第一章 第四节 分子动能和分子势能-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂教师用书word（人教版）

第四节　分子动能和分子势能 学习目标 核心素养 1.知道分子热运动的动能与温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志． 2．知道什么是分子势能，知道分子势能与分子力做功的关系． 3．知道内能的概念，知道物体的内能与物体的温度和体积有关. 1.物理观念：分子平均动能、分子势能、内能． 2．科学思维：运用分子平均动能与分子势能讨论内能的变化． 3．科学方法：图像法、平均值法、讨论法． 4．科学态度与责任：实事求是的科学态度，激发学习科学的兴趣. [知识点1]　分子动能　 1．分子动能 做　热运动　的分子也具有动能，这就是分子动能． 2．分子的平均动能 热现象研究的是大量分子运动的整体表现，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，叫作分子热运动的　平均动能　. 3．温度的微观解释 温度是物体分子热运动　平均动能　的标志． 说明：温度相同，分子平均动能相等，而不同种类的分子平均速率不相等． [知识点2]　分子势能　 1．定义：分子间存在相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径　无关　，分子组成的系统具有　分子势能　. 2．决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的　体积　有关． (2)微观上：分子势能与分子间的　距离　有关． 3．分子势能与分子间距离的关系 (1)当r>r0时，分子力表现为　引力　，若r增大，需克服引力做功，分子势能　增加　. (2)当r<r0时，分子力表现为　斥力　，若r减小，需克服斥力做功，分子势能　增加　. (3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能　最小　. [知识点3]　内能　 1．定义：物体中所有分子的　热运动动能　与　分子势能　的总和． 2．内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做　无规则的热运动　，所以任何物体都具有内能． 3．决定因素 (1)物体所含的分子总数由　物质的量　决定． (2)分子的热运动平均动能由　温度　决定． (3)分子势能与物体的　体积　有关，故物体的内能由　物质的量　、　温度　、　体积　共同决定，同时受物态变化的影响． 注意：物体的内能与机械能无关． [自我检测] 1．思维辨析 (1)物体的温度升高时，物体每个分子的动能都增大．( × ) (2)当分子力做正功时，分子势能一定减小．( √ ) (3)当分子间距离为r<r0时，分子力为斥力，这时减小分子间的距离，分子势能增大．( √ ) (4)物体的温度和体积变化时，内能一般会发生改变．( √ ) 2．基础理解 (1)(多选)关于分子势能，下列说法正确的是(　　) A．分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越小 B．分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越小 C．物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 D．物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 解析：AC　[分子间的作用力表现为引力，分子间的距离减小时，分子力做正功，分子势能随分子间距离的减小而减小，A正确；分子力为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能随分子间距离的减小而增大，B错误；物体在热胀冷缩时，物体体积发生变化，说明分子势能发生变化，C正确；物体在做自由落体运动时，物体重力势能减小，但分子势能与重力势能无关，D错误。] (2)下列说法正确的是(　　) A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 C．物体温度降低，其内能一定增大 D．物体温度不变，其内能一定变大 答案：B 分子动能 ◆[探究导引] (1)运动着的足球具有动能，其动能大小与足球的温度有关吗？ (2)物体分子做无规则热运动，也具有动能，其动能大小与物体的温度有关吗？物体温度升高时，是否物体内所有分子的动能均增大？ 提示：(1)无关．(2)有关；不是． ◆[探究归纳] 1．单个分子的动能 (1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且不为零． (2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化． (3)热现象是大量分子无规则运动的统计规律，对个别分子的动能没有实际意义． 2．分子的平均动能 (1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大．个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动的动能大小不受温度影响，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的． (2)只要温度相同，任何分子的平均动能都相同．由于不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率大小一般不相同． [例1]　(多选)下列说法中正确的是(　　) A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同 B．分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能量 C．物体中10个分子的动能很大，这10个分子的温度很高 D．温度低的物体中的每一个分子的运动速率一定小于温度高的物体中的每一个分子的运动速率 [解析]　分子热运动的平均动能只和物体的温度有关，温度相同，物体分子平均动能相同，故A正确；分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有的能量，B正确；物体温度是对大量分子而言，对于10个这样少的分子无意义，故C错误；温度低的物体分子的平均速率小(相同物质)，但具体到每一个分子的速率是不确定的，可能大于平均速率，也可能小于平均速率，故D错误． [答案]　AB [易错提醒] 理解分子动能的三点注意 (1)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关． (2)温度是大量分子做无规则热运动的宏观表现，具有统计意义．温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，有的分子动能甚至还减小，单个分子的动能大小与温度没有关系，但总体上分子的动能总是随温度的升高而增加． (3)温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关 ◆[跟踪训练] [训练角度1]　温度与分子平均动能 1．关于分子动能，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 解析：C　[温度是分子平均动能的标志，分子在永不停息地做无规则运动，物体中分子的平均动能不可能为零，A错误．物体温度升高时，分子平均动能增大，但对于单个分子，其动能可能减小，也可能增大，B错误；物体温度升高时，分子的平均动能增大，即速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，C正确；物体运动速度的变化，改变的是机械能，与分子的热运动无关，D错误．] [训练角度2]　分子总动能的理解 2．有两瓶质量和温度都相等的氢气和氧气，则(　　) A．两瓶中每个分子运动的动能都相等 B．两瓶中分子运动的总动能相等 C．氢气内部分子的总动能大于氧气内部分子的总动能 D．氢气内部分子的总动能小于氧气内部分子的总动能 解析：C　[由于氢气和氧气的温度相同，因此它们分子运动的平均动能相同，但并不是每个分子的动能都相等，A错误；又由于氧的摩尔质量大于氢的摩尔质量，因此质量相等的氧气和氢气的分子数目不相等，氢气的分子个数较多，氢气内部分子的总动能较大，B、D错误，C正确．] 分子势能 ◆[探究导引] 弹力做功，弹性势能减小；克服弹力做功，弹性势能增大．当分子力做功和克服分子力做功时，分子的势能如何变化？ 提示：分子力做功分子的势能减小，克服分子力做功分子的势能增大． ◆[探究归纳] 1．分子势能的变化规律及判断依据 分子力做正功，分子势能减少，分子力做了多少正功，分子势能就减少多少；分子力做负功，分子势能增加，克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少． (1)r>r0时，r增大，分子势能增加，反之，减少． (2)r<r0时，r增大，分子势能减少，反之，增加． (3)r→∞时，分子势能为零；r＝r0时，分子势能最小． 2．分子势能的“弹簧—小球”模型 分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧—小球模型，弹簧的原长相当于分子间的距离r0.弹簧在原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增加． 3．分子势能曲线 分子势能曲线如图所示，规定无穷远处分子势能为零．分子间距离从无穷远逐渐减小至r0的过程，分子间的合力为引力，合力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零还小，为负值．当分子间距离到达r0以后再继续减小，分子作用的合力为斥力，在分子间距离减小过程中，合力做负功，分子势能增大，其数值将从负值逐渐变大至零，甚至为正值，故r＝r0时分子势能最小． 从曲线上可看出：(1)在r<r0处，曲线比较陡，这是因为分子间的斥力随分子间距的减小而增加得快，分子势能的增加也就快．(2)在r>r0处，曲线比较缓，这是因为分子间的引力随分子间距的增大而变化得慢，分子势能的增加也就变慢．(3)在r＝r0处，分子势能最小，但不一定为零，因为零势能的位置是任意选定的．一般取无穷远处分子势能为零，则分子势能最小位置是在r＝r0处，且为负值，故分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事． 4．分子势能与体积的关系 由于物体分子间距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化．例如，同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增加(在r>r0范围内)；有时体现为分子势能减少(在r<r0范围内)；一般我们说，物体体积变化了，其对应的分子势能也变化了．但分析与判定的关键要看体积变化过程中分子力是做正功，还是做负功． [例2]　(多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示．F＞0为斥力，F＜0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则(　　) A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小 D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大 [解析]　乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受甲的斥力作用做减速运动，A错误，B正确；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功，分子势能减少，后克服斥力做功，分子势能增加，D错误． [答案]　BC [规律方法] 分子势能图像问题的解题技巧 (1)首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图像中拐点意义的不同．分子势能图像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0. 分子势能图像与r轴交点的距离小于r0，分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0. (2)其次要把图像上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　分子势能变化的判断 3．甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是(　　) A．分子势能不断增大 B．分子势能不断减小 C．分子势能先增大后减小 D．分子势能先减小后增大 解析：D　[此题可以从分子力做功的角度进行分析，也可以由分子势能与分子间距离的关系的图线进行分析．从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道，当分子间距离大于r0时，分子力表现为引力；当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力；当分子间距离大于10r0时，分子间的作用力十分小，可以忽略．所以，当乙从较远处向甲逐渐靠近的过程中，分子力先是对乙做正功，而由做功与分子势能变化的关系知道，分子力做正功，分子势能减小；后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功，而由做功与分子势能变化的关系知道，分子力做负功，分子势能增加，因此在乙逐渐向甲靠近的过程中，分子势能是先减小后增大．答案为D.] [训练角度2]　Ep－r的关系曲线的理解 4.如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是(　　) A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r2时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r由∞到r1变化过程中，分子间的作用力先变大再变小 D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功 解析：B　[分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r小于r2时分子力表现为斥力，当r大于r2时分子力表现为引力，A项错误，B项正确．当r由∞到r1变化过程中，分子力先是引力变大后变小，后是斥力变大，C项错误；在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D项错误． 内能 ◆[探究导引] 小孩从滑梯上滑下来，感觉屁股热． 试探究：(1)小孩为什么有这种感觉？ (2)从能量转化和转移的角度解释一下？ 提示：(1)小孩的臀部内能增加，温度升高，感觉热． (2)机械能转化为内能． ◆[探究归纳] 1．内能的决定因素 (1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定． (2)从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子势能三个因素决定． 2．内能与机械能的区别和联系 项目 内能 机械能 对应的运 动形式 微观分子热运动 宏观物体的机械运动 能量常 见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能或弹性势能 能量存在 的原因 物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力 由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被 举高 影响因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变量 能否为零 永远不能等于零 一定条件下可以等于零 联系 在一定条件下可以相互转化 3.物态变化对内能的影响 一些物质在物态发生变化时，例如冰的熔化、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． [例3]　(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是(　　) A．相同质量的两种不同物质，升高相同的温度，内能的增量一定相同 B．物体的内能改变时温度不一定改变 C．内能与物体的温度有关，所以0℃的物体内能为零 D．分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能 [解析]　相同质量的两种不同物质的物质的量可能不同，进而可知分子数可能不同，故升高相同的温度时(分子平均动能的变化量相同)，其分子总动能的变化量不一定相同，且不知道势能如何变化，故其内能的增量可能不相同，选项A错误；物体内能改变时，可能是分子平均动能不变，分子势能改变，因此温度不一定改变，选项B正确；分子永不停息地做无规则运动，故物体的内能不可能为零，选项C错误；物体的内能与分子数、温度和体积等有关，分子数和温度相同，体积不同的物体，内能可能不同，选项D正确． [答案]　BD [规律方法] 对内能的几点理解 (1)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态． (2)研究热现象时，一般不考虑机械能， 在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能． (3)物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　对分子内能的理解 5．关于物体的内能，下列说法中正确的是(　　) A．水分子的内能比冰分子的内能大 B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大 C．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，内能一定减少 D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能 解析：C　[因内能是指组成物体的所有分子的热运动动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误．内能与机械能是两种不同性质的能量，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误．一定质量的0 ℃的水结成0 ℃的冰，放出热量，使得内能减少，故选项C正确．] [训练角度2]　 分子内能与物体机械能的对比 6．下面有关机械能和内能的说法正确的是(　　) A．机械能大的物体，内能一定也大 B．物体做加速运动时，其运动速度越来越大，物体内分子平均动能必增大 C．物体降温时，其机械能必减少 D．摩擦生热是机械能向内能的转化 解析：D　[机械能与内能有着本质的区别，对于同一物体，机械能是由其宏观运动速度和相对高度决定的，而内能是由物体内部分子动能和分子势能决定的，故A、B、C错误；摩擦生热是机械能向内能转化的过程，故D正确．] 水的反常膨胀现象 在一般情况下，当物体的温度升高时，物体的体积膨胀、密度减小，也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象．然而水在由0 ℃温度升高时，出现了一种特殊的现象．人们通过实验得到了如图所示的ρt曲线，即水的密度随温度变化的曲线．由图可见，在温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中，水的密度逐渐加大；温度由4 ℃继续上升的过程中，水的密度逐渐减小；水在4 ℃时的密度最大．水在0 ℃至4 ℃的范围内，呈现出“冷胀热缩”的现象，称为反常膨胀． [典例展示]　(多选)给一定质量的温度为0 ℃的水加热，在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”．查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的．由此可知，在此过程中(　　) A．水分子的平均动能增加 B．水的内能增加 C．水的机械能增加 D．吸收的热量大于水分子之间总势能的增加 [解析]　温度是分子平均动能的标志，温度升高，水分子的平均动能增加，故A正确；水的内能包括水分子的动能与水分子间的势能，两者都增加，故水的内能增加，故B正确；机械能与内能没有必然的联系，故C错误；根据能量守恒定律可知，吸收的热量增加了水分子的动能和水分子间的势能，故D正确． [答案]　ABD 1．(分子平均动能、平均速率)(多选)对于20 ℃的水和20 ℃的水银，下列说法正确的是(　　) A．两者的分子平均动能相同 B．水银的分子平均动能比水的大 C．两者的分子平均速率相同 D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小 解析：AD　[温度相同的任何物体，内部的分子平均动能都相等，所以A正确，B错误；分子平均动能相同，平均速率不一定相同，还与分子质量有关，水银的分子质量大，平均速率小，所以C错误，D正确．] 2．(分子平均动能、平均速率)(多选)关于质量和温度均相同的一杯水和一个钢球，下列说法正确的是(　　) A．它们的内能一定相同 B．它们的分子平均动能一定相同 C．它们的分子的平均速率一定相同 D．把钢球置于水中，它们各自的内能一定不变 解析：BD　[水和钢球温度相同，分子的平均动能相同，故B正确；但水分子、钢球分子质量不同，平均速率不同，C错误；水和钢球分子势能不一定相同，内能可能不同，故A错误；由于两者温度相等，不会发生热传递现象，所以它们的内能各自保持不变，D正确．] 3．(分子内能与物体机械能的比较)(多选)关于内能和机械能的下列说法，正确的是(　　) A．物体的机械能增大，其内能一定增大 B．物体的机械能损失时，内能却可能增加 C．物体的内能损失时，机械能必然会减小 D．物体的机械能可以为零，内能不可以为零 解析：BD　[内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的．物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错误；物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B正确；物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错误；物体内分子永不停息地做无规则运动，内能不可能为零，故D正确．] 4．(分子势能)(多选)设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其与平衡位置间的距离，今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5 r0处开始沿x方向运动(如图)，则(　　) A．乙分子的加速度先减小，后增大 B．乙分子到达r0处时速度最大 C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小 D．乙分子在r0处时，分子势能最小 解析：BD　[两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示， 曲线与r轴交点的横坐标为r0.由图可知，乙分子受到的分子力先变小，位于平衡位置时，分子力为零，过平衡位置后，分子力先变大再变小，故乙分子的加速度先变小再反向变大，再变小，故A错误．当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做正功，分子动能增加，分子势能减小；当r等于r0时，分子动能最大，分子势能最小；当r大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增加，故B、D正确，C错误．] 5．(Ep－r与F－r的关系曲线的比较)分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图中甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)．下列说法正确的是(　　) A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线 B．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大 C．若分子间的距离r增大，则分子间的作用力做负功，分子势能增大 D．当r＜r0时，分子力减小，分子势能也一定减小 解析：D　[甲图线为分子力与分子间距离的关系图线，A错误；当r＞r0时，随着分子间距离的增大，分子力先增加后减小，B错误；当r＜r0时，分子力表现为斥力，若分子间的距离r增大，则分子力减小，做正功，分子势能减小，故C错误，D正确．] [基础达标练] 1．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的(　　) A．温度和体积　　　　 B．体积和压强 C．温度和压强 D．压强和温度 解析：A　[由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能由分子间作用力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积．因此A正确．] 2．(2021·河南开封检测)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　) A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小 解析：C　[当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力先增大，后减小，分子力做负功，分子势能增大，所以A、B错误；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，所以C正确，D错误．] 3．相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是(　　) A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大 C．两种气体的分子平均动能一定相等 D．两种气体的分子势能一定相等 解析：C　[温度是分子平均动能的标志，氧气和氢气的温度相同，其分子的平均动能应相同，但分子的运动速率有的大，有的小，各个分子的动能并不相同，只是所有分子的动能的平均值相同．分子势能与分子间距离有关，即与体积有关，因此无法比较两种气体的分子势能，只有C选项正确．] 4．关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是(　　) A．温度低的物体内能一定小 B．温度低的物体分子运动的平均动能一定小 C．温度升高时，物体的内能一定增加 D．做加速运动的物体，由于速度越来越大，物体分子的平均动能越来越大 解析：B　[温度低的物体分子平均动能小，内能不一定小，选项A错误，选项B正确；温度升高时，物体的分子平均动能增加，但物体的体积变化不确定，因此物体的内能不一定增加，选项C错误；做加速运动的物体，由于速度越来越大，动能越大，但温度不一定升高，物体分子的平均动能不一定增大，选项D错误．] 5．(多选)回收宇宙飞船的过程中，飞船在轨道上运行的高度逐渐降低，进入大气层，最后安全着陆．由于与大气的高速摩擦，使得飞船壳体外表温度上升到近两千摄氏度，从分子动理论和能量方面下列理解正确的是(　　) A．飞船壳体材料每个分子的动能均增大 B．飞船壳体材料分子的平均动能增大 C．飞船的内能向机械能转化 D．飞船的机械能向内能转化 解析：BD　[飞船壳体外表温度升高，说明分子的平均动能增大，故A错误，B正确；飞船的高度逐渐降低，与大气高速摩擦，机械能向内能转化，故C错误，D正确．] 6．(2021·安庆高二检测)两个分子甲和乙相距较远(此时分子力可以忽略)，设甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这个过程中，下列说法正确的是(　　) A．分子力总对乙做正功，分子势能不断减小 B．乙总是克服分子力做功，分子势能不断增大 C．乙先是克服分子力做功，然后分子力对乙做正功，分子势能先增大后减小 D．先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功，分子势能先减小后增大 解析：D　[分子势能是由分子间相互作用力和分子间距离决定的能量．甲、乙两分子相距较远时，分子力可忽略，此时分子力为零，分子势能也为零；甲固定不动，乙向甲靠近直到r＝r0的过程中，由于r＞r0，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能越来越小，且比零小，为负值．r＝r0时分子势能最小；乙分子从r＝r0到不能再靠近甲的过程中，由于r＜r0分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增加．所以先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功，分子势能先减小后增大，选项D正确．] 7．如图所示为分子势能随分子间距离变化的图线，从图中分析可得到(　　) A．r1处为平衡位置 B．r2处为平衡位置 C．r→∞处，分子势能为最小值，分子间无相互作用力 D．若r<r1，r越小，分子势能越大，分子间仅有斥力存在 解析：B　[当分子处于平衡位置时，分子间作用力为零，分子势能最小，故A、C错误，B正确；若r<r1，r越小，分子势能越大，分子间的引力和斥力都存在，且都在变大，故D错误．] 8．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的是(　　) 解析：B　[当r＝r0时，引力与斥力的合力为零，即分子力为零，A、D错误；当分子间的距离大于或小于r0时，分子间距离增大或减小，分子力做负功，分子势能增加，r＝r0时分子势能最小，B正确，C错误．] [能力提升练] 9．下列说法中正确的是(　　) A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大 C．一定质量的0 ℃的冰融化成0 ℃的水，其内能没有变化 D．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大 解析：D　[布朗运动的实质是液体分子不停地无规则撞击悬浮微粒，悬浮微粒受到来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡而导致的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，故A错误；当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故B错误；0 ℃的冰融化为0 ℃的水要吸热，内能增加，故C错误；温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，故D正确．] 10．(多选)如图所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上四个特殊的位置；E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图像可知(　　) A．虚线a为分子间斥力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零 B．虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小 C．实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达C点时分子势能最小 D．乙分子从A到C的运动过程中一直做加速运动 解析：AB　[分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离r的减小而增大，但斥力变化得快，故虚线a为分子间斥力变化图线，虚线b为分子间引力变化图线，交点E说明分子间的引力、斥力大小相等，分子力为零，选项A、B正确；实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达B点时分子势能最小，为负值，选项C错误；乙分子从A到C的运动过程中分子力先表现为引力，到达B点后表现为斥力，所以乙分子先做加速运动，后做减速运动，选项D错误．] 11．(多选)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是(　　 ) A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 B．扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动 C．颗粒大小一定时，温度越高，布朗运动越显著 D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小 解析：ABC　[温度高的物体，分子平均动能一定大，内能不一定大，A正确；扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动，B正确；颗粒大小一定时，温度越高，布朗运动越显著，C正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，D错误．] 12.(2021·广东东莞模拟)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的．在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为　________　(填“引力”或“斥力”)．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，图像中A、B、C三点的分子势能EpA、EpB、EpC的大小关系为　________　；能总体上反映小水滴表面层中的水分子Ep的是图中　________　(填“A”“B”或“C”)的位置． 解析：本题考查对分子力和分子势能的理解，在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力，由题图可知，A、B、C三点的分子势能EpA、EpB、EpC的大小关系为EpA＞EpC＞EpB.当r＝r0时，F引＝F斥，分子力F＝0，分子势能最小，故B点为分了间作用力为零的位置，即B点表示平衡位置，故表现为引力的位置为C点． 答案：引力EpA＞EpC＞EpB　C [创新应用练] 13．如图所示，是家庭生活中用壶烧水的情景．下列关于壶内分子运动和热现象的说法正确的是(　　) A．气体温度升高，所有分子的速率都增加 B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加 C．一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和 D．一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 解析：C　[气体温度升高，分子的平均速率变大，但是并非所有分子的速率都增加，选项A错误；一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，因温度不变，则分子平均动能不变，选项B错误；一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和，选项C正确；一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这是因为气体分子杂乱无章的做无规则运动的缘故，选项D错误．] 14.分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来，由图像回答： (1)从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小，试说明理由． (2)图中分子势能为零的点在什么位置？在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零，对吗？ (3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？ 解析：(1)如果分子间距离约为10－10 m数量级，分子作用力的合力为零，此距离为r0，当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大，如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间距离的增大而增大，从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小还是增大，分子势能都增大，所以说， 在平衡位置处分子势能最小． (2)由题图可知，分子势能为零的点在两个分子相距无穷远的位置，因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，据题图也可以看出；在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零． (3)两个分子相距r0的位置分子势能最小，最小的分子势能为零，所以此种情况的特点为分子势能大于等于零． 答案：见解析 学科网（北京）股份有限公司 $