人教版 选择性必修第三册 第一章 4 分子动能和分子势能（67张PPT）

(共67张PPT)
4　分子动能和分子势能
第一章　分子动理论
1.知道温度是分子平均动能的标志.
2.明确分子势能与分子间距离的关系.
3.理解内能的概念及其决定因素.
【学习目标】
【内容索引】
梳理教材
夯实基础
探究重点
提升素养
课时
对点练
随堂演练
逐点落实
SHULIJIAOCAI　 HANGSHIJICHU
梳理教材　夯实基础
1
一、分子动能
1.分子动能：分子由于永不停息地做 而具有的能量.
2.分子的平均动能
所有分子热运动动能的 .
3.物体的 是它的分子热运动的平均动能的标志.
无规则运动
平均值
温度
二、分子势能
1.分子势能：由分子间的 决定的能.
2.分子势能Ep随分子间距离r变化的情况如图1所示.
当r＝ 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 有关.
(2)微观上：分子势能的大小与分子之间的 有关.
相对位置
r0
体积
距离
图1
三、物体的内能
1.物体的内能：物体中 的热运动 与 的总和.任何物体都具有内能.
2.相关因素
(1)物体所含的分子总数由 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 、 、 共同决定，同时受物态变化的影响.
所有分子
动能
分子势能
物质的量
温度
体积
物质的量
温度
体积
1.判断下列说法的正误.
(1)温度反映了每个分子热运动的剧烈程度.(　　)
(2)温度是分子平均动能的标志.(　　)
(3)分子的势能是由分子间相对位置决定的能量，随分子间距的变化而变化.(　　)
(4)温度高的物体内能大.(　　)
即学即用
×
√
×
√
2.(1)1千克10 ℃的水比10千克2 ℃的铁的分子的平均动能____.
(2)质量和体积一定的同种气体，温度高时气体的内能___.
返回
大
大
TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG
探究重点　提升素养
2
导学探究
一、分子动能
(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？
答案　分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能.
(2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？
答案　温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的.所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变.
(3)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗？
答案　不是.分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关.
知识深化
1.单个分子的动能
(1)定义：组成物体的每个分子都在不停地做无规则运动，因此分子具有动能.
(2)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可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义.
2.分子的平均动能
(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值.
(2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志.温度升高的物体，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的平均动能一定是增加的.
3.物体内分子的总动能
物体内分子的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它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.
例1　关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是
A.某物体的温度为0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零
B.温度是分子热运动平均动能的标志
C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大
D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高
√
解析　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做无规则运动，A错误；
温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高的物体，分子的平均动能越大，但由于分子的质量不一定相同，则分子平均速率不一定大，B正确，C错误；
物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D错误.
例2　(2020·盐城市伍佑中学高二月考)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.两种气体的分子平均速率一定相等
√
解析　温度是分子平均动能的标志，温度相同的氧气和氢气，分子的平均动能相同，但并不意味着分子平均速率相同，也不说明每个分子的动能和速率大小关系.故C正确，A、B、D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
二、分子势能
导学探究
(1)功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？
答案　分子力做功对应分子势能的变化.
(2)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中，分子势能如何变化？
答案　分子势能先减小后增大.
知识深化
1.分子力、分子势能与分子间距离的关系(如图2所示)
图2
分子间距离r r＝r0 r>r0 r分子力F 等于零 表现为引力 表现为斥力
分子力做 功W 分子间距增大时，分子力做负功 分子间距减小时，分子力做负功
分子势能Ep 最小 随分子间距的增大而增大 随分子间距的减小而增大
2.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.
3.分子势能的影响因素
(1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关.
(2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的.
例3　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变化关系的图线是
√
解析　当rr0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大；当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小，故选项B正确.
三、内能
导学探究
(1)结合影响分子动能和分子势能的因素，从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些？
答案　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.
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.
(2)物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？
答案　物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者之间没有必然联系.组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零.
知识深化
1.内能的决定因素
(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响.
(2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定.
2.温度、内能和热量的比较
(1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志.
(2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.
(3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少.
3.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 4.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.
例4　下列关于物体内能的说法正确的是
A.一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能
B.物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和叫作物体的内能
C.当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化
D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大
√
解析　内能是物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和，A错误，B正确；
机械能与内能是两种不同形式的能，物体的机械能发生变化，内能不一定变化，C错误；
温度高的物体比温度低的物体的分子平均动能大，但内能不一定大，D错误.
返回
SUITANGYANLIAN　 ZHUDIANLUOSHI
随堂演练　逐点落实
3
1.(分子动能)对不同的物体而言，下列说法中正确的是
A.高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大
B.高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能
C.高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速
率大
D.高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运
动的速率
1
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4
√
解析　温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物质分子的质量不同，所以动能大的速率不一定大，故A正确，C错误；
根据单个分子的速率、动能讨论温度是没有意义的，因为温度是大量分子表现出的宏观规律，故B、D错误.
1
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2.(分子力和分子势能)(2020·山东高二月考)分子力F与分子间距离r的关系如图3所示，曲线与横轴交点的坐标为r0，两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近.在此过程中，下列说法错误的是
A.r＝r0时，分子势能最小
B.r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，分子势能减小
C.r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，分子势能减小
D.r＞r0阶段，F先增大后减小
1
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4
图3
√
解析　在r＞r0阶段，分子靠近r0，分子力F做正功，分子动能增加，分子势能减小；在r＜r0阶段，当r减小时，分子力F做负功，分子动能减小，分子势能增大，所以当r＝r0时，分子动能最大，分子势能最小，故A、B正确，C错误；
根据分子F－r图像知，在r＞r0阶段，分子靠近r0，
F先增大后减小，故D正确.
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3.(分子力和分子势能)(2021·安庆市高二检测)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.先是分子力做正功，然后乙克服分子力做功，分子势能先减小后增大
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√
解析　甲和乙相距较远时，此时分子力为零，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，分子力合力为引力，分子力做正功，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，分子力合力为斥力，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.
1
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4
4.(内能)关于物体的内能，下列说法中正确的是
A.机械能可以为零，但内能永远不为零
B.温度相同、质量相同的物体具有相同的内能
C.温度越高，物体的内能越大
D.0 ℃的冰的内能与等质量的0 ℃的水的内能相等
返回
解析　机械能是宏观能量，可以为零，而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，物体的内能永不为零，A项正确；
物体的内能与物质的量、温度和体积及物态有关，B、C、D错误.
1
2
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4
√
KE SHI DUI DIAN LIAN
课时对点练
4
考点一　分子动能
1.(2020·江苏省南通一中高二期中)物体在粗糙的水平面上向前滑动，动能逐渐减小，温度逐渐升高，在这个过程中，下列说法中正确的是
A.物体每个分子的动能都在增大
B.物体分子的平均动能不断减小
C.物体分子的平均动能不断增大
D.物体每个分子的动能都在不断减小
基础对点练
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解析　温度是物体分子热运动平均动能的标志，则当物体的温度升高时，物体分子的平均动能不断增大，但并非每个分子的动能都变大，故选项C正确，A、B、D错误.
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2.(2020·苏州市高新区一中高二下期中)关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是
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.物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大
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
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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，所以物体运动速度大小，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，温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子热运动的动能都增大，故B正确，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.
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3.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是
A.气体分子间的作用力增大
B.气体分子的平均速率增大
C.气体分子的平均动能减小
D.气体分子的平均动能不变
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解析　气泡在上升的过程中，内部气体温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，体积增大，气体分子间的作用力减小，故D正确.
考点二　分子势能
4.(2020·江苏徐州一中高二月考)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
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解析　当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力可能先增大后减小，也可能一直减小，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.
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5.(2021·江苏南通高二月考)两分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图1所示.若将甲分子固定在坐标原点O，乙分子从a点处由静止释放，在它向甲分子靠近的过程中，下列说法正确的是
A.乙分子将一直做加速运动
B.在r>r0阶段，乙分子的速度先增大后减小
C.当乙分子到达r0位置时，其加速度最大
D.在r>r0阶段，两分子的势能一直减小
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图1
解析　a点处分子力表现为引力，故乙分子将加速运动，到达r0处时，分子力为零，加速度为零，速度最大，在r>r0过程中，分子力做正功，速度增大，分子势能减小，之后分子力表现为斥力，乙分子做减速运动，故D正确，A、B、C错误.
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6.(2020·江苏省徐州一中高二月考)关于分子势能的下列说法中，正确的是
A.当分子距离为r0(分子引力与分子斥力大小相等的位置)时分子势能最大
B.当分子距离为r0时分子势能最小，但不一定为零
C.当分子距离为r0时，由于分子力为零，所以分子势能为零
D.分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，
分子势能不变
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解析　设分子距离为r.当r＞r0时，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当r＜r0时，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当r＝r0时，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为r0时分子势能最小，但不一定为零，故A、C错误，B正确.
分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能先变小后变大，选项D错误.
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7.(2020·启东中学高二开学考试)如图2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r1时，分子间的作用力表现为斥力
C.当r等于r2时，分子间的作用力最大
D.在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
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图2
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解析　由题图可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离，分子间的作用力为零，故C错误；
当0＜r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，当r＞r2时，分子间的作用力表现为引力，故A错误，B正确；
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在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力表现为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，故D错误.
8.(2020·江苏省苏州实验中学高二期中)如图3所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间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，现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的分子力和分子势能都增大的阶段是
A.从a到b B.从b到c
C.从b至d D.从c到d
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图3
解析　根据分子力做功与分子势能的关系，分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加，故D选项正确.
考点三　物体的内能
9.下列说法正确的是
A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变
B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的
内能增大
C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大
于物体B的内能
D.A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平
均速率也可能不同
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解析　温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误；
两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但分子的平均速率可能不同，故D项正确；
有热量从A传到B，只能说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能等因素，故C项错误；
机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，故B项错误.
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10.(2020·江苏省镇江中学高二月考)关于物体的内能，下列叙述中正确的是
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.内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同
D.物体的内能与物体的物态和分子数无关
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解析　温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能大小，故A错误；
由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能不可能为零，故B正确；
内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，故C错误；
物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故D错误.
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11.关于物体的内能，以下说法正确的是
A.箱子运动的速度减小，其内能也减小
B.密封良好的篮球的容积不变，内部气体的温度降低时，其气体的内能
将减小
C.物体的温度和体积均发生变化，其内能一定变化
D.对于一些特殊的物体，可以没有内能
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解析　物体的内能与物体的机械运动无关，故A错误；
当气体的体积不变而温度降低时，气体的分子势能不变，分子的平均动能减小，气体的内能减小，故B正确；
物体的温度和体积均发生变化时，物体内的分子势能和分子的平均动能都发生变化，其内能可能不变，故C错误；
任何物体都有内能，故D错误.
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12.(2021·江苏省公道中学高二月考)关于机械能和内能，下列说法中正确的是
A.机械能大的物体，其内能一定很大
B.物体的机械能损失时，内能却可以增加
C.物体的内能损失时，机械能必然减小
D.物体的内能为零时，机械能可以不为零
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能力综合练
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解析　机械能大的物体其内能不一定大，机械能损失时，其内能可能增大、不变或减小，故A错误，B正确；
物体具有机械能的大小与物体内能的大小无直接关系，物体的内能损失时，机械能可能增大、不变或减小，故C错误；
由分子动理论知，物体的内能不能为零，机械能可以为零也可以不为零，故D错误.
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13.(2021·南京市第十三中学高二期末)如图4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x的关系如图所示.若两分子所具有的总能量为零，则下列说法中正确的是
A.乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大
B.乙分子在Q点(x＝x1)时，分子力为零
C.乙分子从P点到Q点过程中，分子力做正功
D.乙分子从P点到Q点过程中，分子力增大
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图4
解析　乙分子在P点(x＝x2)时，分子势能最小，则所受分子力为零，加速度为零，选项A、B错误；
乙分子从P点到Q点过程中，分子势能增加，则分子力做负功，选项C错误；
乙分子从P点到Q点过程中，分子力表现为斥力，随分子距离的减小分子力增大，选项D正确.
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14.(2021·江苏淮安高二月考)图5中甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像.由图像判断以下说法中正确的是
A.当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零
B.当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大
C.当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而减小
D.当分子间距离r图5
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√
解析　当分子间距离为r0时，分子力为0，分子势能最小，但不为0，所以A错误；
当分子间距离r>r0时，由题图可知，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，所以B错误；
当分子间距离r>r0时，分子力为引力，分子间距离增大时，分子引力做负功，则分子势能随分子间距离的增大而增大，所以C错误；
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当分子间距离r15.(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水哪个内能多？
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答案　见解析
解析　两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则
1 kg的80 ℃的水的内能多.
(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水哪个内能多？
答案　见解析
解析　1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多.
(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？
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答案　见解析
解析　虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多.
(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气哪个内能多？
答案　见解析
解析　它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水的分子势能大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多.
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