1.4分子动能和分子势能 知识解读 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本高中物理讲义聚焦分子动能、分子势能及物体的内能三大核心知识点，系统梳理分子动能与温度的微观关联，分子势能与分子间距（体积）的关系，最终构建内能由分子动能和势能总和决定的知识框架，形成从微观到宏观的学习支架。 资料通过典例（如高原食品袋鼓胀分析）和变式题强化科学推理，对比内能与机械能培养能量观念，随堂检测覆盖多情境。课中助力教师引导学生构建模型，课后帮助学生查漏补缺，提升物理观念与科学思维能力。

1.4分子动能和分子势能（知识解读）（原卷版） •知识点1 分子动能 •知识点2 分子势能 •知识点3 物体的内能 •作业 随堂检测 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。 注意：（1）温度是分子平均动能的唯一标志。温度越高，分子平均动能越大，同样的，分子平均动能越大，也能说明温度越高。 （2）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。 （3）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是不同的，所以单个分子的动能没有意义。 （4）温度增大，分子平均动能增大，而不是每一个分子的动能都要增大，分子的运动具有不确定性，对于单个分子而言，其运动情况是随机的。但整体来看，温度升高时，所有分子的平均动能是增大的。 【典例1】（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．在10℃时，氧气分子的平均速率为，氢气分子的平均速率为，则 B．物体的内能增大时，分子的平均动能一定增大，温度一定升高 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 D．质量相同时，100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能 【变式1-1】将密封包装的食品带入高原山区，随着海拔升高，气温降低，发现食品袋明显鼓胀。下列说法中正确的是（     ） A．袋内每个气体分子的动能都减小 B．食品袋鼓起，说明气体分子间存在斥力 C．食品袋内气体的体积是所有气体分子的体积之和 D．气体分子单位时间内对袋内壁单位面积的撞击次数减少 【变式1-2】关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．扩散现象是由于对流、重力等外界作用引起的 B．分子势能的大小由分子间的相对位置决定 C．液体温度越低、悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动越明显 D．做加速运动的物体，其分子热运动的平均动能会增大 【变式1-3】（多选）一装满氧气的钢瓶置于桌面上，当温度升高时，下列说法正确的是（   ） A．瓶内每个氧气分子的动能都增加 B．瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数增加 C．瓶内氧气的内能增大 D．氧气对外界做正功 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如图所示 （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。 4、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。 注意：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；但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关；同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)，有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)；例如，0 ℃的水结成0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了。 【典例2】如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下沿轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值为，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（    ） A．乙分子在时，加速度最大 B．乙分子在时，其动能最大 C．乙分子在时，动能大于 D．甲、乙分子的最小距离一定等于 【变式2-1】下列分子势能一定减小的情况是（　　） A．分子间距离减小时 B．分子间表现为斥力且分子间距离增大时 C．分子动能增大时 D．分子间作用力做负功时 【变式2-2】（多选）分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示（取无穷远处分子势能）。若甲分子固定于坐标原点O，乙分子从某处（分子间的距离大于r0小于10 r0）由静止释放，在分子力的作用下沿r正半轴靠近甲的过程中（　　） A．乙分子在靠近甲分子的过程中受到分子力逐渐增大 B．乙分子在靠近甲分子的过程中受到分子力先减小后增大 C．当乙分子距甲分子为时，乙分子的速度最大 D．当乙分子距甲分子为时，系统的分子势能最小 【变式2-3】图甲和图乙中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分子之间的距离r变化的规律，r0为平衡位置。 则曲线I描述的是____________、曲线II描述的是____________、曲线III描述的是____________。（选填字母） A．分子间引力和斥力的合力随r的变化规律        B．分子间斥力随r的变化规律 C．分子间引力随r的变化规律                     D．分子势能随r的变化规律 E．分子动能随r的变化规律 知识点3 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）在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离； （2）在宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积。 4、内能与机械能的区别和联系 项目 内能 机械能 定义 物体内所有分子热运动动能与分子势能之和 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称 决定 由物体内部状态决定 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关 量值 任何物体都有内能 可以为零 测量 无法测量 可以测量 本质 微观分子的运动和相互作用的结果 宏观物体的运动和相互作用的结果 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力或弹性势能 能量存在原因 由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定 由物体做机械运动和物体形变或与地球的相对位置决定 影响因素 物质的量、物体的温度和体积及物态 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度或弹性形变) 是否为零 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 5、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。 注意：（1）内能是从微观层面描述物体的能量状态，因为分子总是在做无规则的热运动（绝对零度无法实现），所以物体的内能不可能为零。机械能是从宏观层面描述物体的能量状态，是势能和动能的总和，是可以为零的。 （2）物体的内能和机械能没有必然的联系，内能大的物体机械能不一定大，机械能大的物体内能不一定大。 （3）温度是分子平均动能的标志，而不是分子平均速率的标志，它与单个分子的动能及物体的动能无任何关系。 （4）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，与物体宏观有序的运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 【典例3】下列说法中正确的是（　　） A．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中其内能一定减少 B．物体的温度在升高过程中其内部每一个分子的分子动能都会变大 C．液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的 D．理想气体内部存在的压强是由于气体分子间存在的相互斥力而产生的 【变式3-1】关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．扩散现象的成因是分子间存在斥力 B．相同质量的物体内能一定相同 C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著 D．若分子势能随着分子间距离增大而增大，则分子间作用力的合力表现为引力 【变式3-2】（多选）关于物体的内能，以下说法正确的是（　　） A．物体中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 B．高温物体的内能一定大于低温物体的内能 C．体积大的物体的内能一定大于体积小的物体的内能 D．温度低的物体的内能可以大于温度高的物体的内能 【变式3-3】物体内能的相关因素 （1）物体所含的分子总数由___________决定（填“温度”或“物质的量”或“体积”）； （2）分子热运动的平均动能与___________有关（填“温度”或“物质的量”或“体积”）； （3）分子势能与物体的___________有关（填“温度”或“物质的量”或“体积”）； 1．关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（　　） A．炒菜时我们看到的烟气，是由于油烟颗粒在做布朗运动 B．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小 C．在使两个分子间的距离由很远（r>10-9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 2．如图为广安市某日的天气预报，日出后气温逐渐升高，日落后气温逐渐降低，则（　　） A．从05时到17时，空气分子中速率较大的分子数量占总分子数量的比例变大 B．从05时到17时，空气中所有分子的运动速率都逐渐增大 C．从05时到17时，空气分子的平均动能逐渐减小 D．随着温度的升高，露珠汽化为水蒸气的过程中分子势能减小 3．关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是（　　） A．液体分子的无规则运动称为布朗运动 B．物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大 C．物体的温度升高，物体内分子势能一定增大 D．物体从外界吸收热量，其温度一定升高 4．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，状态①的温度比状态②的温度高 B．图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等 C．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子势能不断减小 D．图丙中分子间作用力与分子间距的关系图中，阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关 5．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 6．下列说法正确的是（    ） A．气体压强仅与温度有关 B．水和酒精混合后总体积变小说明液体分子间存在分子引力 C．当分子之间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 D．布朗运动就是液体分子的运动 7．如图所示为分子势能随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时为零。现有甲、乙两分子，将甲分子固定于O点，若仅考虑这两个分子间的作用，下列说法中正确的是（　　） A．当乙分子位于处时，分子间没有相互作用力 B．将乙分子从处由静止释放，它们将相互靠近 C．将乙分子从处由静止释放，当时乙分子的动能为 D．将乙分子从处由静止释放，乙分子可到达处 8．（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 9．（多选）分子间同时存在着引力和斥力，分子间作用力F随分子间距r的变化规律如图所示。已知分子势能与分子力及分子间距有关，若规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。现将其中的一个分子固定，另一个分子从无穷远处逐渐靠近，下列说法正确的是（　　） A．从无穷远移动到间距为的过程中，分子力做正功，分子势能减少 B．从无穷远移动到间距为的过程中，分子引力减小，分子斥力增大 C．从间距为移动到间距为的过程中，分子引力和分子斥力均增大，但分子斥力增大的快 D．从间距为移动到间距为的过程中，分子力减小，分子势能增加 10．（多选）下列关于分子动理论知识，说法正确的是（　　） A．图甲中茶叶蛋的蛋清呈灰黑色，原因是酱油的色素分子通过布朗运动到了蛋清中 B．图乙为封闭容器内气体分子运动的示意图，若瓶内气体温度升高，则每个气体分子的动能都增加 C．图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高 D．图丁为分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系图线，其中①表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线，②表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线 11．（多选）分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动反映了固体分子的无规则运动 B．分子势能随着分子间距离的增大可能减小 C．气体分子速率分布规律为“中间多，两头少”的正态分布 D．单位时间内，气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小 12．（多选）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，与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。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．乙分子若从P点运动到点，乙的分子力逐渐变大 B．乙分子在P点时，其动能为E0 C．乙分子在Q点时，处于平衡状态 D．乙分子的运动范围为 13．今年“五一”小长假，很多人去公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于________现象，表明分子在不停地做无规则运动；炭火烤肉是通过________的方式增大肉的内能（选填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将________能转化为内能。 14．关于物质规律的三幅图像，回答下列问题： 从甲图看出范围内，随着的增大，分子势能与分子力均______（填“增大”或“减小”）。 从乙图看出晶体在熔化过程中______固定的熔点，而非晶体在熔化过程中______固定的熔点（填“有”或“没有”）。从丙图看出，在一定的温度下，气体分子的速率分布是确定的，呈现______的分布规律（填“两头多、中间少”或“中间多、两头少”）。 15．一个边长为的立方体中有个理想气体的气体分子，每个气体分子质量为，已知气体分子的平均动能（为玻尔兹曼常量），在温度为时，回答下列问题： (1)假设气体分子与立方体容器发生的碰撞均为弹性碰撞，求单个分子对容器器壁发生碰撞时，对容器的作用力大小以及求出气体压强； (2)若此容器以水平速度匀速运动，某时刻突然停止下来，求该容器中气体温度变化。（不与外界发生热交换） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4分子动能和分子势能（知识解读）（解析版） •知识点1 分子动能 •知识点2 分子势能 •知识点3 物体的内能 •作业 随堂检测 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。 注意：（1）温度是分子平均动能的唯一标志。温度越高，分子平均动能越大，同样的，分子平均动能越大，也能说明温度越高。 （2）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。 （3）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是不同的，所以单个分子的动能没有意义。 （4）温度增大，分子平均动能增大，而不是每一个分子的动能都要增大，分子的运动具有不确定性，对于单个分子而言，其运动情况是随机的。但整体来看，温度升高时，所有分子的平均动能是增大的。 【典例1】（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．在10℃时，氧气分子的平均速率为，氢气分子的平均速率为，则 B．物体的内能增大时，分子的平均动能一定增大，温度一定升高 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 D．质量相同时，100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能 【答案】AD 【详解】A．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均动能相同，由于分子的质量不同，根据可知，，故A正确； B．物体内能是分子总动能与分子势能之和，内能增大可能仅由分子势能增大导致，分子平均动能不变、温度不变（例如冰熔化吸热，内能增大但温度不变），故B错误； C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故C错误； D．质量相同时，水吸热汽化为水蒸气，该过程温度不变，内能增大，所以100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能，故D正确。 故选AD。 【变式1-1】将密封包装的食品带入高原山区，随着海拔升高，气温降低，发现食品袋明显鼓胀。下列说法中正确的是（     ） A．袋内每个气体分子的动能都减小 B．食品袋鼓起，说明气体分子间存在斥力 C．食品袋内气体的体积是所有气体分子的体积之和 D．气体分子单位时间内对袋内壁单位面积的撞击次数减少 【答案】D 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，气温降低仅说明袋内气体分子的平均动能减小，部分分子的动能可能增大，并非每个分子动能都减小，故A错误； B．食品袋鼓起是因为袋内气体压强大于外界大气压，由内外压强差导致；气体分子间距离远大于分子本身尺度，分子间斥力可忽略，故B错误； C．气体分子间间距远大于分子直径，气体体积是气体所能充满的容器的容积，远大于所有气体分子的体积之和，故C错误； D．袋内气体体积增大，单位体积内的分子数（分子数密度）减小，同时温度降低导致分子平均速率减小，因此气体分子单位时间内对袋内壁单位面积的撞击次数减少，故D正确。 故选D。 【变式1-2】关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．扩散现象是由于对流、重力等外界作用引起的 B．分子势能的大小由分子间的相对位置决定 C．液体温度越低、悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动越明显 D．做加速运动的物体，其分子热运动的平均动能会增大 【答案】B 【详解】A．扩散现象的本质是分子的无规则热运动，即使没有对流、重力等外界作用也能发生，故A错误； B．分子势能由分子间相互作用产生，其大小仅由分子间的相对位置决定，故B正确； C．布朗运动的剧烈程度满足：温度越高、悬浮颗粒越小，布朗运动越明显，温度越低、颗粒越大时布朗运动越弱，故C错误； D．分子热运动的平均动能仅与温度有关，和物体宏观的机械运动速度无关，故D错误。 故选B。 【变式1-3】（多选）一装满氧气的钢瓶置于桌面上，当温度升高时，下列说法正确的是（   ） A．瓶内每个氧气分子的动能都增加 B．瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数增加 C．瓶内氧气的内能增大 D．氧气对外界做正功 【答案】BC 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，但不是每个分子的动能都增加，A错误； B．分子平均速率增大，故单位时间内单位面积上碰撞的分子数增加，B正确； C．氧气的内能是所有分子动能与势能的总和，钢瓶内氧气为理想气体（分子势能可忽略），温度升高时分子平均动能增大，内能增大，C正确； D．钢瓶的体积不会变化，没有做功，D错误。 故选BC。 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如图所示 （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。 4、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。 注意：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；但不能理解为物体体积越大，分子势能就越大，因为分子势能除了与物体的体积有关外，还与物态有关；同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)，有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)；例如，0 ℃的水结成0 ℃的冰后，体积变大，但分子势能却减小了。 【典例2】如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下沿轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值为，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（    ） A．乙分子在时，加速度最大 B．乙分子在时，其动能最大 C．乙分子在时，动能大于 D．甲、乙分子的最小距离一定等于 【答案】D 【详解】A．图像的斜率反映分子间作用力，即 由图可知，乙分子在时，甲、乙两分子的分子势能最小，此时分子势能曲线的斜率为零，即分子力为零，根据牛顿第二定律可知 乙分子的加速度，故A错误； BC．乙分子仅在分子力作用下运动，机械能守恒。由题意知总能量 当分子势能 最小时，乙分子动能最大，故乙分子在时，其动能最大，满足 解得乙分子在时，动能，故BC错误； D．乙分子从处静止释放，在分子引力作用下向轴负方向加速运动，过后受分子斥力作用减速运动。当动能减为零时，分子间距离最小。由可知，当时， 由图可知，对应的位置是，所以甲、乙分子的最小距离一定等于 ，故D正确。 故选D。 【变式2-1】下列分子势能一定减小的情况是（　　） A．分子间距离减小时 B．分子间表现为斥力且分子间距离增大时 C．分子动能增大时 D．分子间作用力做负功时 【答案】B 【详解】A．分子间距离在大于平衡距离且分子间距离减小时，分子势能减小；分子间距离在小于平衡距离且分子间距离减小时，分子势能增加，故A错误； B．分子间表现为斥力时，分子间距离在小于平衡距离，分子间距离增大，分子势能减小，故B正确； C．分子动能增大时，可能是由于其余分子的碰撞，分子势能不一定减小，故C错误； D．分子间作用力做负功时，分子势能一定增加，故D错误。 故选B。 【变式2-2】（多选）分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示（取无穷远处分子势能）。若甲分子固定于坐标原点O，乙分子从某处（分子间的距离大于r0小于10 r0）由静止释放，在分子力的作用下沿r正半轴靠近甲的过程中（　　） A．乙分子在靠近甲分子的过程中受到分子力逐渐增大 B．乙分子在靠近甲分子的过程中受到分子力先减小后增大 C．当乙分子距甲分子为时，乙分子的速度最大 D．当乙分子距甲分子为时，系统的分子势能最小 【答案】CD 【详解】AB．当分子之间的距离时，分子力表现为引力； 当乙分子距甲分子为时，两个分子之间的作用力几乎等于0； 当乙分子距甲分子为时，两个分子之间的作用力等于0； 若乙分子从10 r0向 r0靠近甲分子的过程中，引力先增大后减小当小于 r0，分子力又会增大，A、B错误； C．当分子之间的距离时，分子力表现为引力，乙分子在靠近甲分子的过程中，分子的速度增大； 当分子之间的距离时，分子力表现为斥力，乙分子在靠近甲分子的过程中，分子的速度减小； 当乙分子距甲分子为时，乙分子的速度最大，C正确； D．当分子之间的距离时，分子力表现为引力，乙分子在靠近甲分子的过程中，引力对乙分子做正功，系统的分子势能减小； 当分子之间的距离时，分子力表现为斥力，乙分子在靠近甲分子的过程中，斥力对乙分子做负功，系统的分子势能增大； 当乙分子距甲分子为时，系统的分子势能最小。D正确。 故选CD。 【变式2-3】图甲和图乙中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分子之间的距离r变化的规律，r0为平衡位置。 则曲线I描述的是____________、曲线II描述的是____________、曲线III描述的是____________。（选填字母） A．分子间引力和斥力的合力随r的变化规律        B．分子间斥力随r的变化规律 C．分子间引力随r的变化规律                    D．分子势能随r的变化规律 E．分子动能随r的变化规律 【答案】 D B C 【详解】[1]根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小可知，曲线I描述的是分子势能随r的变化规律； 故选D。 [2]根据分子之间斥力和引力都随分子之间距离的增大而减小，但斥力较引力变化快，故曲线II描述的是分子间斥力随r的变化规律； 故选B。 [3]曲线III描述的是分子间引力随r的变化规律。 故选C。 知识点3 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）在微观上，物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离； （2）在宏观上，物体的内能取决于物体所含物质的多少、温度和体积。 4、内能与机械能的区别和联系 项目 内能 机械能 定义 物体内所有分子热运动动能与分子势能之和 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称 决定 由物体内部状态决定 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关 量值 任何物体都有内能 可以为零 测量 无法测量 可以测量 本质 微观分子的运动和相互作用的结果 宏观物体的运动和相互作用的结果 对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动 能量常见形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力或弹性势能 能量存在原因 由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定 由物体做机械运动和物体形变或与地球的相对位置决定 影响因素 物质的量、物体的温度和体积及物态 物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度或弹性形变) 是否为零 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 5、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。 注意：（1）内能是从微观层面描述物体的能量状态，因为分子总是在做无规则的热运动（绝对零度无法实现），所以物体的内能不可能为零。机械能是从宏观层面描述物体的能量状态，是势能和动能的总和，是可以为零的。 （2）物体的内能和机械能没有必然的联系，内能大的物体机械能不一定大，机械能大的物体内能不一定大。 （3）温度是分子平均动能的标志，而不是分子平均速率的标志，它与单个分子的动能及物体的动能无任何关系。 （4）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，与物体宏观有序的运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。 【典例3】下列说法中正确的是（　　） A．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中其内能一定减少 B．物体的温度在升高过程中其内部每一个分子的分子动能都会变大 C．液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的 D．理想气体内部存在的压强是由于气体分子间存在的相互斥力而产生的 【答案】C 【详解】A．理想气体内能仅由温度决定，等温膨胀时温度不变，内能不变，故A错误； B．温度升高是分子平均动能增大，并非每个分子动能都增加，故B错误； C．布朗运动是液体分子无规则撞击悬浮微粒的表现，故C正确； D．理想气体压强由分子碰撞容器壁产生，分子间作用力忽略不计，故D错误。 故选C。 【变式3-1】关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．扩散现象的成因是分子间存在斥力 B．相同质量的物体内能一定相同 C．悬浮颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体分子越多，布朗运动越显著 D．若分子势能随着分子间距离增大而增大，则分子间作用力的合力表现为引力 【答案】D 【详解】A．扩散现象是分子无规则热运动的宏观表现，与分子间斥力无直接因果关系，故A错误； B．内能由质量、温度、物质种类及物态共同决定，质量相同但温度或状态不同的物体内能可能不同，故B错误； C．布朗运动的显著程度与悬浮颗粒大小有关，颗粒越小，液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越显著，故C错误； D．当分子势能随分子间距离增大而增大时，说明分子间距离处于平衡位置（）到无穷大的区间，此时分子间作用力的合力表现为引力，故D正确。 故选D。 【变式3-2】（多选）关于物体的内能，以下说法正确的是（　　） A．物体中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 B．高温物体的内能一定大于低温物体的内能 C．体积大的物体的内能一定大于体积小的物体的内能 D．温度低的物体的内能可以大于温度高的物体的内能 【答案】AD 【详解】A．内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能，故A正确； BCD．物体的内能除与温度有关外，还与物体的物态、物质的量、物体的体积有关，温度高的物体的内能可能大于、小于或等于温度低的物体的内能，体积大的物体的内能可能大于、小于或等于体积小的物体的内能，故BC错误，D正确。 故选AD。 【变式3-3】物体内能的相关因素 （1）物体所含的分子总数由___________决定（填“温度”或“物质的量”或“体积”）； （2）分子热运动的平均动能与___________有关（填“温度”或“物质的量”或“体积”）； （3）分子势能与物体的___________有关（填“温度”或“物质的量”或“体积”）； 【答案】 物质的量 温度 体积 【详解】（1）[1]1mol物质中含有阿伏伽德罗常数个分子，所以物体所含的分子总数由物质的量决定； （2）[2]分子热运动的平均动能与温度有关，温度越高，分子的平均动能越大； （3）[3]分子势能与分子间的距离有关，则分子势能与物体的体积有关。 1．关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（　　） A．炒菜时我们看到的烟气，是由于油烟颗粒在做布朗运动 B．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小 C．在使两个分子间的距离由很远（r>10-9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 【答案】B 【详解】A．炒菜时的烟气颗粒较大，其运动主要由气流引起，并非布朗运动，布朗运动需显微镜观察，故A错误； B．0℃水结冰时体积膨胀，温度不变则分子平均动能不变，但放热导致内能减少，故分子势能减小，故B正确； C．分子间距由很远减小时，分子力先增大（引力阶段）后减小（过平衡点）再增大（斥力阶段），分子势能先减小后增大，故C错误； D．内能是分子动能与势能的总和，故D错误。 故选B。 2．如图为广安市某日的天气预报，日出后气温逐渐升高，日落后气温逐渐降低，则（　　） A．从05时到17时，空气分子中速率较大的分子数量占总分子数量的比例变大 B．从05时到17时，空气中所有分子的运动速率都逐渐增大 C．从05时到17时，空气分子的平均动能逐渐减小 D．随着温度的升高，露珠汽化为水蒸气的过程中分子势能减小 【答案】A 【详解】A．从05时到17时，气温逐渐升高，所以空气分子中速率较大的分子数量占总分子数量的比例变大，故A正确； B．温度升高，分子的平均动能增大，但并不是所有分子的运动速率都逐渐增大，只是速率大的分子所占比例增加，故B错误； C．从05时到17时，气温逐渐升高，空气分子的平均动能应该逐渐增大，故C错误； D．随着温度的升高，露珠汽化为水蒸气的过程中，分子间距离增大，克服分子引力做功，分子势能增大，故D错误。 故选A。 3．关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是（　　） A．液体分子的无规则运动称为布朗运动 B．物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大 C．物体的温度升高，物体内分子势能一定增大 D．物体从外界吸收热量，其温度一定升高 【答案】B 【详解】A．布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，而是液体分子的运动的间接反映，故A错误； BC．温度是分子平均动能的标志，温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大，但是无法依据温度变化判定分子势能变化，故B正确，C错误； D．物体从外界吸收热量，其温度不一定升高。例如，晶体在熔化或液体在沸腾的过程中，会持续吸收热量，但温度保持不变，故D错误。 故选B。 4．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，状态①的温度比状态②的温度高 B．图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等 C．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子势能不断减小 D．图丙中分子间作用力与分子间距的关系图中，阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关 【答案】A 【详解】A．由图可知，①中速度大的分子占据比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，故A正确； B．由图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故B错误； C．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子间的作用力为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，故C错误； D．图丙中分子间作用力与分子间距的关系图中，阴影部分面积表示分子势能差值，虽然分子势能的大小与零势能点的选取有关，但分子势能的差值与零势能点的选择无关，故D错误。 故选A。 5．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 【详解】质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气，它们的物质的量相同，则它们的分子数是相同的。由于温度相同，所以100 ℃的水和100 ℃的水蒸气的分子平均动能相同，100 ℃的水变为100 ℃的水蒸气，需要吸收热量，所以它们的内能不相同，则分子势能不相同。 故选C。 6．下列说法正确的是（    ） A．气体压强仅与温度有关 B．水和酒精混合后总体积变小说明液体分子间存在分子引力 C．当分子之间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 D．布朗运动就是液体分子的运动 【答案】C 【详解】A．气体压强微观上由分子平均动能和分子数密度共同决定，宏观上满足理想气体状态方程，与温度、体积、物质的量均有关，并非仅与温度有关，故A错误； B．水和酒精混合后总体积变小，说明分子间存在间隙，与分子引力无关，故B错误； C．当分子间作用力表现为斥力时，减小分子间距离，斥力做负功，分子势能随分子间距离减小而增大，故C正确； D．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的宏观反映，不是液体分子本身的运动，故D错误。 故选C。 7．如图所示为分子势能随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时为零。现有甲、乙两分子，将甲分子固定于O点，若仅考虑这两个分子间的作用，下列说法中正确的是（　　） A．当乙分子位于处时，分子间没有相互作用力 B．将乙分子从处由静止释放，它们将相互靠近 C．将乙分子从处由静止释放，当时乙分子的动能为 D．将乙分子从处由静止释放，乙分子可到达处 【答案】C 【详解】A．由图可知，在处分子势能最小，分子力为零；但仍存在引力和斥力，故A错误； B．将乙分子从处由静止释放，由于分子力为零，所以不会相互靠近，故B错误； C．将乙分子从处由静止释放，根据能量守恒定律，总能量 当乙分子运动到处时，势能 动能，故C正确； D．根据能量守恒，乙分子运动到动能为零时，势能等于总能量。由图可知，势能为的位置不到。乙分子从释放，不能到达处，故D错误。 故选C。 8．（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 【答案】BD 【详解】AB．飞船壳体外表温度升高，说明分子的平均动能增大，但并非每个分子的动能均增大，故A错误，B正确； CD．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。 故选BD。 9．（多选）分子间同时存在着引力和斥力，分子间作用力F随分子间距r的变化规律如图所示。已知分子势能与分子力及分子间距有关，若规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。现将其中的一个分子固定，另一个分子从无穷远处逐渐靠近，下列说法正确的是（　　） A．从无穷远移动到间距为的过程中，分子力做正功，分子势能减少 B．从无穷远移动到间距为的过程中，分子引力减小，分子斥力增大 C．从间距为移动到间距为的过程中，分子引力和分子斥力均增大，但分子斥力增大的快 D．从间距为移动到间距为的过程中，分子力减小，分子势能增加 【答案】AC 【详解】AB．从无穷远移动到间距为的过程中，分子引力增大，分子斥力也增大，分子力表现为引力做正功，分子势能减少。故A正确，B错误； CD．从间距为移动到间距为的过程中，分子引力和分子斥力均增大，但分子斥力增大的快，分子力表现为引力且减小，做正功，分子势能减少。故C正确，D错误。 故选AC。 10．（多选）下列关于分子动理论知识，说法正确的是（　　） A．图甲中茶叶蛋的蛋清呈灰黑色，原因是酱油的色素分子通过布朗运动到了蛋清中 B．图乙为封闭容器内气体分子运动的示意图，若瓶内气体温度升高，则每个气体分子的动能都增加 C．图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高 D．图丁为分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系图线，其中①表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线，②表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线 【答案】CD 【详解】A．茶叶蛋蛋清呈灰黑色，是因为酱油中的色素分子发生扩散现象进入蛋清，布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动，并非分子的运动，A错误； B．温度是分子平均动能的标志，瓶内气体温度升高，气体分子的平均动能增加，但不是每个气体分子的动能都增加，B错误； C．由氧气分子在不同温度下的速率分布图像可知，温度越高，速率大的分子所占比例越大，状态③中速率大的分子所占比例比状态①、②大，所以状态③时的温度比状态①、②时都高，C正确； D．当分子间距离r=时，分子间作用力f=0，时分子间的作用力表现为引力，时分子间的作用力表现为斥力，当两个分子从无穷远处相互靠近的过程中，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，时分子势能最小，分子势能最小。在图丁中，①在r=时f=0，表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线；②在r=时达到最小值，表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线，D正确。 故选CD。 11．（多选）分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动反映了固体分子的无规则运动 B．分子势能随着分子间距离的增大可能减小 C．气体分子速率分布规律为“中间多，两头少”的正态分布 D．单位时间内，气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小 【答案】BC 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体/气体中的固体小颗粒的无规则运动，反映的是液体和气体分子的无规则运动，不是固体分子的无规则运动，故A错误； B．当分子间距（平衡位置间距）时，分子力表现为斥力，此时分子间距增大，斥力做正功，分子势能减小，因此分子势能随分子间距增大存在减小的可能，故B正确； C．气体分子速率遵循麦克斯韦分布规律，具有“中间多，两头少”的特征，故C正确； D．气体压强由两个微观因素共同决定，单位时间单位面积上的分子碰撞次数和分子平均碰撞动能（和温度正相关），若碰撞次数减少的同时温度升高，分子平均碰撞动能增大，气体压强可能不变甚至增大，并非一定减小，故D错误。 故选BC。 12．（多选）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，与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示。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．乙分子若从P点运动到点，乙的分子力逐渐变大 B．乙分子在P点时，其动能为E0 C．乙分子在Q点时，处于平衡状态 D．乙分子的运动范围为 【答案】ABD 【详解】A．乙分子在点时，势能最小，分子力为零，从P点运动到点，势能增大，动能减小，分子力为斥力，大小应不断增大，故A正确； B．乙分子在点时，势能为-E0，由于两分子的总能量为0，因此其动能为E0，故B正确； C．乙分子在点时，分子间的作用力的合力表现为斥力，不是处于平衡状态，故C错误； D．当乙分子靠近甲分子的过程中，运动到Q点时，速度减为零，因此乙分子的运动范围为，故D正确。 故选ABD。 13．今年“五一”小长假，很多人去公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于________现象，表明分子在不停地做无规则运动；炭火烤肉是通过________的方式增大肉的内能（选填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将________能转化为内能。 【答案】 扩散 热传递 化学 【详解】[1] [2] [3]烤肉时，香气四溢属于扩散现象，表明分子在不停地做无规则运动；炭火烤肉是通过热传递的方式增大肉的内能；木炭在燃烧过程中将化学能转化为内能。 14．关于物质规律的三幅图像，回答下列问题： 从甲图看出范围内，随着的增大，分子势能与分子力均______（填“增大”或“减小”）。 从乙图看出晶体在熔化过程中______固定的熔点，而非晶体在熔化过程中______固定的熔点（填“有”或“没有”）。从丙图看出，在一定的温度下，气体分子的速率分布是确定的，呈现______的分布规律（填“两头多、中间少”或“中间多、两头少”）。 【答案】 减小 有 没有 中间多、两头少 【详解】[1]从甲图看出，范围内，随着的增大，分子势能、分子力均减小。 [2][3][4]从乙图看出晶体在熔化过程中有固定的熔点，而非晶体在熔化过程中没有固定的熔点；从丙图看出，在一定的温度下，气体分子的速率分布是确定的，呈现“中间多、两头少”的分布规律。 15．一个边长为的立方体中有个理想气体的气体分子，每个气体分子质量为，已知气体分子的平均动能（为玻尔兹曼常量），在温度为时，回答下列问题： (1)假设气体分子与立方体容器发生的碰撞均为弹性碰撞，求单个分子对容器器壁发生碰撞时，对容器的作用力大小以及求出气体压强； (2)若此容器以水平速度匀速运动，某时刻突然停止下来，求该容器中气体温度变化。（不与外界发生热交换） 【详解】（1）假设气体分子在x、y、z三个方向上的速度为vx、vy、vz，根据题意有 取平均值，有 考虑一个分子在x方向上与容器碰撞的情况，分子从处出发，到达处后反弹，再回到处。一个完整周期的时间为 由动量定理有 解得 对于全部分子来说，因为其在三个方向上的运动概率相等，所以每个分子对x方向上的贡献都是三分之一，则单位面积的压强为，， 解得 （2）容器突然停止，其动能转化为气体的内能，有 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $