第1章 第4节 分子动能和分子势能（教师版）-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂同步复习（人教版）

物理·选择性必修第三册 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 1.物理观念：分子平均动能、分子势能、内能， 热运动平均动能的标志。 2.科学思维：运用分子平均动能与分子势能讨论内 2.知道什么是分子势能，知道分子势能与分子力做功的 能的变化. 关系 3.科学方法：图像法、平均值法、讨论法， 3.知道内能的概念，知道物体的内能与物体的温度和体 4.科学态度与责任：实事求是的科学态度，激发学 积有关 习科学的兴趣. 自主预习。探新知 对应学生用书P14 [知识点1]分子动能 (3)分子势能与物体的体积有关，故物体的内能由物质 1.分子动能 的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响. 做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。 注意：物体的内能与机械能无关。 2.分子的平均动能 [自我检测] 热现象研究的是大量分子运动的整体表现，重要的 1.思维辨析 不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的 (1)物体的温度升高时，物体每个分子的动能都增大 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 (2)当分子力做正功时，分子势能一定减小. (/) 温度是物体分子热运动平均动能的标志。 (3)当分子间距离为r<r。时，分子力为斥力，这时减 小分子间的距离，分子势能增大， (√) 说明：温度相同，分子平均动能相等，而不同种类的 (4)物体的温度和体积变化时，内能一般会发生改变. 分子平均速率不相等 (√) [知识点2]分子势能 2.基础理解 1.定义：分子间存在相互作用力，可以证明分子间的 (1)(多选)关于分子势能，下列说法正确的是() 作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有 A.分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子 分子势能， 势能越小 2.决定因素 B.分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关。 能越小 (2)微观上：分子势能与分子间的距离有关 C.物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 3.分子势能与分子间距离的关系 D.物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 (1)当r>r。时，分子力表现为引力，若r增大，需克服 解析：AC[分子间的作用力表现为引力，分子间 引力做功，分子势能增加， 的距离减小时，分子力做正功，分子势能随分子间 (2)当r<。时，分子力表现为斥力，若r减小，需克服 距离的减小而减小，A正确；分子力为斥力，分子 斥力做功，分子势能增加 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 (3)当r=r。时，分子力为零，分子势能最小 时，物体体积发生变化，说明分子势能发生变化，C [知识点3]内能 正确；物体在做自由落体运动时，物体重力势能减 1.定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的 小，但分子势能与重力势能无关，D错误。] 总和. (2)下列说法正确的是 2.内能的普遍性：组成任何物体的分子都在做无规则 A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大 的热运动，所以任何物体都具有内能 B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 3.决定因素 C.物体温度降低，其内能一定增大 (1)物体所含的分子总数由物质的量决定， D.物体温度不变，其内能一定变大 (2)分子的热运动平均动能由温度决定， 答案：B ·24· 第一章分子动理论 合作探究。攻重难 对应学生用书P15 -● 探究1 分子动能 [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 ◆[探究导引 确；分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有 运动的分子呢？ 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 我在动，也 体分子的平均速率小（相同物质），但具体到每一个 有动能 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 (1)运动着的足球具有动能，其动能大小与足球的温 汇易错提醒】 度有关吗？ 理解分子动能的三点注意 (2)物体分子做无规则热运动，也具有动能，其动能大 (1)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质 小与物体的温度有关吗？物体温度升高时，是否物体 量、压强、体积无关. 内所有分子的动能均增大？ (2)温度是大量分子做无规则热运动的宏观表现，具 提示：(1)无关.(2)有关；不是. 有统计意义.温度升高，分子平均动能增大，但不 ◆[探究归纳] 是每个分子的动能都增大，有的分子动能甚至还 1.单个分子的动能 减小，单个分子的动能大小与温度没有关系，但 (1)物体由大量分子组成，每个分子都有分子动能且 总体上分子的动能总是随温度的升高而增加 不为零， (3)温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与 (2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子动 分子质量有关 能大小不同并且时刻在变化， ◆[跟踪训练] (3)热现象是大量分子无规则运动的统计规律，对个 [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 ( 别分子的动能没有实际意义. A.某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平 2.分子的平均动能 均动能为零 (1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有 B.物体温度升高时，每个分子的动能都增大 统计意义.温度升高，分子平均动能增大，但不是 C.物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率 每一个分子的动能都增大.个别分子动能可能增 大的分子数目增多 大也可能减小，个别分子甚至几万个分子热运动 D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高 的动能大小不受温度影响，但总体上所有分子的 解析：C[温度是分子平均动能的标志，分子在永 动能之和一定是增加的. 不停息地做无规则运动，物体中分子的平均动能不 (2)只要温度相同，任何分子的平均动能都相同.由于 可能为零，A错误.物体温度升高时，分子平均动能 不同物质的分子质量不一定相同，所以同一温度 增大，但对于单个分子，其动能可能减小，也可能增 下，不同物质分子运动的平均速率大小一般不 大，B错误；物体温度升高时，分子的平均动能增 相同. 大，即速率大的分子数增多，速率小的分子数减少， [例1]（多选）下列说法中正确的是 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.] A.只要温度相同，任何物体分子的平均动能都 [训练角度2]分子总动能的理解 相同 2.有两瓶质量和温度都相等的氢气和氧气，则( B.分子动能指的是由于分子做无规则运动而具有 A.两瓶中每个分子运动的动能都相等 的能量 B.两瓶中分子运动的总动能相等 C.物体中10个分子的动能很大，这10个分子的温 C.氢气内部分子的总动能大于氧气内部分子的总 度很高 动能 D.温度低的物体中的每一个分子的运动速率一定 D.氢气内部分子的总动能小于氧气内部分子的总 小于温度高的物体中的每一个分子的运动速率 动能 ·25 物理·选择性必修第三册 解析：C[由于氢气和氧气的温度相同，因此它们 从曲线上可看出：(1)在r<r。处，曲线比较陡，这 分子运动的平均动能相同，但并不是每个分子的动 是因为分子间的斥力随分子间距的减小而增加得 能都相等，A错误；又由于氧的摩尔质量大于氢的 快，分子势能的增加也就快.(2)在r>r。处，曲线 摩尔质量，因此质量相等的氧气和氢气的分子数目 比较缓，这是因为分子间的引力随分子间距的增大 不相等，氢气的分子个数较多，氢气内部分子的总 而变化得慢，分子势能的增加也就变慢.(3)在r= 动能较大，B、D错误，C正确.门 。处，分子势能最小，但不一定为零，因为零势能的 究2 分子势能 位置是任意选定的.一般取无穷远处分子势能为 ◆[探究导引门 零，则分子势能最小位置是在r=r。处，且为负值， 弹力做功，弹性势能减小；克服弹力做功，弹性势能 故分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事， 增大.当分子力做功和克服分子力做功时，分子的 4.分子势能与体积的关系 势能如何变化？ 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>r。范围内）；有时体现为分 子势能减少（在r<。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 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 与判定的关键要看体积变化过程中分子力是做正 ◆[探究归纳] 功，还是做负功. 1.分子势能的变化规律及判断依据 [例2]（多选）如图所示，F 分子力做正功，分子势能减少，分子力做了多少正 甲分子固定在坐标原点 O,乙分子位于x轴上，甲 功，分子势能就减少多少；分子力做负功，分子势能 分子对乙分子的作用力 增加，克服分子力做了多少功，分子势能就增加 多少 与两分子间的距离的关 (1)r>r。时，r增大，分子势能增加，反之，减少 系如图中曲线所示.F>0为斥力，F<0为引力.a、 (2)r<。时，r增大，分子势能减少，反之，增加， b、c、d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a (3)r∞时，分子势能为零；r=r,时，分子势能最小. 处由静止释放，则 2.分子势能的“弹簧一小球”模型 A.乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速 分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧一小球 运动 模型，弹簧的原长相当于分子间的距离·弹簧在 B.乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 原长的基础上无论拉伸还是压缩，势能都会增加. C.乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能 3.分子势能曲线 E 一直减小 分子势能曲线如图所示，规定 D.乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能 无穷远处分子势能为零.分子 一直增大 间距离从无穷远逐渐减小至 最小值 [解析]乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲 。的过程，分子间的合力为引 分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最 力，合力做正功，分子势能不断减小，其数值将比零 大，而后受甲的斥力作用做减速运动，A错误，B正 还小，为负值.当分子间距离到达r。以后再继续减 确；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子 小，分子作用的合力为斥力，在分子间距离减小过 势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程， 程中，合力做负功，分子势能增大，其数值将从负值 先是引力做正功，分子势能减少，后克服斥力做功， 逐渐变大至零，甚至为正值，故r=r。时分子势能 分子势能增加，D错误. 最小 [答案]BC ·26· 第一章分子动理论 汇规律方法 解析：B[分子间距等于r。时分子势能最小，即T。 分子势能图像问题的解题技巧 =r2.当r小于r2时分子力表现为斥力，当r大于 (1)首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系 r2时分子力表现为引力，A项错误，B项正确.当r 图像中拐点意义的不同.分子势能图像的最低点（最 由∞到r1变化过程中，分子力先是引力变大后变 小值)对应的距离是分子平衡距离r。,而分子力图像 小，后是斥力变大，C项错误；在r由r1变到r2的 的最低点（引力最大值）对应的距离大于r。· 过程中，分子斥力做正功分子势能减小，D项错误. 分子势能图像与r轴交点的距离小于r。,分子力图 究3 内能 像与r轴交点表示平衡距离r。 ◆[探究导引] (2)其次要把图像上的信息转化为分子间距离，再求 小孩从滑梯上滑下来，感觉屁股热。 解其他问题. 试探究：(1)小孩为什么有 ◆[跟踪训练] 这种感觉？ [训练角度1]分子势能变化的判断 (2)从能量转化和转移的角 3.甲、乙两分子相距较远（此时它们之间的分子力可 度解释一下？ 以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不 提示：(1)小孩的臀部内能 能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下 增加，温度升高，感觉热。 列说法正确的是 ( (2)机械能转化为内能. A.分子势能不断增大 ◆[探究归纳] B.分子势能不断减小 1.内能的决定因素 C.分子势能先增大后减小 (1)从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、 D.分子势能先减小后增大 温度和体积三个因素决定： 解析：D[此题可以从分子力做功的角度进行分 (2)从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、 析，也可以由分子势能与分子间距离的关系的图线 分子热运动的平均动能和分子势能三个因素 进行分析.从分子间的作用力与分子间的距离的关 决定 系知道，当分子间距离大于。时，分子力表现为引 2.内能与机械能的区别和联系 力；当分子间距离小于。时，分子力表现为斥力； 项目 内能 机械能 当分子间距离大于10。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 对应的运 宏观物体的机械 微观分子热运动 过程中，分子力先是对乙做正功，而由做功与分子 动形式 运动 势能变化的关系知道，分子力做正功，分子势能减 能量常 物体动能、重力 小；后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做 见形式 分子动能、分子势能 势能或弹性势能 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 由于物体做机械 过程中，分子势能是先减小后增大.答案为D.] 物体内大量分子的热 能量存在 运动和分子间存在相 运动和物体发生 [训练角度2]E,一r的关系曲线的理解 的原因 弹性形变或被 4.如图为两分子系统的势能E。E 互作用力 举高 与两分子间距离x的关系曲 线.下列说法正确的是() 物体的机械运动 A.当r大于r1时，分子间的作 的速度、离地高 物质的量、物体的温度 用力表现为引力 影响因素 度（或相对于参 和体积 B.当r小于r2时，分子间的作 考平面的高度) 用力表现为斥力 或弹性形变量 C.当r由∞到r1变化过程中，分子间的作用力先 一定条件下可以 变大再变小 能否为零 永远不能等于零 等于零 D.在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做 负功 联系 在一定条件下可以相互转化 ·27· 物理·选择性必修第三册 3.物态变化对内能的影响 解析：C[因内能是指组成物体的所有分子的热运 一些物质在物态发生变化时，例如冰的熔化、水在 动动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有 沸腾时变为水蒸气，温度不变，此过程中分子的平 意义，故选项A错误.内能与机械能是两种不同性 均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变 质的能量，它们之间无直接联系，内能与“位置”高 化，所以物体的内能变化。 低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错 [例3]（多选）关于物体的内能，下列说法正确的是 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.] A.相同质量的两种不同物质，升高相同的温度，内 [训练角度2]分子内能与物体机械能的对比 能的增量一定相同 6.下面有关机械能和内能的说法正确的是( 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 A.机械能大的物体，内能一定也大 为零 B.物体做加速运动时，其运动速度越来越大，物体 D.分子数和温度相同的物体不一定具有相同的 内分子平均动能必增大 内能 C.物体降温时，其机械能必减少 [解析]相同质量的两种不同物质的物质的量可 D.摩擦生热是机械能向内能的转化 能不同，进而可知分子数可能不同，故升高相同的 解析：D[机械能与内能有着本质的区别，对于同 温度时（分子平均动能的变化量相同），其分子总动 一物体，机械能是由其宏观运动速度和相对高度决 能的变化量不一定相同，且不知道势能如何变化， 定的，而内能是由物体内部分子动能和分子势能决 故其内能的增量可能不相同，选项A错误；物体内 定的，故A、B、C错误；摩擦生热是机械能向内能转 能改变时，可能是分子平均动能不变，分子势能改 化的过程，故D正确.] 变，因此温度不一定改变，选项B正确；分子永不停 创新拓展提素养] 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 水的反常膨胀现象 关，分子数和温度相同，体积不同的物体，内能可能 在一般情况下，当物体的温度升高时，物体的体 不同，选项D正确」 积膨胀、密度减小，也就是通常所讲的“热胀冷缩”现 [答案]BD 象.然而水在由0℃温度升高时，出现了一种特殊的 [规律方法] 现象.人们通过实验得到了如图所示的t曲线，即水 对内能的几点理解 的密度随温度变化的曲线.由图可见，在温度由0℃ (1)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相 上升到4℃的过程中，水的密度逐渐加大；温度由4 关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取 ℃继续上升的过程中，水的密度逐渐减小；水在4℃ 决于物质的量、温度、体积及物态. 时的密度最大.水在0℃至4℃的范围内，呈现出“冷 (2)研究热现象时，一般不考虑机械能，在机械运动 胀热缩”的现象，称为反常膨胀。 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 日1.0000 0.998 可能改变；温度降低，内能可能增加， 0.996 ◆汇跟踪训练] [训练角度1]对分子内能的理解 6810 温度（℃） 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 [典例展示]（多选）给一定质量的温度为0℃的水 B.物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能 加热，在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水 越大 的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反 C.一定质量的0℃的水结成0℃的冰，内能一定减 常膨胀”.查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中， 少 体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但 D.相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一 所有水分子间的总势能是增大的.由此可知，在此 定大于静止物体的内能 过程中 ·28· 第一章分子动理论 A.水分子的平均动能增加 水分子的动能与水分子间的势能，两者都增加，故 B.水的内能增加 水的内能增加，故B正确；机械能与内能没有必然 C.水的机械能增加 的联系，故C错误；根据能量守恒定律可知，吸收的 D.吸收的热量大于水分子之间总势能的增加 热量增加了水分子的动能和水分子间的势能，故D [解析]温度是分子平均动能的标志，温度升高， 正确 水分子的平均动能增加，故A正确；水的内能包括 [答案]ABD 课堂自测⊙夯基础 对应学生用书P18 1.(分子平均动能、平均速率)（多选）对于20℃的水 温度升高，内能会增大，故B正确；物体静止时，温 和20℃的水银，下列说法正确的是 度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C错 A.两者的分子平均动能相同 误；物体内分子永不停息地做无规则运动，内能不 B.水银的分子平均动能比水的大 可能为零，故D正确.] C.两者的分子平均速率相同 4.(分子势能)（多选）设有甲、乙两分子，甲固定在O D.水银分子的平均速率比水分子的平均速率小 点，。为其与平衡位置间的距离，今使乙分子由静 解析：AD[温度相同的任何物体，内部的分子平 止开始只在分子力作用下由距甲0.5r。处开始沿 均动能都相等，所以A正确，B错误；分子平均动能 x方向运动（如图），则 相同，平均速率不一定相同，还与分子质量有关，水 甲 银的分子质量大，平均速率小，所以C错误，D 00.5rr0 10r。元 正确.] A.乙分子的加速度先减小，后增大 2.(分子平均动能、平均速率)（多选）关于质量和温度 B.乙分子到达r。处时速度最大 均相同的一杯水和一个钢球，下列说法正确的是 C.分子力对乙一直做正功，分子势能减小 ( D.乙分子在r。处时，分子势能最小 A.它们的内能一定相同 解析：BD[两分子间的斥力 F B.它们的分子平均动能一定相同 和引力的合力F与分子间距离 C.它们的分子的平均速率一定相同 r的关系如图中曲线所示，曲线 D.把钢球置于水中，它们各自的内能一定不变 与r轴交点的横坐标为r。:由 解析：BD[水和钢球温度相同，分子的平均动能 图可知，乙分子受到的分子力先变小，位于平衡位 相同，故B正确；但水分子、钢球分子质量不同，平 置时，分子力为零，过平衡位置后，分子力先变大再 均速率不同，C错误；水和钢球分子势能不一定相 变小，故乙分子的加速度先变小再反向变大，再变 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 小，故A错误.当r小于r。时，分子间的作用力表 变，D正确.] 现为斥力，F做正功，分子动能增加，分子势能减 3.(分子内能与物体机械能的比较)（多选）关于内能 小；当r等于r。时，分子动能最大，分子势能最小； 和机械能的下列说法，正确的是 当r大于r。时，分子间作用力表现为引力，分子力 A.物体的机械能增大，其内能一定增大 做负功，分子动能减小，分子势能增加，故B、D正 B.物体的机械能损失时，内能却可能增加 确，C错误.] C.物体的内能损失时，机械能必然会减小 5.(E。一r与F一r的关系曲线的比较)分子力F、分 D.物体的机械能可以为零，内能不可以为零 子势能E。与分子间距离r的关系图线如图中甲、 解析：BD[内能和机械能是两种不同形式的能， 乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能E。=0).下 内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质 列说法正确的是 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 ·29· 物理·选择性必修第三册 A.甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线 解析：D[甲图线为分子力与分子间距离的关 B.随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直 系图线，A错误；当r>r。时，随着分子间距离的 增大 增大，分子力先增加后减小，B错误；当r<r C.若分子间的距离r增大，则分子间的作用力做负 时，分子力表现为斥力，若分子间的距离增大， 功，分子势能增大 则分子力减小，做正功，分子势能减小，故C错 D.当r<r。时，分子力减小，分子势能也一定减小 误，D正确.] 课后素美。提升练 对应学生课时P6。 [基础达标练] 相同，只是所有分子的动能的平均值相同.分子势 1.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总 能与分子间距离有关，即与体积有关，因此无法比 和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均 较两种气体的分子势能，只有C选项正确.] 动能与分子间势能分别取决于气体的 ( 4.关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说 A.温度和体积 B.体积和压强 法正确的是 C.温度和压强 D.压强和温度 A.温度低的物体内能一定小 解析：A[由于温度是分子平均动能的标志，所以 B.温度低的物体分子运动的平均动能一定小 气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能由分 C.温度升高时，物体的内能一定增加 子间作用力和分子间距离共同决定，宏观上取决于 D.做加速运动的物体，由于速度越来越大，物体分 气体的体积.因此A正确.门 子的平均动能越来越大 2.(2021·河南开封检测)下列关于分子力和分子势 解析：B[温度低的物体分子平均动能小，内能不 能的说法正确的是 ( ) 一定小，选项A错误，选项B正确；温度升高时，物 A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总 体的分子平均动能增加，但物体的体积变化不确 是随分子间距离的增大而增大 定，因此物体的内能不一定增加，选项C错误；做加 B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是 速运动的物体，由于速度越来越大，动能越大，但温 随分子间距离的增大而减小 度不一定升高，物体分子的平均动能不一定增大， C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是 选项D错误.] 随分子间距离的减小而增大 5.(多选)回收宇宙飞船的过程中，飞船在轨道上运行 D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总 的高度逐渐降低，进入大气层，最后安全着陆.由于 是随分子间距离的减小而减小 与大气的高速摩擦，使得飞船壳体外表温度上升到 解析：C[当分子力表现为引力时，分子间距离增 近两千摄氏度，从分子动理论和能量方面下列理解 大，分子力先增大，后减小，分子力做负功，分子势 正确的是 () 能增大，所以A、B错误；当分子力表现为斥力时， A.飞船壳体材料每个分子的动能均增大 分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子 B.飞船壳体材料分子的平均动能增大 势能增大，所以C正确，D错误.门 C.飞船的内能向机械能转化 3.相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的 D.飞船的机械能向内能转化 是 解析：BD[飞船壳体外表温度升高，说明分子的 A.每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 平均动能增大，故A错误，B正确；飞船的高度逐渐 B.每个氢分子的速率都比氧分子的速率大 降低，与大气高速摩擦，机械能向内能转化，故C错 C.两种气体的分子平均动能一定相等 误，D正确.] D.两种气体的分子势能一定相等 6.(2021·安庆高二检测)两个分子甲和乙相距较远 解析：C[温度是分子平均动能的标志，氧气和氢 (此时分子力可以忽略)，设甲分子固定不动，乙分 气的温度相同，其分子的平均动能应相同，但分子 子逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这个过程中， 的运动速率有的大，有的小，各个分子的动能并不 下列说法正确的是 ·30· 第一章分子动理论 A.分子力总对乙做正功，分子势能不断减小 [能力提升练] B.乙总是克服分子力做功，分子势能不断增大 9.下列说法中正确的是 C.乙先是克服分子力做功，然后分子力对乙做正 A.布朗运动就是液体分子的无规则运动 功，分子势能先增大后减小 B.当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都 D.先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做 增大 功，分子势能先减小后增大 C.一定质量的0℃的冰融化成0℃的水，其内能没 解析：D[分子势能是由分子间相互作用力和分 有变化 子间距离决定的能量.甲、乙两分子相距较远时，分 D.物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平 子力可忽略，此时分子力为零，分子势能也为零；甲 均动能越大 固定不动，乙向甲靠近直到r=r。的过程中，由于r 解析：D[布朗运动的实质是液体分子不停地无 >r。,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一r。时分子势能最 规则撞击悬浮微粒，悬浮微粒受到来自各个方向的 小；乙分子从r=。到不能再靠近甲的过程中，由 液体分子的撞击作用不平衡而导致的无规则运动， 于r<r。分子力表现为斥力，分子力做负功，分子 反映的是液体分子的无规则运动，故A错误；当分 势能增加.所以先是分子力对乙做正功，然后乙克 子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故 服分子力做功，分子势能先减小后增大，选项D B错误；0℃的冰融化为0℃的水要吸热，内能增 正确.] 加，故C错误；温度是分子平均动能的标志，物体的 7.如图所示为分子势能随分子间E 温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越 距离变化的图线，从图中分析 大，故D正确.] 可得到 ( 10.(多选)如图所示，甲分子固定 ↑F(E) A.r1处为平衡位置 于坐标原点，乙分子位于横轴 B.r2处为平衡位置 上，甲、乙两分子间引力、斥力 C.r>∞处，分子势能为最小值，分子间无相互作 及分子势能的大小变化情况分 用力 别如图中三条曲线所示，A、B D.若r<r1,r越小，分子势能越大，分子间仅有斥 C、D为横轴上四个特殊的位 力存在 置；E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由 解析：B[当分子处于平衡位置时，分子间作用力 静止释放，则由图像可知 ) 为零，分子势能最小，故A、C错误，B正确；若r< A.虚线a为分子间斥力变化图线，交点E的横坐 r1,r越小，分子势能越大，分子间的引力和斥力都 标代表乙分子到达该点时分子力为零 存在，且都在变大，故D错误.] B.虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引 8.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子 势能E。随分子间距离r变化关系的是 力随距离增大而减小 Eo,F 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 解析：B[当r=。时，引力与斥力的合力为零，即分 到达B点时分子势能最小，为负值，选项C错误； 子力为零，A,D错误；当分子间的距离大于或小于r 乙分子从A到C的运动过程中分子力先表现为 时，分子间距离增大或减小，分子力做负功，分子势能 引力，到达B点后表现为斥力，所以乙分子先做加 增加，r=。时分子势能最小，B正确，C错误.] 速运动，后做减速运动，选项D错误.] ·31 物理·选择性必修第三册 11.(多选)对于分子动理论和物体内能的理解，下列 A.气体温度升高，所有分子的速率都增加 说法正确的是 ( B.一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子 A.温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能 平均动能增加 一定大 C.一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能 B.扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动 和分子势能的总和 C.颗粒大小一定时，温度越高，布朗运动越显著 D.一定量气体如果失去容器的约束就会散开，这 D.当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直 是因为气体分子之间存在势能的缘故 减小 解析：C[气体温度升高，分子的平均速率变大， 解析：ABC[温度高的物体，分子平均动能一定 但是并非所有分子的速率都增加，选项A错误； 大，内能不一定大，A正确；扩散现象说明分子在 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 永不停息地做无规则运动，B正确；颗粒大小一定 体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能 时，温度越高，布朗运动越显著，C正确；当分子间 的总和，选项C正确；一定量气体如果失去容器的 的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小， 约束就会散开，这是因为气体分子杂乱无章的做 D错误.] 无规则运动的缘故，选项D错误.门 12.(2021·广东东莞模拟)由于 E 14.分子势能随分子间距离r的 E。 水的表面张力，荷叶上的小水 变化情况可以在如图所示的 滴总是球形的.在小水滴表面 图像中表现出来，由图像 层中，水分子之间的相互作用 回答： 总体上表现为 (填 (1)从图中看到分子间距离在 “引力”或“斥力”).分子势能 。处，分子势能最小，试说明 E。和分子间距离r的关系图像如图所示，图像中 理由 A、B、C三点的分子势能EA、E,B、Ec的大小关系 (2)图中分子势能为零的点在什么位置？在这种 为 ;能总体上反映小水滴表面层中的水 情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以 分子E。的是图中 (填“A”“B”或“C”)的 等于零，对吗？ 位置 (3)如果选两个分子相距r。时分子势能为零，分 解析：本题考查对分子力和分子势能的理解，在小 子势能有什么特点？ 水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的 解析：(1)如果分子间距离约为101°m数量级， 相互作用总体上表现为引力，由题图可知，A、B、C 分子作用力的合力为零，此距离为。，当分子距离 三点的分子势能EpA、EpB、EC的大小关系为EpA 小于。时，分子间的作用力表现为斥力，要减小 >Ec>EB·当r=r。时，F=F斥，分子力F=0, 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 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 于。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 C点 随分子间距离的增大而增大，从以上两种情况综 答案：引力EpA>Ec>EpBC 合分析，分子间距离以r。为数值基准，r不论减小 [创新应用练] 还是增大，分子势能都增大，所以说，在平衡位置 13.如图所示，是家庭生活中用壶烧水的情景.下列关 处分子势能最小 于壶内分子运动和热现象的说法正确的是( (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r。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 。32·