高中物理粤教版3-3作业 　物体的内能 Word版含解析

　物体的内能

1.下列对温度的描述中,正确的是(　　)
A.温度的高低是由人的感觉决定的
B.物体的内能越大,则温度越高
C.分子平均速率大的物体的温度比分子平均速率小的物体的温度高
D.分子的平均动能越大,物体的温度越高
答案D
解析温度不是人的感觉,是客观存在的物理量,故A错.物体的内能是由物质的量、温度和体积来决定的,仅由温度是无法确定的,故B错.温度决定于分子的平均动能,而非分子的平均速率,所以C错,D对.
2.一定质量的理想气体在升温过程中(　　)
A.分子平均势能减小
B.每个分子速率都增大
C.分子平均动能增大
D.分子间作用力先增大后减小
答案C
解析温度是分子热运动平均动能的标志,当温度升高时平均动能一定变大,分子的平均速率也一定变大,但不是每个分子速率都增大,故选项B错误,C正确;而平均势能与体积有关,故选项A错误;对于理想气体,我们不考虑分子间的作用力,故选项D错误.
3.(多选)关于物体内能,下列说法正确的是(　　)
A.每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能
B.物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
C.一个物体,当它的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化
D.一个物体内能的多少与它的机械能多少无关
答案BD
解析物体内所有分子的动能与势能的总和叫物体的内能,物体的内能对单个分子而言无意义.物体的内能与其所含分子的动能与势能有关,与物体的动能和势能、机械能无关.故本题选B、D.
4.关于物体的内能,下列叙述正确的是(　　)
A.温度高的物体比温度低的物体内能大
B.物体体积增大时,内能也增大
C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同
D.内能不相同的物体,它们的分子平均动能可能相同
答案D
解析温度高的物体与温度低的物体相比较,温度低的物体分子平均动能小,但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小,即物体的内能不一定小,选项A错误;物体的体积增大时,分子间的距离增大,分子势能发生变化,但不能确定分子势能是增大还是减小,选项B错误;内能相同的物体只是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同,而它们的分子平均动能却不一定相同,因而选项C错误,选项D正确.
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5.(多选)当氢气和氧气的质量、温度都相同时,下列说法正确的是(　　)
A.两种气体分子的平均动能相等
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
解析温度相同,两种气体平均动能相等,A对;因两种气体分子的质量不同,平均动能又相等,所以分子质量大的(氧气)分子平均速率小,故B对,D错;由于两种气体的摩尔质量不同,物质的量不同(质量相同),分子数目就不等,选项C错.
6.关于分子势能,下列说法正确的是(　　)
A.分子间表现为引力时,分子间距离越小,分子势能越大
B.分子间表现为斥力时,分子间距离越小,分子势能越小
C.物体在热胀冷缩时,分子势能发生变化
D.物体在做自由落体运动时,分子势能越来越小
答案C
解析分子间的作用力表现为引力,分子间的距离减小时,分子力做正功,因此分子势能随分子间距离的减小而减小,所以A错误;分子力为斥力,分子间的距离减小时,分子力做负功,因此分子势能随分子间距离的减小而增大,所以B错误;物体在热胀冷缩时,物体体积发生变化,说明分子势能发生变化,所以C正确;物体在做自由落体运动时,物体重力势能减小,但分子势能与重力势能无关,所以D错误.
7.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,则下列说法正确的是(　　)
A.乙分子在P点(x=x2)时,加速度最大
B.乙分子在P点(x=x2)时,其动能为E0
C.乙分子在Q点(x=x1)时,处于平衡状态
D.乙分子的运动范围只能为x≥x2
答案B
解析由图象可知,乙分子在P点(x=x2)时,分子引力与分子斥力大小相等,合力为零,加速度为零,故选项A错误;乙分子在P点(x=x2)时,其分子势能为-E0,由两分子所具有的总能量为0,可知其分子动能为E0,故选项B正确;乙分子在Q点(x=x1)时,分子引力小于分子斥力,合力表现为斥力,乙分子有加速度,不处于平衡状态,故选项C错误;当乙分子运动至Q点(x=x1)时,其分子势能为零,故其分子动能也为零,分子间距最小,而后向分子间距变大的方向运动,故乙分子的运动范围为x≥x1,故选项D错误.
8.(多选)设r=r0时分子间作用力为零,则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.r>r0时,分子力做正功,动能不断增大,势能减小
B.r=r0时,动能最大,势能最小
C.rD.以上均不对
答案ABC
解析本题考查分子势能改变与分子力做功的特点.一个分子从远处向另一个分子靠近时,它们间的作用力先为引力后为斥力,故先做正功后做负功,那么分子势能先减小后增大,而动能正好相反,先增大后减小;当r=r0时,势能最小,动能最大,故选项A、B、C正确.
9.(多选)关于分子间的作用力和分子势能,下列说法正确的是(　　)
A.两个邻近的分子间同时存在着引力和斥力
B.分子间作用力的大小与分子间的距离有关
C.当分子间的作用力做正功时,分子势能减少
D.当分子间的作用力做正功时,分子势能增加
答案ABC
解析根据分子动理论知识,两个邻近的分子间同时存在着引力和斥力,分子间作用力的大小与分子间的距离有关,分子力随分子间距增大而减小;当分子间的作用力做正功时,分子势能减少,选项A、B、C正确.
10.对于分子势能与体积的关系,下列说法正确的是(　　)
A.物体的体积增加,分子势能增大
B.气体分子的距离增大,分子势能减小
C.物体的体积增加,分子势能可能增大,也可能减小
D.物体的体积减小,分子势能增大
答案C
解析在微观上,分子势能与分子间的距离有关,而在宏观上,分子势能与物体的体积有关,但当分子间的距离增大或体积增大时分子势能可能增大,也可能减小,A、B、D错误,C正确.
11.(多选)1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下列说法正确的是(　　)
A.分子的平均动能与分子的总动能都相同
B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同
C.内能相同
D.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
答案AD
解析1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气质量相等、温度相同,所以它们的平均动能相同,分子的总动能相同,A项正确,B项错误;由于从水到水蒸气,需要吸收热量,故分子势能变大,所以1 g 100 ℃的水的内能比1 g 100 ℃的水蒸气的内能小,故C项错误,D项正确.
12.对于物体的“热胀冷缩”现象,下列说法正确的是(　　)
A.物体受热后温度升高,分子的平均动能增大;降低温度后,分子的平均动能减小,分子势能没有变化
B.受热后物体膨胀,体积增大,分子势能也增大,收缩后,体积减小,分子势能减小,分子的平均动能不会改变
C.受热膨胀,温度升高,分子平均动能增大;遇冷收缩,温度降低,分子平均动能减小
D.受热膨胀,分子平均动能增大,分子势能也增大;遇冷收缩,分子平均动能减小,但分子势能增大
答案C
解析物体受热后,温度升高,分子的平均动能增大;遇冷后温度降低,分子平均动能减小,而分子势能与体积的变化关系复杂,故选C.
13.(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为r0.相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零,下列说法正确的是(　　)
A.在r>r0阶段,F做正功,分子动能增加,势能减少
B.在rC.在r=r0时,分子势能最少,动能最大
D.在r=r0时,分子势能为零
E.分子动能和势能之和在整个过程中不变
答案ACE
解析由Ep-r图可知:
在r>r0阶段,当r减小时F做正功,分子势能减小,分子动能增加,故选项A正确;在r14.将甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙分子间作用力与距离间关系如图所示.若把质量为m=1×10-26 kg的乙分子从r3(r3=12d,d为分子直径)处以v=100 m/s的速度沿x轴负向向甲飞来,仅在分子力作用下,则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大?
答案5×10-23 J
解析在乙分子靠近甲分子过程中,分子力先做正功,后做负功,分子势能先减小,后增大.动能和势能之和不变.当速度为零时,分子势能最大,
Epm=ΔEk减=12mv2=12×1×10-26×1002 J=5×10-23 J.
15.分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图象中表现出来,就图象回答下列问题.
(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?
(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?
答案见解析
解析(1)如果分子间距离约为10-10 m数量级时,分子间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大.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大.
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,分子势能都增大.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,也可以小于零,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.