资源描述
第五节 物体的内能
1．分子热运动的动能叫做分子动能，物体内____________________________叫做分子热运动的平均动能；____________是分子热运动的平均动能的标志．温度越高，分子的平均动能____________．
2．分子间由____________和分子间的____________决定的势能，叫分子势能．当分子间的距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而________；当r<r0时，分子势能随分子间距离的减小而________；当r＝r0时，分子势能________．总之，分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能________．
3．物体中所有分子的热运动动能与____________的总和，叫物体的内能．物体的内能由____________、________、________共同决定，同时受物态变化的影响．做功和热传递是改变物体内能的两种方式．
4．理想气体微观模型忽略了气体分子的相互作用力和____________，所以理想气体的内能是所有____________的总和．理想气体的内能只跟温度有关，温度________，理想气体的内能越大．
5．当物体的温度升高时，下列说法中正确的是( )
A．每个分子的温度都升高
B．每个分子的热运动都加剧
C．每个分子的动能都增大
D．物体分子的平均动能增大
6．分子间距离增大时，分子势能将( )
A．增大B．减小
C．不变D．不能确定
【概念规律练】
知识点一 分子动能
1．关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是( )
A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大
C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高
2．(双选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是( )
A．两种气体分子的平均动能相等
B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C．两种气体分子热运动的总动能相等
D．两种气体分子热运动的平均速率相等
知识点二 分子势能
3．(双选)
图1
如图1所示为物体分子势能与分子间距离之间的关系，下列判断正确的是( )
A．当r<r0时，r越小，则分子势能Ep越大
B．当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大
C．当r＝r0时，分子势能Ep最小
D．当r→∞时，分子势能Ep最小
4．(双选)设r＝r0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法中正确的是( )
A．r>r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小
B．r＝r0时，动能最小，势能最大
C．r<r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大
D．以上均不对
知识点三 物体的内能
5．下列说法正确的是( )
A．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能
B．物体的分子势能由物体的温度和体积共同决定
C．物体的速度增大时，物体的内能增大
D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加
6．下列说法中正确的是( )
A．温度低的物体内能小
B．温度低的物体分子运动的平均速率小
C．物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大
D．物体体积改变，内能可能不变
【方法技巧练】
用分子势能图象巧解分子势能变化问题
7．(双选)用r表示两分子间的距离，Ep表示两个分子间相互作用的势能，当r＝r0时，两个分子间引力等于斥力，设两分子间距离很远时，Ep＝0，则( )
A．当10r0＞r＞r0时，Ep随r的增大而减小
B．当r＜r0时，Ep随r的减小而增大
C．当r＝r0时，Ep最小
D．当r＝r0时，Ep＝0
8．有两个分子，用r表示它们之间的距离，当r＝r0时，两分子间的斥力和引力相等．使两分子从相距很远处(r≫r0)逐渐靠近，直至不能靠近为止(r<r0)．在整个过程中两分子间相互作用的势能( )
A．一直增加B．一直减小
C．先增加后减小D．先减小后增加
1．下列关于分子势能的说法中正确的是( )
A．宏观上分子势能同体积无关
B．分子间距离增大时，分子势能增大
C．分子间距离增大时，分子势能减小
D．物体温度不变，而物体内能增加，则分子势能一定增加
2．(双选)下列关于分子动能的说法，正确的是( )
A．物体的温度升高，每个分子的动能都增加
B．物体的温度升高，分子的总动能增加
C．如果分子的质量为m，平均速率为v，则其平均动能为mv2
D．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比
3．若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体的体积和温度的关系是( )
A．如果保持其体积不变，温度升高，内能不变
B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少
C．如果保持其温度不变，体积增大，内能增大
D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少
4．在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中，关于分子间的作用力F和分子间的势能Ep的说法中，正确的是( )
A．F不断减小，Ep不断减小
B．F先增大后减小，Ep不断增大
C．F不断增大，Ep先减小后增大
D．F、Ep都是先减小后增大
5．下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是( )
A．物体的温度越高，所含热量越多
B．物体的内能越大，热量越多
C．物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大
D．物体的温度不变，其内能就不变化
6．(双选)把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)( )
A．物体的动能增加，分子的平均动能也增加
B．物体的重力势能减少，分子势能却增加
C．物体的机械能保持不变
D．物体的内能保持不变
7．(双选)关于内能和机械能，下列说法正确的是( )
A．物体的机械能损失时，内能却可能增加
B．物体的内能损失时，机械能必然会减小
C．物体内能为零时，机械能可以不为零
D．物体的机械能为零时，内能可以不为零
8．关于物体的内能，以下说法正确的是( )
A．不同的物体，若温度相同，则内能也相等
B．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大
C．晶体熔化时，温度不变，则内能也不变
D．由于功是能量转化的量度，可见做功可以改变物体的内能
9．分子间有相互作用的势能，规定两分子相距无穷远时，两分子间的势能为零．设分子a固定不动，分子b以某一初速度从无穷远处向a运动，直到它们之间的距离最小．在此过程中，a、b之间的势能( )
A．先减小，后增大，最后小于零
B．先减小，后增大，最后大于零
C．先增大，后减小，最后大于零
D．先增大，后减小，最后小于零
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
10.理想气体的热力学T与分子的平均动能成正比，即：T＝a(式中a是比例常数)，因此可以说，________是分子平均动能的标志．
11．一颗炮弹在空中以某一速度v飞行，有人说：由于炮弹中所有分子都具有这一速度，所以分子具有动能；又由于分子都处于高处，所以分子又具有势能．因此，分子的上述动能和势能的总和就是炮弹的内能．这种说法正确吗？为什么？
答案
课前预习练
1．所有分子的动能的平均值 温度 越大
2．分子力 相互位置 增大 增大 最小 增加
3．分子势能 物质的量 温度 体积
4．分子势能 分子动能 越高
5．D [温度是分子平均动能的标志，对单个分子无意义，物体温度升高，分子运动加剧，分子平均动能增大，但不否认某些分子动能减小，故答案选D.]
6．D [分子势能的变化与分子力做功紧密联系；当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增加．
(1)当r>r0时，分子间的作用力为引力，将分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大．
(2)当r<r0时，分子间的作用力为斥力，将分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小．
经以上分析可知本题D选项正确．]
课堂探究练
1．C [某种气体温度是0℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动．从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速度越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动，则物体的温度不一定高．]
方法总结 (1)因为温度是分子平均动能的唯一标志，所以误认为0℃的物体中分子的平均动能也为零．
(2)由于没有区分物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度，而错选D.
2．AB [因温度是气体分子平均动能的标志，所以A选项正确．因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且m(H)<m(O)，平均动能又相等，所以分子质量大的平均速率小，故D选项错，而B选项正确．虽然气体质量和分子平均动能都相等，但由于气体摩尔质量不同，分子数目就不等，因此C选项错．故本题应选A、B.]
方法总结 (1)温度是大量分子无规则运动的集体表现，含有统计的意义，对个别分子，温度是没有意义的．
(2)同一温度下，不同物质的分子平均动能都相同，但由于不同物质分子的质量不尽相同，所以分子运动的平均速度大小不尽相同．
(3)温度反映的是大量分子平均动能的大小，不能反映个别分子的动能大小，同一温度下，各个分子的动能不尽相同．
(4)分子平均动能与宏观上物体的运动速度无关．
3．AC [当r<r0时，分子力表现为斥力，r减小时分子力做负功，分子势能增大；当r>r0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小；当r→∞时，引力做负功，分子势能增加趋近于零，故本题应选A、C.]
方法总结 有关分子势能及其改变的问题，与分子力做功联系起来，可能降低难度．另外，分子势能为标量，但也有正负，其正负只表大小，所以r＝r0时分子势能最小，而r→∞时分子势能为零，但不是最小值．
4．AC [本题考查分子势能改变与分子力做功的特点．一个分子从远处向另一个分子靠近，它们间作用力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当r＝r0时，势能最小，动能最大．]
方法总结 分子力做功是物体分子势能变化的唯一原因，当只有分子力做功时，分子动能与分子势能总和不变．
5．D [内能是指物体的内能，单个分子无内能可言，选项A是错误的；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项B是错误的；物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项C也是错误的；物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的．]
方法总结 (1)单个分子无内能可言．
(2)内能与宏观的机械能无关．
(3)温度与宏观运动的动能无关．
6．D [内能是指物体内部所有分子动能和分子势能的总和，温度是分子平均动能的标志，故温度低的物体内能不一定小，A错；温度低的物体分子平均动能小，但由于不同物质分子质量不同，所以温度低的物体分子平均速率不一定小，B错；物体做加速运动时，速度增大，机械能中的动能增大，但分子热运动的平均动能与机械能无关，而与温度有关，故C错；物体体积改变，分子势能改变，但内能不一定变，D对．]
方法总结 物体的内能与物质的量、温度、体积和物质的存在状态都有关，考虑物体内能时一定要综合考虑．
7．BC [
由分子势能图象可知，
当10r0>r>r0时Ep随r增大而增大，故A错误．
当r<r0时，Ep随r的减小而增大，故B正确．
当r＝r0时，Ep最小，故C正确．
注意区分“分子势能最小”和“分子势能为零”是两个不同的概念，“最小”不一定是“等于零”；反之，“等于零”也不一定是“最小”．故D错误．]
8．D [
设无穷远处分子势能为零，则可得出如图所示的分子势能曲线，由曲线可知，当分子由相距很远处互相靠近时，分子势能先减小，到r＝r0时，分子势能最小；当r<r0时，分子间距离减小，分子势能增加．选D.]
方法总结 分子势能数值具有相对性，故分子势能为零的位置可根据情况人为规定，不影响分子势能曲线的变化规律如图所示为两分子间相互作用的分子势能Ep随分子间距离r变化的Ep－r图象．图(a)为取无穷远处Ep＝0时的Ep－r图象；图(b)为取r＝r0处Ep＝0时的Ep－r图象．
课后巩固练
1．D [当分子间距离r>r0时，分子间作用力为引力，当分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r0时，分子间作用力为斥力，当分子间距离增加时，分子力做正功，分子势能减小．故分子间距离变大分子势能的变化不能直接确定与分子间距离有关，而分子间距离变化宏观表现为体积的变化，故A、B、C选项错误．因为物体内能是物体内所有分子的动能与势能和．温度不变其分子总动能不变，所以内能增加一定是分子势能增加．D选项正确．]
2．BD [温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能却有可能减小，A错，B对．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，即＝＝m2，所以C错，D对．]
3．C [对一定质量的某种实际气体，分子总数一定．①若保持体积不变，则分子间距离不变，分子势能不变；温度升高，则分子的平均动能增大，而分子总数一定，故所有分子的总动能增大，即内能增大．②若保持温度不变，则所有分子的总动能不变；体积增大，则分子间距离增大，分子引力做负功，分子势能增大，所以气体的内能增大．]
4．B [分子间距r＝r0时，分子力F＝0；随r的增大，分子力表现为引力，F≠0；当r＝10r0时，F＝0，所以F先增大后减小．在分子间距由r0至10r0的过程中，始终克服分子引力做功，所以分子势能一直增大．所以选项B正确，其他选项错误．]
5．C [物体的内能是一个状态量，而热量是一个过程量，只有在物体之间发生热传递时才伴随热量的转移，故A、B错，C对；物体的内能由物质的量、温度、体积等共同决定，温度不变，内能可能变化，故D错．]
6．CD [物体下落的过程，不考虑空气阻力，只有系统内的重力做功，机械能不变；物体下落过程中，物体的温度和体积也没有发生变化，所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变，因此，选项A和B是错误的．]
7．AD [在空中下降的物体由于克服空气阻力做功，机械能损失，因摩擦物体的温度升高，内能增加，A正确；物体静止时，温度降低，内能减少，而机械能可能不变，B错；分子运动永不停息而且分子间有相互作用，内能不可能为零，但机械能可以为零，C错，D正确．]
8．D [内能除与物体温度有关外，还与物体的体积、物质的量等有关，故A错；分子的平均动能是从微观角度描述分子运动快慢的，与宏观的物体速度无关，故B错；晶体熔化，即使温度不变，但相应的物体体积和物态要变化，内能变化，故C错．]
9．B [
当分子b从无穷远处向a运动时，开始b受到分子力的合力是引力，分子力做正功，分子势能减小；当分子间距离为r0时，分子力为零，分子势能最小，b分子的动能最大；由于惯性，b分子将继续向a运动，此时，r<r0，分子力为斥力，分子力对b做负功，分子势能增大，当它们之间的距离最小时，b的动能为零，设此时分子势能为Ep，b在无穷远处的动能为Ek，由于此过程中只有分子力做功，所以分子的势能和动能的总和保持不变，有Ep＝Ek>0，其分子势能与分子间距离关系如图所示，所以此过程中，a、b间的势能变化是：先减小，后增大，最后大于零．]
10．温度
11．不正确，因为分子运动的动能和分子势能与宏观机械能无关．
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