1.4：分子动能和分子势能-2023-2024学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第三册）

1.4：分子动能和分子势能 【考点归纳】 考点一：分子势能和动能与分子间距离的关系 考点二：分子动能和势能的E-r图象 考点三：两分子间的势能的变化分析 考点四：温度和分子动能的关系 考点五：内能 【知识归纳】 知识点一、分子动能 1．单个分子的动能 (1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能． (2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义． 2．分子的平均动能 (1)定义：物体内所有分子的动能的平均值． (2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的． 3．物体内分子的总动能 物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关． 知识点二、分子势能 1．分子力、分子势能与分子间距离的关系 分子间距离r r＝r0 r>r0 r<r0 分子力F 等于零 表现为引力 表现为斥力 分子力做功W 分子间距增大时，分子力做负功 分子间距减小时，分子力做负功 分子势能Ep 最小 随分子间距的增大而增大 随分子间距的减小而增大 2.分子势能的特点 由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化．分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关． 3．分子势能的影响因素 (1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关． (2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的． 知识点三、内能 1．内能的决定因素 (1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响． (2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定． 2．温度、内能和热量的比较 (1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志． (2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和． (3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少． 3．内能和机械能的区别与联系 内能 机械能 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动 常见的能量形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能、弹性势能 影响因素 物质的量、物体的温度、体积及物态 物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量 大小 永远不等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 4.物态变化对内能的影响 一些物质在物态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化． 二：考点题型归纳 题型一：分子势能和动能与分子间距离的关系 1．（2023下·辽宁大连·高二大连八中校考期中）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示。规定无穷远处分子势能为零，图中分子势能的最小值为-E0。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（　　） A．乙分子在P点（x=x2）时，加速度最大 B．乙分子在x1≤x≤x2范围内时，受到的分子力为引力 C．乙分子在Q点（x=x1）时，处于静止状态 D．乙分子在P点（x=x2）时，其动能最大 2．（2023下·辽宁沈阳·高二校联考期中）分子间的作用力F与分子间距r的关系如图所示，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一个分子固定于原点O，另一个分子从距O点很远处向O点运动，下列说法正确的是（　　）    A．在两分子间距减小到的过程中，分子间的作用力先减小后增大 B．在两分子间距减小到的过程中，分子间的作用力做负功 C．在两分子间距减小到时，分子势能等于零 D．在两分子间距由减小到的过程中，分子间的作用力与分子势能都在减小 3．（2023下·北京西城·高二北京师大附中校考期中）分子间的作用力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　）    A．从到分子间的作用力先减小后增大B．从到分子间的作用力先增大后减小 C．从到分子势能先减小后增大D．从到分子动能先增大后减小 题型二：分子动能和势能的E-r图象 4．（2023下·江苏·高二南京市江宁高级中学校联考阶段练习）如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊位置，甲、乙