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt hỗn loạn của tất cả các vi hạt tạo nên hệ và thế năng tương tác vi mô giữa các hạt đó.
) Trình bày về công và nhiệt:
+ Công $\displaystyle A$ : Là phương thức truyền năng lượng gắn liền với biến đổi cơ học vĩ mô của hệ (như sự thay đổi thể tích, biến dạng). Công là phần năng lượng được truyền một cách có hướng và trật tự.
+ Nhiệt $\displaystyle (Q)$ : Là phương thức truyền năng lượng giữa các hệ chỉ do sự chênh lệch nhiệt độ thông qua các va chạm vi mô hỗn loạn của các hạt mà không kèm theo một công cơ học vĩ mô nào. Năng lượng trao đổi trong quá trình này được gọi là nhiệt lượng.
2. Bài tập Cơ học
) Khảo sát giai đoạn va chạm (áp dụng bảo toàn động lượng):
+ Va chạm giữa đạn và khối gỗ là va chạm mềm, thời gian va chạm rất ngắn nên ngoại lực (ma sát) không đáng kể so với nội lực. Động lượng hệ theo phương ngang được bảo toàn.
+ Phương trình bảo toàn động lượng: $\displaystyle m \vec{v}=(m+M) \vec{V}_{\text {hệ }}$ .
+ Vận tốc của hệ ngay sau va chạm: $\displaystyle V_{\text {hệ }}=\frac{m v}{m+M}$ .
+ Thay số: $\displaystyle V_{\text {hệ }}=\frac{0,020 \cdot 400}{0,020+3,98}=\frac{8,0}{4,0}=2,0(\mathrm{~m} / \mathrm{s})$ .
) Khảo sát giai đoạn trượt (áp dụng định lý động năng):
+ Sau va chạm, hệ chịu tác dụng của lực ma sát trượt sinh công cản. Động năng ban dầu của hệ là $\displaystyle W_{\mathrm{d} 1}=\frac{1}{2}(m+M) V_{\text {hệ }}^{2}$ .
+ Khi hệ dừng lại, động năng cuối là $\displaystyle W_{\mathrm{d} 2}=0$ .
+ Công của lực ma sát trên quãng đường $\displaystyle s$ là $\displaystyle A_{\mathrm{ms}}=-F_{\mathrm{ms}} \cdot s=-\mu_{\mathrm{ms}}(m+M) g \cdot s$ .
+ Định lý động năng: $\displaystyle \Delta W_{\mathrm{d}}=A_{\mathrm{ms}} \Rightarrow 0-\frac{1}{2}(m+M) V_{\text {hệ }}^{2}=-\mu_{\mathrm{ms}}(m+M) g \cdot s$ .
+ Rút gọn khối lượng và suy ra quãng đường: $\displaystyle s=\frac{V_{\text {hệ }}^{2}}{2 \mu_{\mathrm{ms}} g}$ .
+ Thay số tính toán: $\displaystyle s=\frac{(2,0)^{2}}{2 \cdot 0,20 \cdot 9,8}=\frac{4,0}{3,92} \approx 1,02(\mathrm{~m})$ . Quãng đường hệ trượt được là xấp xỉ $\displaystyle 1,02 \mathrm{~m}$ .

để xem lời giải của câu hỏi này

Câu hỏi cùng chủ đề

Chưa có câu hỏi