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 浙江）

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 三、物体的内能 内容索引 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 是它的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 (多选)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 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，故选项B正确，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。 总结提升 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。 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，分子间作用力表现为 ，若r增大，需克服引力做功，分子势能 。 (2)当r<r0时，分子间作用力表现为 ，若r减小，需克服斥力做功，分子势能 。 (3)当r=r0时，分子间作用力为零，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远时分子势能为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·绍兴市高二期中)现有甲、乙两分子，把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所示。F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上的四个特定的位置，以两分子相距无穷远时分子势能为零。现把乙分子从a处由静止释放，则 A.在c点时，两分子间分子势能为零 B.由a到c的过程中，两分子间的分子势能一直减小 C.由a到c的过程中，两分子间的分子势能先减小后 增大 D.由c到d的过程中，两分子间的分子力一直做正功 例2 √ 由a到c的过程中，分子力一直做正功，两分 子间的分子势能一直减小，在c点时分子势能 最小，A、C错误，B正确； 由c到d的过程中，两分子间的分子力一直做 负功，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。 思考与讨论 　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 例3 √ 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。 总结提升 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。 　(多选)下列关于内能和机械能的说法正确的是 A.机械能增大的物体，其内能一定增大 B.物体的机械能损失时，内能有可能增大 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0，内能不可以为0 例4 √ √ 内能和机械能是两种不同形式的能，二者的决定因素不同，A错误； 例如在物体克服空气阻力匀速下降过程中，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，B正确； 例如在物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，C错误； 物体内分子在永不停息的运动中，内能不可能为0，但机械能可以为0，D正确。 总结提升 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 返回 课时对点练 四 26 考点一　分子动能 1.(多选)(2023·宁波市效实中学高二期中改编)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，分子的平均动能增加 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 √ 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或不变，A错，B对； 在热现象的研究中，“平均动能”针对于系统中的所有分子，不能用来描述单个分子，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 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，与其内部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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 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处分子势能最小，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.(2023·宁波市余姚中学高二月考)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(E0>0)。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，分子力为零 D.乙分子在Q点(x=x1)时，分子力表现为引力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5.(2022·诸暨市第二高级中学高二期中)分子甲和乙相距较远(此时分子间作用力可以忽略)，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.分子间作用力总对乙做正功，分子势能不断减小 B.乙总是克服分子间作用力做功，分子势能不断增大 C.乙先是克服分子间作用力做功，然后分子间作用力对乙做正功，分子 势能先增大后减小 D.先是分子间作用力做正功，然后乙克服分子间作用力做功，分子势能 先减小后增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 甲和乙相距较远时，此时分子间作用力为零，分子势能为零，甲分子固定不动，乙向甲靠近直到r=r0的过程中，由于r>r0，分子间作用力为引力，分子间作用力做正功，分子势能越来越小，且为负值，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，分子间作用力为斥力，分子间作用力做负功，分子势能增加，所以先是分子间作用力对乙做正功，然后乙克服分子间作用力做功，分子势能先减小后增大，选项D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 考点三　物体的内能 6.(2023·台州市高二月考)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 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，而总的分子动能还与分子数有关，内能包括分子动能和分子势能，分子势能与物体的体积有关，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，分子动能不可能为零，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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，一物体其分子动能的变化只与其温度有关，故A错误； 宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的量、温度、体积及物态，物体的温度不变，内能可能增大，故B正确，C错误； 把物体举得越高，重力势能越大，分子势能与物体的体积有关，与物体的高度无关，故D错误。 12 8.(2024·浙江省高二期中)分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2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r=r2到r=r0分子势能先减小后增大 B.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小 C.从r=r2到r=r0分子的加速度都在减小 D.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大 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 从r=r2到r=r0，分子力一直做正功，分子势能一直在减小，故A错误； 从r=r2到r=r1，分子力先做正功后做负功，故 分子动能先增大后减小，故B正确； 从r=r2到r=r0，分子力先增大后减小，分子的 加速度先增大后减小，故C错误； 从r=r2到r=r0，分子力先增大后减小，在r=r0处分子力为零，故从r=r2到r=r1，分子力的大小先增大后减小再增大，故D错误。 12 9.(多选)18 g的水，18 g的水蒸气，32 g的氧气，在它们的温度都是100 ℃时 A.它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大 B.它们的分子数目相同，分子的平均动能相同 C.它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水大 D.它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 √ 水和水蒸气的相对分子质量相同，摩尔质量相同，故分子数相同，为N1=N2=×6.02×1023=6.02×1023个，32 g的氧气分子数为N3=×6.02×1023=6.02×1023个，故N1=N2=N3；温度是分子热运动平均动能的标志，故三者分子热运动的平均动能相同，但水蒸气的分子势能更大，内能包括分子势能和分子热运动动能，故内能不相同，水蒸气的内能比水大，B、C正确，A、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10.(多选)设有甲、乙两分子，如图，甲固定在O点，r0为其与平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子间的作用力作用下由距甲0.5r0处开始向右沿x轴正方向运动，则 A.乙分子的加速度一直减小 B.乙分子到达r0处时速度最大 C.分子间作用力对乙一直做正功，分子势能减小 D.乙分子在r0处时，分子势能最小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由分子间作用力随分子间距离的变化规律可知0.5r0处到r0处，分子间作用力表现为斥力，斥力减小，乙分子的加速度也就减小，从r0处到无穷远处，分子间作用力表现为引力，引力先增大后减小，乙分子的加速度先增大后减小，A错误； 从0.5r0处到r0处乙分子受到向右的斥力，做 向右的加速运动，通过r0处后受到向左的引 力，做向右的减速运动，在r0处加速度a=0，速度最大，B正确； 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 从0.5r0到r0处分子的斥力做正功，分子势能减小，通过r0后，分子的引力做负功，分子势能增大，故乙分子在 r0处的分子势能最小，C错误，D正确。 12 11.(多选)(2022·浙江省精诚联盟高二联考)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，下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 √ √ 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； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的-x0和x0处由静止释放，如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处分子势能为零，下列说法正确的是 A.A、B间距离为x1时分子力 为零 B.A、B间距离为2(x1-x0)时分子力为零 C.刚释放时A、B系统的分子势能为m D.A、B间分子势能最小值为m-m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 尖子生选练 √ 12 由题图乙可知，B分子在x0~x1过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为2x1，故A、B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由题图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为v2，在无穷远处的总动能为2×m=m，由题意可知，无穷远处的分子势能为0，则能量守恒可知，刚释放时A、B系统的分子势能为m，故C错误； 由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为 Epmin=m-2×m =m-m，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回 12 $ 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：物体的温度是它的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　(多选)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 答案　AB 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，故选项B正确，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，分子间作用力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增加。 (2)当r<r0时，分子间作用力表现为斥力，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增加。 (3)当r=r0时，分子间作用力为零，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远时分子势能为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·绍兴市高二期中)现有甲、乙两分子，把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所示。F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上的四个特定的位置，以两分子相距无穷远时分子势能为零。现把乙分子从a处由静止释放，则(　　) A.在c点时，两分子间分子势能为零 B.由a到c的过程中，两分子间的分子势能一直减小 C.由a到c的过程中，两分子间的分子势能先减小后增大 D.由c到d的过程中，两分子间的分子力一直做正功 答案　B 解析　由a到c的过程中，分子力一直做正功，两分子间的分子势能一直减小，在c点时分子势能最小，A、C错误，B正确；由c到d的过程中，两分子间的分子力一直做负功，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。 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。 例4　(多选)下列关于内能和机械能的说法正确的是(　　) A.机械能增大的物体，其内能一定增大 B.物体的机械能损失时，内能有可能增大 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0，内能不可以为0 答案　BD 解析　内能和机械能是两种不同形式的能，二者的决定因素不同，A错误；例如在物体克服空气阻力匀速下降过程中，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，B正确；例如在物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，C错误；物体内分子在永不停息的运动中，内能不可能为0，但机械能可以为0，D正确。 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 课时对点练　［分值：60分］ 1~7题每题4分，共28分 考点一　分子动能 1.(多选)(2023·宁波市效实中学高二期中改编)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，分子的平均动能增加 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　BD 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却有可能减小或不变，A错，B对；在热现象的研究中，“平均动能”针对于系统中的所有分子，不能用来描述单个分子，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，与其内部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处分子势能最小，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.(2023·宁波市余姚中学高二月考)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(E0>0)。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，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。 5.(2022·诸暨市第二高级中学高二期中)分子甲和乙相距较远(此时分子间作用力可以忽略)，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.分子间作用力总对乙做正功，分子势能不断减小 B.乙总是克服分子间作用力做功，分子势能不断增大 C.乙先是克服分子间作用力做功，然后分子间作用力对乙做正功，分子势能先增大后减小 D.先是分子间作用力做正功，然后乙克服分子间作用力做功，分子势能先减小后增大 答案　D 解析　甲和乙相距较远时，此时分子间作用力为零，分子势能为零，甲分子固定不动，乙向甲靠近直到r=r0的过程中，由于r>r0，分子间作用力为引力，分子间作用力做正功，分子势能越来越小，且为负值，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，分子间作用力为斥力，分子间作用力做负功，分子势能增加，所以先是分子间作用力对乙做正功，然后乙克服分子间作用力做功，分子势能先减小后增大，选项D正确。 考点三　物体的内能 6.(2023·台州市高二月考)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，而总的分子动能还与分子数有关，内能包括分子动能和分子势能，分子势能与物体的体积有关，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，分子动能不可能为零，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，一物体其分子动能的变化只与其温度有关，故A错误；宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的量、温度、体积及物态，物体的温度不变，内能可能增大，故B正确，C错误；把物体举得越高，重力势能越大，分子势能与物体的体积有关，与物体的高度无关，故D错误。 8~11题每题6分，共24分 8.(2024·浙江省高二期中)分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2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r=r2到r=r0分子势能先减小后增大 B.从r=r2到r=r1分子动能先增大后减小 C.从r=r2到r=r0分子的加速度都在减小 D.从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大 答案　B 解析　从r=r2到r=r0，分子力一直做正功，分子势能一直在减小，故A错误； 从r=r2到r=r1，分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故B正确； 从r=r2到r=r0，分子力先增大后减小，分子的加速度先增大后减小，故C错误； 从r=r2到r=r0，分子力先增大后减小，在r=r0处分子力为零，故从r=r2到r=r1，分子力的大小先增大后减小再增大，故D错误。 9.(多选)18 g的水，18 g的水蒸气，32 g的氧气，在它们的温度都是100 ℃时(　　) A.它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大 B.它们的分子数目相同，分子的平均动能相同 C.它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水大 D.它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同 答案　BC 解析　水和水蒸气的相对分子质量相同，摩尔质量相同，故分子数相同，为N1=N2=×6.02×1023=6.02×1023个，32 g的氧气分子数为N3=×6.02×1023=6.02×1023个，故N1=N2=N3；温度是分子热运动平均动能的标志，故三者分子热运动的平均动能相同，但水蒸气的分子势能更大，内能包括分子势能和分子热运动动能，故内能不相同，水蒸气的内能比水大，B、C正确，A、D错误。 10.(多选)设有甲、乙两分子，如图，甲固定在O点，r0为其与平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子间的作用力作用下由距甲0.5r0处开始向右沿x轴正方向运动，则(　　) A.乙分子的加速度一直减小 B.乙分子到达r0处时速度最大 C.分子间作用力对乙一直做正功，分子势能减小 D.乙分子在r0处时，分子势能最小 答案　BD 解析　由分子间作用力随分子间距离的变化规律可知0.5r0处到r0处，分子间作用力表现为斥力，斥力减小，乙分子的加速度也就减小，从r0处到无穷远处，分子间作用力表现为引力，引力先增大后减小，乙分子的加速度先增大后减小，A错误；从0.5r0处到r0处乙分子受到向右的斥力，做向右的加速运动，通过r0处后受到向左的引力，做向右的减速运动，在r0处加速度a=0，速度最大，B正确；从0.5r0到r0处分子的斥力做正功，分子势能减小，通过r0后，分子的引力做负功，分子势能增大，故乙分子在r0处的分子势能最小，C错误，D正确。 11.(多选)(2022·浙江省精诚联盟高二联考)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　ACD 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。 (8分) 12.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的-x0和x0处由静止释放，如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处分子势能为零，下列说法正确的是(　　) A.A、B间距离为x1时分子力为零 B.A、B间距离为2(x1-x0)时分子力为零 C.刚释放时A、B系统的分子势能为m D.A、B间分子势能最小值为m-m 答案　D 解析　由题图乙可知，B分子在x0~x1过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为2x1，故A、B错误；由题图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为v2，在无穷远处的总动能为2×m=m，由题意可知，无穷远处的分子势能为0，则能量守恒可知，刚释放时A、B系统的分子势能为m，故C错误；由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为Epmin=m-2×m=m-m，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $