第一章 4 分子动能和分子势能（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册教师用书（人教版 苏京）

4　分子动能和分子势能 ［学习目标］　1.理解分子动能，知道温度是分子平均动能的标志(重点)。2.理解分子势能，明确分子势能与分子间距离的关系(重难点)。3.理解内能的概念及其决定因素。 一、分子动能 1.分子动能：由于分子不停地做无规则运动而具有的能量。 2.分子的平均动能 (1)所有分子热运动动能的平均值。 (2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志。 3.物体内分子运动的总动能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。 (1)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大。(　×　) (2)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大。(　×　) (3)只要温度相同，任何物体分子的平均速率都相同。(　×　) 例1　(2022·南京市高二期末)当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是(　　) A.两种气体的分子平均动能相等 B.氢气分子的平均速率小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 答案　A 解析　因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，两种气体的分子平均动能相同，故选项A正确；因为氢气和氧气的分子质量不同，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek=mv2可知，分子质量大的平均速率小，氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，故选项B、D错误；虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不清楚，即分子数目关系不清楚，则总动能关系不确定，故选项C错误。 由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。 二、分子势能 1.分子势能：由分子间的相对位置决定的能。 2.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，即分子间距离等于平衡距离时分子势能最小。 3.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：分子势能的大小与分子之间的距离有关。 1.当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程，分子势能如何变化？ 答案　当r>r0时，分子间为引力，分子靠近过程中分子力做正功，分子势能减小；当r<r0时分子间为斥力，分子靠近过程中分子力做负功，分子势能增大。所以分子势能先减小后增大。 2.分子力F随r变化的图像如图，若选定分子间距离为无穷大时分子势能为0，定性在图中画出分子势能Ep与分子间距离r的关系图像。 答案 例2　(2023·宿迁市高二期中)甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，甲、乙两分子间的分子势能Ep与甲、乙两分子间距离的关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为-E0。若乙分子所具有的分子动能和分子势能之和为0，则下列说法正确的是(　　) A.乙分子在P点(x=x2)时，加速度最大，分子力最大 B.乙分子在P点(x=x2)时，分子动能最大，且其动能为E0 C.乙分子在Q点(x=x1)时，处于平衡状态，其分子力为零 D.乙分子在Q点(x=x1)时，分子力表现为引力 答案　B 解析　由题图可知，乙分子在P点(x=x2)时，分子势能最小，则x2处为平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，乙分子处于平衡状态，分子力和加速度均为零，故A错误；乙分子在P点(x=x2)时的分子势能最小，为-E0，由题知乙分子所具有的分子动能和分子势能之和为0，可知乙分子在P点的分子动能最大，为E0，故B正确；乙分子在Q点(x=x1)时，分子间距离小于平衡距离，分子力表现为斥力，乙分子处于非平衡状态，故C、D错误。 三、物体的内能 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.影响内能的相关因素 (1)物体所含的分子总数：由物质的量决定； (2)分子热运动的平均动能：与温度有关； (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，同时受物态的影响。 飞机从地面起飞，随后在高空做高速航行，有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他们身上所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能也增大了”。这种说法对吗？为什么？ 答案　这种说法不对。因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了，物体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和体积决定的，与机械运动无关，机械运动速度的改变以及竖直高度的变化仅改变的是乘客的机械能，不能因此判断其内能的变化情况。 例3　关于内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是(　　) A.物体的温度越低，则物体的内能一定越小 B.物体的温度越低，则物体分子的平均动能一定越小 C.物体的内能可以为零 D.物体做加速运动，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大 答案　B 解析　温度是分子平均动能的标志，温度越低说明分子平均动能越小，但内能不一定越小，故A错误，B正确；一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，故C错误；物体分子的平均动能与物体的宏观运动无关，故D错误。 例4　(2022·徐州市高二月考)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一定具有相同的内能 答案　B 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，且不知道分子势能如何变化，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错误。 物态变化对内能的影响 一些物质在物态发生变化时，如冰的融化、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。 课时对点练　［分值：60分］ 1~7题每题5分，共35分 考点一　分子动能 1.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，每个分子的速率都增加 C.如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为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 答案　D 解析　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或速率却有可能减小或不变，A、B错；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，C错，D对。 2.关于分子热运动的动能，下列说法正确的是(　　) A.物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大 B.物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小 C.物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 D.1 g 100 ℃的水变成1 g 100 ℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大 答案　B 解析　物体由于运动而具有的能叫动能，它是宏观物体所具有的一种能量；而分子的热运动的动能叫作分子动能，是微观上的内能的一种形式，物体运动速度大小，与分子热运动的动能无关，故A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度降低，分子平均动能减小，故B正确；某物体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在做永不停息地运动，故C错误；温度相同的水和水蒸气，分子平均动能相同，故D错误。 考点二　分子势能 3.(2023·海南卷)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是(　　) A.分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小 答案　C 解析　分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离为r0处过程中，分子力做正功，分子势能减小，在r0处势能最小，分子间距离继续减小，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，C正确。 4.(2024·北京师大附中开学考试)如图，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.乙分子从a运动到c，分子间作用力一直增大 B.乙分子从a运动到d，分子间作用力先增大后减小再增大 C.乙分子从a运动到d，两分子间的分子势能先增大后减小 D.乙分子从a运动到d，在b点时两分子间的分子势能最小 答案　B 解析　根据图像可知，乙分子从a运动到c，受到的分子力表现为引力，分子间作用力先增大后减小，故A错误；乙分子从a运动到d，受到的分子力先表现为引力后表现为斥力，分子间作用力先增大后减小再增大，故B正确；乙分子从a运动到d，受到的分子先表现为引力后表现为斥力，分子间的作用力先做正功后做负功，则两分子间的分子势能先减小后增大，故C错误；结合上述可知，乙分子从a运动到c，分子势能一直减小，从c运动到d，分子势能一直增大，可知，在c点时两分子间的分子势能最小，故D错误。 5.(2022·镇江市高二阶段练习)分子势能Ep随分子间距离r变化的图像(取r趋近于无穷大时Ep为零)，如图所示。将两分子从相距r处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是(　　) A.当r=r2时，释放两个分子，它们将开始远离 B.当r=r2时，释放两个分子，它们将相互靠近 C.当r=r1时，释放两个分子，r=r2时它们的速度最大 D.当r=r1时，释放两个分子，它们的加速度先增大后减小 答案　C 解析　由题图可知，两个分子在r=r2处分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0。结合分子之间的作用力的特点可知，将两个分子从r=r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故A、B错误；由于r1<r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，随分子之间的距离的增大，分子力做正功，分子的速度增大；当分子之间的距离大于r2时，分子之间的作用力表现为引力，随距离的增大，分子力做负功，分子的速度减小，所以当r=r2时它们的速度最大，故C正确；由于r1<r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，随分子之间距离的增大，分子力减小，当r>r2时，分子力表现为引力，分子力先增大后减小，则从r=r1处释放两个分子，它们的加速度先减小后增大再减小，故D错误。 考点三　物体的内能 6.(2022·苏州市月考)关于物体的内能，下列叙述中不正确的是(　　) A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.物体的内能不可能为零 C.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关 答案　A 解析　温度是分子平均动能的标志，温度高只能表明分子平均动能大，不能简单地说温度高的物体比温度低的物体内能大，物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都有关，A错误，D正确；由于分子永不停息地做无规则运动，所以具有分子动能，因此物体的内能不可能为零，B正确；内能包括分子动能和分子势能，温度相同，分子的平均动能相同，但分子势能不一定相同，因此内能有可能不同，比如0 ℃的冰融化成0 ℃的水，内能增加，C正确。 7.关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是(　　) A.物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加 B.物体温度不变，内能可能变大 C.物体的内能与温度有关，与物体的体积无关 D.把物体举得越高，分子势能越大 答案　B 解析　物体的速度增大，是物体的动能增大，增加的是物体的机械能，分子动能的变化只与物体的温度有关，故A错误；物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能，分子热运动的平均动能由温度决定，分子势能与物体的体积有关，当发生物态变化时，物体的温度不变，只是分子的平均动能不变，但分子势能可能变大，物体的内能可能增大，故B正确；物体的内能由物体的物质的量、温度、物体的体积共同决定，同时会受物态变化的影响，故C错误；分子势能与物体的体积有关，把物体举高，增加的是物体的重力势能，故D错误。 8~10题每题6分，共18分 8.关于质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气，下列说法中正确的是(　　) A.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能相同 B.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同 C.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同 D.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能不相同 答案　C 解析　质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气的分子数相同；温度是分子平均动能的标志，所以100 ℃的水分子平均动能等于100 ℃的水蒸气的分子平均动能。相同质量的水和水蒸气的体积不同，故分子势能不相同。同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100 ℃的水的内能小于100 ℃相同质量的水蒸气的内能，故A、B、D错误，C正确。 9.对于物体的“热胀冷缩”现象，下列说法正确的是(　　) A.物体受热后温度升高，分子的平均动能增大；降低温度后，分子的平均动能减小 B.受热后物体膨胀，体积增大，分子势能增大，收缩后，体积减小，分子势能减小，分子的平均动能不会改变 C.受热膨胀，温度升高，分子平均动能增大；体积增大，分子势能也增大。遇冷收缩，温度降低，分子平均动能减小；体积减小，分子势能也减小 D.受热膨胀，分子平均动能增大，分子势能也增大；遇冷收缩，分子平均动能减小，但分子势能增大 答案　A 解析　温度升高，分子平均动能增加，反之，温度降低，分子平均动能减小，而体积与分子势能间关系复杂，不一定体积变大分子势能就变大，因而选A。 10.(2023·苏州市高二期中)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、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示。设两分子间距离很大时，Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是(　　) A.实线为Ep-r图线、虚线为F-r图线 B.当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随r减小而减小 C.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的减速运动 D.乙分子从r4到r2的过程中，分子势能先增大后减小，在r3位置时分子势能最大 答案　C 解析　当分子力为零的时候，分子间势能有最小值，则由图像可知，虚线为Ep-r图线，实线为F-r图线，故A错误；r2为平衡位置，当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间既有引力也有斥力，且斥力随r减小而增大，故B错误；根据实线结合牛顿第二定律可知，乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，此过程分子间作用力做正功，从r2到r1做加速度增大的减速运动，此过程克服分子间作用力做功，故C正确；根据虚线可知，乙分子从r4到r2的过程中，分子势能一直减小，在r3位置时分子势能不是最大，故D错误。 11.(2023·徐州市期末)有两个分子M、N，固定M，将N由静止释放，N仅在分子力作用下远离M，其速度和位移的关系图像如图所示，则(　　) A.N由x=0到x=x2过程中，M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力 B.N由x=x1到x=x2过程中，N的加速度一直减小 C.N由O到x=x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大 D.N在x=x1时，M、N间分子力最大 答案　C 解析　由题图可知，在x=x1处N分子的动能最大，则分子力做功最多，分子势能最小，则x=x1处为平衡位置，此时分子力为零，当x<x1时，分子力表现为斥力，x>x1时，分子力表现为引力。N由x=0到x=x2过程中，M、N间作用力先表现为斥力后表现为引力，A错误；由于x=x1处为平衡位置，则根据F-x图可知x1相当于F-x图的c点，则由x=x1到x=x2过程中，N所受的分子力F先增大后减小，则加速度先增大后减小，B错误；N由O到x=x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大，C正确；N在x=x1时，M、N间分子力为零，D错误。 (7分) 12.(2022·常州市高二月考)如图(a)所示是分子间作用力与分子间距的关系图像，分子间作用力表现为斥力时为正，一般地，分子间距大于10r0时，分子间作用力就可以忽略；如图(b)所示是分子势能与分子间距的关系图像，a是图线上的一点，ab是过a点的图线切线，下列说法不正确的是(　　) A.确定某点的分子势能大小时，取无穷远处或大于10r0处为零势能点 B.图(a)中阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关 C.图(b)中ab的斜率绝对值表示分子间距离为该间距时的分子间作用力大小 D.分子间距离r>r0时，Ep-r图线切线的斜率绝对值先增大后减小 答案　B 解析　因为无穷远处和大于10r0处的分子力等于零，没有分子势能，所以确定某点的分子势能大小时，取无穷远处或大于10r0处为零势能点，A正确；题图(a)中阴影部分面积表示分子势能差值，分子势能差值与零势能点的选取无关，B错误；分子势能与分子间距的关系图像中，图线切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小，C正确；Ep-r图线切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小，r>r0时，分子间作用力的大小先增大后减小，故Ep-r图线切线的斜率绝对值先增大后减小，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $ DIYIZHANG 第一章 4　分子动能和分子势能 1 1.理解分子动能，知道温度是分子平均动能的标志(重点)。 2.理解分子势能，明确分子势能与分子间距离的关系(重难点)。 3.理解内能的概念及其决定因素。 学习目标 2 一、分子动能 二、分子势能 课时对点练 内容索引 三、物体的内能 3 分子动能 一 4 1.分子动能：由于分子 而具有的能量。 2.分子的平均动能 (1)所有分子热运动动能的 。 (2)决定因素：物体的 是分子热运动的平均动能的标志。 3.物体内分子运动的总动能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 和所含分子总数有关。 不停地做无规则运动 平均值 温度 温度 (1)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大。(　　) (2)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大。(　　) (3)只要温度相同，任何物体分子的平均速率都相同。(　　) × × × 易错辨析 　(2022·南京市高二期末)当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是 A.两种气体的分子平均动能相等 B.氢气分子的平均速率小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 例1 √ 因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，两种气体的分子平均动能相同，故选项A正确； 因为氢气和氧气的分子质量不同，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek=mv2可知，分子质量大的平均速率小，氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，故选项B、D错误； 虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不清楚，即分子数目关系不清楚，则总动能关系不确定，故选项C错误。 由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。 总结提升 返回 分子势能 二 10 1.分子势能：由分子间的 决定的能。 2.分子势能与分子间距离的关系 (1)当r>r0时，分子力表现为 ，若r增大，需克服引力做功，分子势能 。 (2)当r<r0时，分子力表现为 ，若r减小，需克服斥力做功，分子势能 。 (3)当r=r0时，分子力为零，分子势能 ，即分子间距离等于平衡距离时分子势能 。 相对位置 引力 增加 斥力 增加 最小 最小 3.决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的 有关。 (2)微观上：分子势能的大小与分子之间的 有关。 体积 距离 1.当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程，分子势能如何变化？ 思考与讨论 答案　当r>r0时，分子间为引力，分子靠近过程中分子力做正功，分子势能减小；当r<r0时分子间为斥力，分子靠近过程中分子力做负功，分子势能增大。所以分子势能先减小后增大。 2.分子力F随r变化的图像如图，若选定分子间距离为无穷大时分子势能为0，定性在图中画出分子势能Ep与分子间距离r的关系图像。 答案 　(2023·宿迁市高二期中)甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，甲、乙两分子间的分子势能Ep与甲、乙两分子间距离的关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为-E0。若乙分子所具有的分子动能和分子势能之和为0，则下列说法正确的是 A.乙分子在P点(x=x2)时，加速度最大，分子力最大 B.乙分子在P点(x=x2)时，分子动能最大，且其动能 为E0 C.乙分子在Q点(x=x1)时，处于平衡状态，其分子力为零 D.乙分子在Q点(x=x1)时，分子力表现为引力 例2 √ 由题图可知，乙分子在P点(x=x2)时，分子势能最小， 则x2处为平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等， 合力为零，乙分子处于平衡状态，分子力和加速度 均为零，故A错误； 乙分子在P点(x=x2)时的分子势能最小，为-E0，由题知乙分子所具有的分子动能和分子势能之和为0，可知乙分子在P点的分子动能最大，为E0，故B正确； 乙分子在Q点(x=x1)时，分子间距离小于平衡距离，分子力表现为斥力，乙分子处于非平衡状态，故C、D错误。 返回 物体的内能 三 17 1.定义：物体中所有分子的热运动 与 的总和。 2.内能普遍性：组成任何物体的分子都在做无规则的 ，所以任何物体都具有内能。 3.影响内能的相关因素 (1)物体所含的分子总数：由物质的量决定； (2)分子热运动的平均动能：与 有关； (3)分子势能：与物体的 有关。 故物体的内能由物质的量、 、 共同决定，同时受物态的影响。 动能 分子势能 热运动 温度 体积 温度 体积 飞机从地面起飞，随后在高空做高速航行，有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他们身上所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能也增大了”。这种说法对吗？为什么？ 思考与讨论 答案　这种说法不对。因为该说法将机械能和内能两个概念混淆了，物体的内能是由物体内分子的数目、物体的温度和体积决定的，与机械运动无关，机械运动速度的改变以及竖直高度的变化仅改变的是乘客的机械能，不能因此判断其内能的变化情况。 　关于内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是 A.物体的温度越低，则物体的内能一定越小 B.物体的温度越低，则物体分子的平均动能一定越小 C.物体的内能可以为零 D.物体做加速运动，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来 越大 例3 √ 温度是分子平均动能的标志，温度越低说明分子平均动能越小，但内能不一定越小，故A错误，B正确； 一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，故C错误； 物体分子的平均动能与物体的宏观运动无关，故D错误。 　(2022·徐州市高二月考)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一定具有相同的内能 例4 √ 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，且不知道分子势能如何变化，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错误。 返回 物态变化对内能的影响 一些物质在物态发生变化时，如冰的融化、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。 总结提升 课时对点练 四 25 考点一　分子动能 1.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，每个分子的速率都增加 C.如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 基础对点练 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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或速率却有可能减小或不变，A、B错； 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，C错，D对。 12 2.关于分子热运动的动能，下列说法正确的是 A.物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大 B.物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小 C.物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零 D.1 g 100 ℃的水变成1 g 100 ℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物体由于运动而具有的能叫动能，它是宏观物体所具有的一种能量；而分子的热运动的动能叫作分子动能，是微观上的内能的一种形式，物体运动速度大小，与分子热运动的动能无关，故A错误； 温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度降低，分子平均动能减小，故B正确； 某物体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在做永不停息地运动，故C错误； 温度相同的水和水蒸气，分子平均动能相同，故D错误。 12 考点二　分子势能 3.(2023·海南卷)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是 A.分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C.分子势能在r0处最小 D.分子间距离在小于r0且减小时，分子势能在减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离为r0处过程中，分子力做正功，分子势能减小，在r0处势能最小，分子间距离继续减小，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，C正确。 12 4.(2024·北京师大附中开学考试)如图，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.乙分子从a运动到c，分子间作用力一直增大 B.乙分子从a运动到d，分子间作用力先增大后 减小再增大 C.乙分子从a运动到d，两分子间的分子势能先增大后减小 D.乙分子从a运动到d，在b点时两分子间的分子势能最小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 根据图像可知，乙分子从a运动到c，受到的分子 力表现为引力，分子间作用力先增大后减小，故 A错误； 乙分子从a运动到d，受到的分子力先表现为引力后表现为斥力，分子间作用力先增大后减小再增大，故B正确； 乙分子从a运动到d，受到的分子先表现为引力后表现为斥力，分子间的作用力先做正功后做负功，则两分子间的分子势能先减小后增大，故C错误； 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 结合上述可知，乙分子从a运动到c，分子势能一 直减小，从c运动到d，分子势能一直增大，可知， 在c点时两分子间的分子势能最小，故D错误。 12 5.(2022·镇江市高二阶段练习)分子势能Ep随分子间距离r变化的图像(取r趋近于无穷大时Ep为零)，如图所示。将两分子从相距r处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用，则下列说法正确的是 A.当r=r2时，释放两个分子，它们将开始远离 B.当r=r2时，释放两个分子，它们将相互靠近 C.当r=r1时，释放两个分子，r=r2时它们的速度最大 D.当r=r1时，释放两个分子，它们的加速度先增大后减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由题图可知，两个分子在r=r2处分子势能最小，则分子之 间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0。结合 分子之间的作用力的特点可知，将两个分子从r=r2处释放， 它们既不会相互远离，也不会相互靠近，故A、B错误； 由于r1<r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，随分子之间的距离的增大，分子力做正功，分子的速度增大；当分子之间的距离大于r2时，分子之间的作用力表现为引力，随距离的增大，分子力做负功，分子的速度减小，所以当r=r2时它们的速度最大，故C正确； 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由于r1<r2，可知分子在r=r1处分子之间的作用力表现为斥力，随分子之间距离的增大，分子力减小，当r>r2时，分子力表现为引力，分子力先增大后减小，则从r=r1处释放两个分子，它们的加速度先减小后增大再减小，故D错误。 12 考点三　物体的内能 6.(2022·苏州市月考)关于物体的内能，下列叙述中不正确的是 A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.物体的内能不可能为零 C.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 温度是分子平均动能的标志，温度高只能表明分子平均动能大，不能简单地说温度高的物体比温度低的物体内能大，物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都有关，A错误，D正确； 由于分子永不停息地做无规则运动，所以具有分子动能，因此物体的内能不可能为零，B正确； 内能包括分子动能和分子势能，温度相同，分子的平均动能相同，但分子势能不一定相同，因此内能有可能不同，比如0 ℃的冰融化成 0 ℃的水，内能增加，C正确。 12 7.关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是 A.物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加 B.物体温度不变，内能可能变大 C.物体的内能与温度有关，与物体的体积无关 D.把物体举得越高，分子势能越大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 物体的速度增大，是物体的动能增大，增加的是物体的机械能，分子动能的变化只与物体的温度有关，故A错误； 物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能，分子热运动的平均动能由温度决定，分子势能与物体的体积有关，当发生物态变化时，物体的温度不变，只是分子的平均动能不变，但分子势能可能变大，物体的内能可能增大，故B正确； 物体的内能由物体的物质的量、温度、物体的体积共同决定，同时会受物态变化的影响，故C错误； 分子势能与物体的体积有关，把物体举高，增加的是物体的重力势能，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8.关于质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气，下列说法中正确的是 A.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能相同 B.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同 C.分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同 D.分子平均动能不相同，分子势能相同，内能不相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气的分子数相同；温度是分子平均动能的标志，所以100 ℃的水分子平均动能等于100 ℃的水蒸气的分子平均动能。相同质量的水和水蒸气的体积不同，故分子势能不相同。同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100 ℃的水的内能小于100 ℃相同质量的水蒸气的内能，故A、B、D错误，C正确。 12 9.对于物体的“热胀冷缩”现象，下列说法正确的是 A.物体受热后温度升高，分子的平均动能增大；降低温度后，分子的平 　均动能减小 B.受热后物体膨胀，体积增大，分子势能增大，收缩后，体积减小，分 　子势能减小，分子的平均动能不会改变 C.受热膨胀，温度升高，分子平均动能增大；体积增大，分子势能也增 　大。遇冷收缩，温度降低，分子平均动能减小；体积减小，分子势能 　也减小 D.受热膨胀，分子平均动能增大，分子势能也增大；遇冷收缩，分子平 　均动能减小，但分子势能增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 温度升高，分子平均动能增加，反之，温度降低，分子平均动能减小，而体积与分子势能间关系复杂，不一定体积变大分子势能就变大，因而选A。 12 10.(2023·苏州市高二期中)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、乙两分子间的作用力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示。设两分子间距离很大时，Ep=0。现把乙分子从r4 处由静止释放，下列说法中正确的是 A.实线为Ep-r图线、虚线为F-r图线 B.当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间只有斥力，且斥力随r减小而减小 C.乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的 　减速运动 D.乙分子从r4到r2的过程中，分子势能先增大后减小，在r3位置时分子势能最大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 当分子力为零的时候，分子间势能有最小值，则由图 像可知，虚线为Ep-r图线，实线为F-r图线，故A错误； r2为平衡位置，当分子间距离r<r2时，甲、乙两分子间 既有引力也有斥力，且斥力随r减小而增大，故B错误； 根据实线结合牛顿第二定律可知，乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，此过程分子间作用力做正功，从r2到r1做加速度增大的减速运动，此过程克服分子间作用力做功，故C正确； 根据虚线可知，乙分子从r4到r2的过程中，分子势能一直减小，在r3位置时分子势能不是最大，故D错误。 12 11.(2023·徐州市期末)有两个分子M、N，固定M，将N由静止释放，N仅在分子力作用下远离M，其速度和位移的关系图像如图所示，则 A.N由x=0到x=x2过程中，M、N间作用力先表 　现为引力后表现为斥力 B.N由x=x1到x=x2过程中，N的加速度一直减小 C.N由O到x=x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大 D.N在x=x1时，M、N间分子力最大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由题图可知，在x=x1处N分子的动能最大，则分子力 做功最多，分子势能最小，则x=x1处为平衡位置，此 时分子力为零，当x<x1时，分子力表现为斥力，x>x1 时，分子力表现为引力。N由x=0到x=x2过程中，M、N间作用力先表现为斥力后表现为引力，A错误； 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由于x=x1处为平衡位置，则根据F-x图可知x1相当于 F-x图的c点，则由x=x1到x=x2过程中，N所受的分子 力F先增大后减小，则加速度先增大后减小，B错误； N由O到x=x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大，C正确； N在x=x1时，M、N间分子力为零，D错误。 12 12.(2022·常州市高二月考)如图(a)所示是分子间作用力与分子间距的关系图像，分子间作用力表现为斥力时为正，一般地，分子间距大于10r0时，分子间作用力就可以忽略；如图(b)所示是分子势能与分子间距的关系图像，a是图线上的一点，ab是过a点的图线切线，下列说法不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 尖子生选练 12 A.确定某点的分子势能大小时，取无穷远处或大于10r0处为零势能点 B.图(a)中阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关 C.图(b)中ab的斜率绝对值表示分子间距离为该间距时的分子间作用力大小 D.分子间距离r>r0时，Ep-r图线切线的斜率绝对值先增大后减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 因为无穷远处和大于10r0处的分子力等于零，没有分子势能，所以确定某点的分子势能大小时，取无穷远处或大于10r0处为零势能点，A正确； 题图(a)中阴影部分面积表示分子势能差 12 值，分子势能差值与零势能点的选取无关，B错误； 分子势能与分子间距的关系图像中，图线切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ep-r图线切线斜率的绝对值表示分子间作用力的大小，r>r0时，分子间作用力的大小先增大后减小，故Ep-r图线切线的斜率绝对值先增大后减小，D正确。 返回 12 $