2018-2019学年人教版高中物理选修3-3第七章+分子动理论+第5节+Word版含解析

第5节　内能

1．物体的内能是指
A．物体的动能和分子势能的总和
B．物体的分子平均动能和分子势能的和
C．物体内所有分子的动能和分子势能的总和
D．物体的动能、势能以及物体内所有分子的动能和势能的总和
解析　物体的内能与机械能不同，内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，C正确。
答案　C
2．(多选)质量相同的氢气和氧气，温度相同，则
A．氧气的内能较大
B．氢气的内能较大
C．所有氢气分子和氧气分子的动能均相同
D．氢气分子的平均速率较大
解析　由于气体分子间的距离很大，气体分子间的相互作用力几乎等于零，氢气和氧气的分子势能相等，都近似等于零(规定分子相距无穷远时，分子势能为零)。所以可以认为气体的内能由分子平均动能和摩尔数来决定。因温度相同，故氢气和氧气的分子平均动能相同，对于质量相同的氢气和氧气来说，氢气的摩尔数较大，所以氢气内能较大，即B选项正确；又因温度只能反映分子平均动能的大小，不能反映单个分子的动能，所以，无论二者温度是否相同，分子的动能均有的大有的小，不可能出现所有分子的动能都相同的情况，即选项C错误；在二者分子平均动能相等的情况下，因氢分子质量小，所以平均速率较大，即D答案正确，故选B、D。
答案　BD
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　分子间作用力f的特点是：r＜r0时f为斥力，r＝r0时f＝0，r＞r0时f为引力；分子势能Ep的特点是r＝r0时Ep最小，因此只有B项正确。
答案　B
[限时45分钟，满分60分]
一、选择题(每小题4分，共40分)
1．分子间距离增大时，分子势能将
A．增大　　　　　　　　 B．减小
C．不变 D．不能确定
解析　分子势能的变化与分子力做功紧密联系。当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大。
(1)当r＞r0时，分子间的作用力为引力，当分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大。
(2)当r＜r0时，分子间的作用力为斥力，当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小。
经以上分析可知本题D选项正确。
答案　D
2．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是
A．温度高的物体内能不一定大，但分子的平均动能一定大
B．一定质量的物体在温度不变时，内能不变
C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
D．扩散现象说明分子间只存在斥力，不存在引力
解析　内能与物体的温度、体积及物质的量有关，所以温度高的物体内能不一定大，温度不变，内能不一定不变，但温度高，分子的平均动能一定大，A正确，B错误；布朗运动是悬浮微粒的运动，C错误；扩散现象不能说明分子间只存在斥力，不存在引力，D错误。
答案　A
3．关于物体的内能，以下说法正确的是
A．不同物体，温度相等，内能也相等
B．分子的势能增大，物体内能也增大
C．温度不变，分子平均动能不变，但内能可能变化
D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体内能一定相等
解析　物体内能包括分子动能和分子势能两部分，温度相等说明分子平均动能相等，但分子势能不一定相等，即内能不一定相等，A错误，C正确；分子的势能增大，分子的平均动能变化情况不明，内能不一定增大，B错误；物体的内能由物体分子的势能、分子平均动能及物体所含分子数的多少决定，两物体质量相等，但物质的量不一定相等，即分子数不一定相等，D错误。
答案　C
4．下列关于分子力和分子势能的说法中，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
解析　当分子力表现为引力时，从r0开始随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能是一直增大的，A、B项均错误；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，C项正确，D项错误。
答案　C
5．下列关于温度、热量和内能的说法正确的是
A．温度是分子动能的标志，动能越大的分子其温度也就越高
B．静止的物体没有内能
C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
D．分子的势能跟物体的体积有关
解析　温度是分子的平均动能的标志，物体的内能是由物质的量、温度和体积来决定的，分子势能由物体的体积决定，故选项A、B、C错误，选项D正确。
答案　D
6．质量相同的0 ℃的冰和0 ℃的水，下列说法正确的是
A．它们的分子数不同，而分子的平均动能相同
B．它们的分子数相同，分子的平均动能也相同
C．分子的平均动能不同，水的平均动能要更大一些
D．分子的平均动能不同，因为冰的体积大，水的体积小
解析　质量相同的0 ℃的冰和0 ℃的水，物质的量相同，则分子数相同。温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子的平均动能相同，故B正确，A、C、D错误。
答案　B
7．关于分子的动能和势能，下列说法正确的是
A．同种物质的两个物体，温度高的物体中每个分子的动能都大于温度低的物体中每个分子的动能
B．分子的势能总是随着分子间距离的减小而增加
C．当分子间斥力和引力大小相等时，分子的势能最小
D．在相同温度下，同一种物质组成的质量相同的两个物体，体积大的物体中的分子势能大于体积小的物体中的分子势能
解析　温度是分子平均动能大小的标志，对单个分子没有意义；同种物质、质量相同的两个物体，体积大的分子势能不一定大(例如相同质量的0 ℃的冰和水。)
答案　C
8．用r表示两个分子间的距离，Ep表示两个分子间相互作用的势能，当r＝r0时，两分子间的斥力大小等于引力大小，设两分子相距很远时Ep＝0，则
A．当r＞r0时，Ep随着r的增大而减小
B．当r＜r0时，Ep随着r的减小而增大
C．当r＞r0时，Ep不随着r的变化而变化
D．当r＝r0时，Ep＝0
解析　当r＝r0时，分子势能最小，而不是Ep＝0，D错误；当r＞r0时，随着r的增大，分子力做负功，Ep增大，A、C错误；当r＜r0时，随着r的减小，分子力做负功，Ep增大，B正确。
答案　B
9．(多选)如图7－5－6所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上的四个特殊的位置；E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图像可知 图7－5－6
A．虚线a为分子间斥力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零
B．虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小
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　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，A、B两项正确；实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达B点时分子势能最小，为负值，C项错误；乙分子从A到C的运动过程中分子力先表现为引力，到达B点后表现为斥力，所以乙分子先做加速运动，后做减速运动，D项错误。
答案　AB
10．如图7－5－7所示，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，选项中四个图分别 图7－5－7
表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系，其中大致正确的是
解析　乙分子的运动方向始终不变，A错误；加速度的大小与力的大小成正比，方向与力的方向相同，故B正确；乙分子从A处由静止释放，分子势能不可能增大到正值，故C错误；分子动能不可能为负值，故D错误。
答案　B
二、非选择题(共20分)
11．(6分)分子甲固定，分子乙从无穷远处以动能Ek向分子甲运动，直到不能再靠近为止，其分子势能Ep随距离r变化如图7－5－8所示，则两分子在逐渐靠近至d的过程中，分子乙的动能________(选填“先增大后减小”、“先减小后增大”或“保持不变”)，在d点时，两分子间的作用力为________(填“引力”、“斥力”或“零”)。
图7－5－8
解析　分子乙在向分子甲靠近过程中，分子力做功实现了分子势能和分子动能的转化；由分子势能和距离的关系图像，可以看出，分子势能先减小后增大，则分子动能是先增大后减小。分子势能最小的时候，正好分子引力和分子斥力相等，d点分子势能为零，此时分子力为斥力。
答案　先增大后减小　斥力
12．(6分)(1)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下述说法是否正确？
①分子的平均动能和分子的总动能都相同。
②它们的内能相同。
(2)液体汽化时吸收的热量转化为哪种能量？
解析　(1)①正确。1 g水与1 g水蒸气的分子数一样多，两者的温度都是100 ℃，因温度是分子平均动能的标志，故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。
②不正确。水变为水蒸气时要吸收热量，吸收的热量转化为水蒸气的内能，因此1 g 100 ℃的水蒸气要比1 g 100 ℃的水的内能大。
(2)液体汽化时都要吸收一定的热量，吸收的热量并没有增大物体内分子的平均动能，而是使分子势能增大，从而使物体的内能增大。
答案　见解析
13．(8分)分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图7－5－9所示的图像中表现出来，就图像回答：
(1)从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小，试说明理由。
(2)图中分子势能为零的点选在什么位置，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，对吗？ 图7－5－9
(3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？
解析　(1)如果分子间距离约为10－10 m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小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加。如果分子间距离大于r0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，分子势能随分子间距离的增大而增加。
从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增加。所以说，在平衡位置处是分子势能最低点。
(2)由题图可知，分子势能为零的点选在了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)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，最低点的分子势能为零，所以此种情况的特点为分子势能大于等于零。
答案　见解析