人教版高中物理选修3-3知识讲解，巩固练习（教学资料，补习资料）：专题7.5 内能

第七章 分子动理论
第5节 内能
知识
1．分子的动能
（1）分子动能是分子热运动所具有的_________；
（2）分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的______，_______是分子热运动的平均动能的标志；
（3）分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的______。
2．分子的势能
（1）意义：由于分子间存在着_______，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。
（2）分子势能的决定因素：
微观上——决定于分子间______和分子排列情况；
宏观上——决定于______。
分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：
①当r>r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能________；
②当r③当r=r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为_______；
④分子势能曲线如图所示。
要记住分子间作用力和分子势能的特点和规律，理解高中物理课本中分子间作用力与分子距离的关系图和两分子系统的分子势能跟分子距离的关系图，抓住关键点：分子间距等于r0 时分子势能最小。
3．物体的内能
（1）微观决定因素：分子_______、分子的________和分子________。
（2）宏观决定因素：物体的________、物体的________、物体所含物质的______（即物质的量）
4．解有关“内能”的题目，应把握以下几点：
（1）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；
（2）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。
判断分子势能变化的两种方法
方法一：根据分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。
方法二：利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。如图所示
5．分析物体的内能问题应当明确以下几点
（1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。
（2）决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系。
（3）通过做功或热传递可以改变物体的内能。
（4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。
动能 平均值 温度 总和
引力和斥力 距离 体积和状态 增大 增大 零
势能 平均动能 个数 体积 温度 多少
重点
1．判断分子势能变化的两种方法
方法一：根据分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。
方法二：利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。如图所示。
2．分析物体的内能问题应当明确以下几点
（1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法。
（2）决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系。
（3）通过做功或热传递可以改变物体的内能。
（4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同。
【例题】一气泡从湖底上升到湖面，若温度保持不变，此过程中气泡中气体
A．分子的平均动能变大
B．分子的平均动能变小
C．分子间的作用力变大
D．分子间的作用力变小
参考答案：D
试题解析：因气泡在上升过程中温度不变，平均动能不变，AB错误；根据理想气体状态方程知气体的体积膨胀，分子间的作用力减小，故C错误，D正确；故选D。
1．下列说法正确的是
A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越不明显
B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大
D．某物体内能增大时，其温度一定升高
E．温度升高，有的分子动能可能增大，有的分子动能可能减小，但分子平均动能一定增大
2．关于分子、内能和温度，下列说法正确的是
A．为了估算分子的大小或间距，可建立分子的球体模型或立方体模型
B．分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能越小
C．不同分子的直径一般不同，除少数大分子以外数量级基本一致
D．用打气筒向篮球充气时需用力，说明气体分子间有斥力
E．温度升高，物体的内能不一定增大
3．关于物体的内能，下列说法正确的是
A．一定质量的0 ℃的冰融化为0 ℃的水时，分子势能减小
B．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关
C．通电时电阻发热，它的内能增加是通过“热传递”方式实现的
D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
E．一定温度下饱和汽的压强与气体的体积无关
4．下列说法正确的是
A．1 kg0 ℃水的内能比1 kg0 ℃冰的内能大
B．理想气体的分子间无相互作用，不存在分子势能
C．热传导只能从高温热源向低温热源方向进行
D．夏天，裸露在空气中的冰块周围“烟雾缭绕”，是冰块吸收了周围空气中的热量而蒸发形成的
E．西医在治疗发热病症时，提倡“流通”、“开放”，甚至通过“外敷冰块”来降温，“外敷冰块”是通过热传导来降温。
5．关于一定量的气体，下列说法正确的是
A．气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和
B．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
D．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高
6．质量一定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ向气态Ⅲ（可看成理想气体）变化过程中温度（T）随加热时间（t）变化的关系如下图所示。单位时间所吸收的热量可看做不变，以下说法正确的是
A．在区间Ⅱ，物质的内能不变
B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变
C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加
D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大
7．以下说法正确的是
A．机械能为零、内能不为零是可能的
B．温度相同，质量相同的物体具有相同的内能
C．物体的速度增大时，物体的内能可能减小
D．0 ℃的冰的内能比等质量的0 ℃的水的内能大
8．下列说法正确的是
A．理想气体吸热后温度一定升高
B．、的氢气与、的氧气相比，平均动能一定相等，内能一定不相等
C．某理想气体的摩尔体积为，阿佛加德罗常数为，则该理想气体的分子体积为
D．甲、乙两个分子在只受分子力的作用下由无穷远处逐渐靠近直到不能再靠近的过程中，分子引力与分子斥力都增大，分子势能先减小后增大
E．扩散现象与布朗运动都能说明分子在永不停息的运动
9．质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，则
A．氧气的内能较大
B．氢气的内能较大
C．两者内能相等
D．氢气分子的平均动能较大
10．下列说法正确的是
A．热量不可能从低温物体传到高温物体
B．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数
C．在使两个分子间的距离由很远（r>l0–9 m）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．一定量的某种理想气体被压缩时，内能可能不变
E．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
11．有甲、乙两个物体，已知甲的温度比乙的温度高，则可以肯定
A．甲物体的内能比动物体的内能多
B．甲物体含的热量比动物体含的热量多
C．甲物体分子的平均动能比乙物体分子的平均动能大
D．如果降低相同的温度，甲比己放出的热量多
12．下列说法正确的是
A．一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的
B．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力
C．物体内部所有分子动能和势能的总和叫做物体的内能
D．一定质量的0 ℃的冰融化为0 ℃的水时，分子势能增加
E．土壤里有很多毛细管，如果要把地下的水分沿着它们引到地表，可以将地面的土壤锄松
13．下列叙述正确的有
A．布朗运动不是分子运动，但说明了固体微粒内的分子在做无规则运动
B．当分之间的距离逐渐增大时，分子间的引力和斥力都同时减小
C．固体微粒越小，温度越高，布朗运动就越明显
D．温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大
E．物体的内能跟物体的温度和体积有关。
14．下述说法中正确的是
A．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大
B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
C．当某物体的内能增加时，该物体的温度一定升高
D．温度是分子平均动能的标志，温度越高，则分子平均动能越大
能力提升
15．关于物体的内能，下列说法正确的是
A．一壶热水的内能一定比一湖冷水的内能大
B．当温度等于0 ℃时，分子动能为零
C．分子间距离为r0时，分子势能为零
D．温度相等的氢气和氧气，它们的分子平均动能相等
16．下列有关“温度”的说法中正确的是
A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度
B．温度是分子平均动能的标志
C．一定质量的某种物质，内能增大，温度一定升高
D．温度升高时物体的每个分子的动能都将增大
17．下列关于热现象的说法中，正确的是
A．若物体体积増大，则物体的内能一定増大
B．理想气体的温度升高，每个气体分子的动能増大
C．若两个分子间的分子力做正功，则分子势能一定减小
D．通常情况下，气体比较难以压缩，这是因为压缩气体时要克服气体分子间的斥力作用
18．下列说法中正确的是
A．布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B．布朗运动反映了液体分子的无规则热运动
C．物体吸收热量，内能一定增大
D．物体吸收热量，内能可能减小
19．我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5。是指空气中直径等于或小于2.5 μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害。矿物燃料燃烧排放的烟尘是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是
A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当
B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
C．PM2.5的运动轨迹是由气流的运动决定的
D．PM2.5必然有内能
20．已知水的密度会随温度的变化而变化，现给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水（如图所示）。下列说法中正确的是
A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大
B．温度越高，布朗运动愈显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著
C．A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大
D．由于A、B两瓶水体积相等，所以A、B两瓶中水分子间的平均距离相等
21．设有甲、乙两分子，甲固定在0点，r0为其平衡位置间的距离，今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0。5r0处开始沿x方向运动，则
A．乙分子的加速度先减小，后增大
B．乙分子到达r0处时速度最大
C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小
D．乙分子在r0处时，分子势能最小
22．如果将两个分子看成质点，当这两个分子之间的距离为时分子力为零，则分子力F及分子势能Ep随着分子间距离r的变化而变化的情况是
A．当时，随着变大，F变小，Ep变小
B．当时，随着变大，F变大，Ep变大
C．当时，随着变小，F变大，Ep变小
D．当时，随着变小，F变大，Ep变大
23．某房间，上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假定房间内气压无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的
A．单位时间内气体分子撞击墙壁单位面积的数目减少了
B．气体密度减小了
C．所有空气分子的速率都增大
D．空气分子的平均动能增大
24．下列说法正确的是
A．物体内能增大，温度一定升高
B．布朗运动就是液体分子的无规则运动
C．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
D．在绝热过程中，外界对气体做功，气体的内能增加
25．比较氢气和氧气，不考虑分子势能，下面说法中正确的是
A．相同温度下，氧分子和氢分子具有相同的平均速率
B．在相同温度下，氧分子和氢分子具有相同的平均动能
C．体积和温度都相同的氢气和氧气具有相同的内能
D．摩尔数和温度都相同的氢气和氧气具有相同的内能
参考答案
2．ACE【解析】为了估算分子的大小或间距，可建立分子的球体模型或立方体模型，选项A正确；随分子距离增大分子势能先减小后增大，选项B错误；不同分子的直径一般不同，除少数大分子以外数量级基本一致，均为10–10 m左右，选项C正确；用打气筒向篮球充气时需用力，这是气体压强的缘故，不是分子间斥力的作用，选项D错误；物体的内能与温度、体积及物质的量都有关系，故温度升高，物体的内能不一定增大，选项E正确；故选ACE。
4．ABE【解析】冰化成水需要从外界吸热，故1 kg0 ℃水的内能比1 kg0 ℃冰的内能大，A正确；理想气体的分子间的距离很大，不存在分子相互作用力，不存在分子势能，B正确；在外界做功的情况下热量可以从低温物体传到高温物体，如冰箱，C错误；冰块周围“烟雾缭绕”，是汽化现象，即周围空气遇冷形成的，D错误；“外敷冰块”是通过热传导来降温，E正确。
5．ABE【解析】气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A正确；温度高，气体分子热运动就剧烈，B正确；在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C错误；做功也可以改变物体的内能，D错误；气体在等压膨胀过程中温度一定升高，E正确。
【名师点睛】气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，温度高体分子热运动就剧烈，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，做功也可以改变物体的内能。
6．BCD【解析】因为该物质一直吸收热量，体积不变，不对外做功，所以内能一直增加，A错误，D正确；又因为区间Ⅱ温度不变，所以分子动能不变，吸收的热量全部转化为分子势能，物体的内能增加，理想气体没有分子力，所以理想气体内能仅与温度有关，分子势能不变，B正确；从区间Ⅰ到区间Ⅲ，分子运动的无序程度增大，物质的熵增加，C正确。
【名师点睛】解答该题要求我们要熟练的掌握在物态变化的过程中能量是如何变化的，尤其是在汽化过程中，温度虽然不变，但是内能却在增加。
7．AC【解析】机械能是相对的，可能为零，由于分子永不停息地做无规则运动，分子动能不可能为零，所以内能不可能为零，故A正确；物体的内能与温度、体积等因素有关，温度相同，质量相同的物体内能不一定相等，还与分子数有关，故B错误。物体的速度增大时但温度不一定高，故物体的内能可能减小，故C正确；0 ℃的冰熔化成0 ℃水，要吸收热量，内能增加，则0 ℃的冰的内能比等质量的0 ℃的水的内能小，故D错误。
【名师点睛】任何物体都有内能。物体的内能与温度、体积等因素有关。可根据热传递情况，分析冰与　　水的内能大小。
8．BDE【解析】根据热力学第一定律，气体吸热的同时对外做功，内能不一定增加，即温度不一定升高，A错误；两者摩尔质量不同，即分子数不相同，温度相同，内能不相同，B正确；分子间有间隙，所以体积不为，为每个分子占据空间的体积，C错误；从无穷远靠近的过程中，分子引力与分子斥力都增大，当距离大于平衡距离时，表现为引力，靠近过程中，分子力做正功，分子势能减小，当距离小于平衡距离时，表现为斥力，靠近过程中，分子力做负功，分子势能增加，D正确；由于分子运动是永不停息的，故布朗运动和扩散现象都是永不停息的；它们都能说明分子在永不停息地运动，E正确。
9．B【解析】内能是指物体内所有分子的动能和分子势能之和，这里分子势能为零，温度相同，分子平均动能相同，但相同质量，氢气的分子数较多，故氢气的内能较大，B选项正确。
【名师点睛】分子间能量比较抽象，需要学生熟练掌握分子能量的构成。
12．BCD【解析】单晶体的光学和力学性质都是各向异性的，选项A错误；表面张力与重力无关，故在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力，选项B正确；物体内部所有分子动能和势能的总和叫做物体的内能，选项C正确；一定质量的0 ℃的冰融化为0 ℃的水时，分子势能增加，分子动能不变，选项D正确；植物吸收水分是利用自身的毛细现象，不是土壤有毛细管，故E错误；故选BCD。
13．BCE【解析】布朗运动不是分子运动，但说明了液体内的分子在做无规则运动，选项A错误；当分子之间的距离逐渐增大时，分子间的引力和斥力都同时减小，选项B正确；固体微粒越小，温度越高，布朗运动就越明显，选项C正确；温度升高，物体内的分子的平均热运动速率增大，但不是每一个分子的热运动速率都增大，选项D错误；物体的内能跟物体的温度和体积有关，选项E正确；故选BCE。
【名师点睛】此题考查的都是易错知识点；尤其是布朗运动，要知道布朗运动既不颗粒分子的运动，也不是液体分子的运动，而是液体分子无规则运动的反映。
14．D【解析】温度是分子平均动能的标志，甲物体的温度比乙物体的温度高，由于不知道两种粒子的分子质量的关系，所以不能判断出甲物体分子平均速率与乙物体分子平均速率的大小关系，故A错误；温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大，并不是物体的每一个分子的动能都增大，故D正确，B错误；物体的内能与物体温度、体积、物态有关，温度高，内能不一定大，故C错误。
【名师点睛】温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则分子的平均动能大。分子平均动能与分子的质量大小、平均速率都有关；物体的内能与物体温度、体积、物态有关。
16．B【解析】温度反映了大量分子热运动的剧烈程度，选项A错误；温度是分子平均动能的标志，选项B正确；温度是分子平均动能的标志，一定质量的某种物质，内能增大，温度不一定升高，如晶体的熔化的过程，故C错误；温度是分子平均动能的唯一标志，是大量的分子的统计规律，不是对每一个分子，故D错误。
【名师点睛】掌握温度是分子平均动能的“唯一”标志，是大量的分子的统计规律，不是对每一个分子，与其他任何因素无关。
17．C【解析】物体的内能与物质的量、温度、体积等因素都有关系，则物体体积増大，物体的内能不一定増大，选项A错误；理想气体的温度升高，气体分子的平均动能变大，但并非每个气体分子的动能増大，选项B错误；若两个分子间的分子力做正功，则分子势能一定减小，选项C正确；通常情况下，气体比较难以压缩，这是因为压缩气体时要克服气体的压强作用，选项D错误；故选C。
18．BD【解析】布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A错误、B正确；根据热力学第一定律公式ΔU=Q+W，气体从外界吸收热量，其内能不一定增加，故C错误、D正确。故选：BD。
19．D【解析】“PM2.5”是指直径小于等于2.5 μm的颗粒物，PM2.5尺度大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故A错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒分子团的运动，不是分子的热运动，故B错误；PM2.5的无规则运动是由于大量空气分子对其撞击碰撞的冲力不平衡和气流引起的，其轨迹由碰撞的不平衡和气流的运动决定，故C错误；组成物质的所有分子热运动的动能与分子势能的总和统称为物体的内能，由于分子永不自息地做无规则，所以一切物体都有内能，可知，PM2.5必然有内能，故D正确。
【名师点睛】对于PM2.5的有关问题，可与布朗运动进行类比来理解分析，要注意颗粒运动不是分子运动。
20．A【解析】温度是分子平均动能的标志，A的温度高，故A的平均动能大，故A正确；布朗运动是固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，故B错误；体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60 ℃和0 ℃的热水和冷水，它们的体积相等，质量近似相等，温度不同，所以内能一定不同，故C错误；平均距离与温度有关，相同体积不同温度水分子的个数不同，平均距离就不同，故D错误。
22．D【解析】据题意，当r>r0时，r变大，则分子力F先变大后变小，而分子势能减小，所以A、B选项错误；当r23．ABD【解析】由于房间内的压强不变，当温度升高时，气体体积将增大，因此房间内的空气质量将减少，这是解本题的关键。同时注意“温度是分子平均动能标志”这一统计规律的应用。温度升高了，分子平均动能增大，撞击墙壁时平均撞击力增大，压强不变，因此单位时间内气体分子撞击墙壁单位面积的数目将减小，故A正确；压强不变，当温度升高时，气体体积增大，因此房间内的空气质量将减少，房间体积不变，则密度减小，故B正确；温度是分子平均动能的标志，温度升高分子平均动能增大，平均速率增大，这是统计规律，对于单个分子动能的变化则是不确定的，故C错误；温度升高，分子的平均动能将增大，故D正确。
【名师点睛】本题易错点在于C选项，注意理解“温度是分子平均动能的标志”这一统计规律，对于单个分子则不成立。
24．D【解析】物体内能增大，温度不一定升高，如晶体熔化过程中，吸热，内能增大，但温度不变，选项A错误；布朗运动不是液体分子的无规则运动，但是它反映了液体分子是做无规则运动的，选项B错误；气体压强越大，气体分子的平均动能不一定大，温度越高，气体分子的平均动能才一定大，选项C错误；在绝热过程中，说明气体不与外界进行热交换，则外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能增加，选项D正确。
【名师点睛】对于气体一般不考虑分子势能，只考虑分子动能。温度的微观意义反映分子热运动的激烈程度，温度是物体的分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大。