【2012 精品同步】沪科版物理选修3-3 第1章1.6知能优化训练

1.6 物体的内能 同步练习（沪科版选修3-3）
1．(2011年高考广东理综卷)如图1－6－5所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是(　　)
图1－6－5
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
解析：选D.当两个接触面平滑的铅柱压紧时．接触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落．
2．设r＝r0时分子间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法中正确的是(　　)21世纪教育网
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．r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大
D．以上说法不对
解析：选ABC.两个分子从远处开始靠近的过程中，r＞r0时，两者之间先是引力，引力对分子做正功，分子势能减小，由动能定理可知，分子动能增大，故A项正确．当r＜r0时两者之间是斥力，对分子做负功，分子势能增大，由动能定理可知，分子动能减小，故C项正确．由上两种情况分析可知，当r＝r0时，分子的动能最大，分子势能最小，B项也正确．本题正确选项为A、B、C.
3．下列说法中正确的是(　　)
A．温度低的物体内能小
B．温度低的物体分子运动的平均速率小
C．物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大
D．物体体积改变，内能可能不变
解析：选D.内能是指物体内部所有分子平均动能和分子势能的总和，温度仅是分子平均动能的标志，故温度低的物体内能不一定小，A错；温度低的物体分子平均动能小，但由于不同物质分子质量不同，所以温度低的物体分子平均速率不一定小，B错；物体做加速运动时，速度增大，机械能中的动能增大，但分子热运动的平均动能与机械能无关，而与温度有关，故C错；物体体积改变，分子势能改变，但内能不一定变，D对．
4．(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水相比哪个内能大？
(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水相比哪个内能大？21世纪教育网
(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水相比哪个内能大？
(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气相比哪个内能大？
解析：(1)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，所以1 kg的80 ℃的水的总动能比1 kg的40 ℃的水的总动能大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小的变化，则1 kg的80 ℃的水的内能大．
(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水相比，2 kg的40 ℃的水的内能大，因为后者分子数目多．
(3)虽然100 ℃的水的分子平均动能较大，但一池塘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 ℃的开水的内能大．
(4)它们的质量相等，温度相同，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 ℃的水的内能大．
答案：见解析[来源:21世纪教育网]
一、选择题
1．下面哪些事例说明分子间有引力(　　)
A．两块玻璃加热变软后，能把它们连接起来21世纪教育网
B．固体保持一定的形状，液体具有一定的容积
C．拉断绳子要用力
D．以上均不能说明
解析：选ABC.固体、液体分子之间有引力，而使它们不会离散成一群独立的单个分子．分子在平衡位置附近做无规则运动，液体分子的平衡位置也在不断做无规则的运动．所以，固体保持一定的形状，而液体具有一定的容积．对于选项A和选项C，可作同样的分析．
2．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21世纪教育网
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：选C.当分子间距离为r0时为平衡位置，当r＞r0时表现为引力，且随r的增大而先增大后减小，分子力做负功，分子势能增大，故A、B错．当r＜r0时分子间表现为斥力，且随着r的减小而增大，当r减小时分子力做负功，分子势能增大，故C正确，D错．
3．判断下面各结论正确的是(　　)
A．温度高的物体，内能不一定大
B．同样质量的水100 ℃时的内能比60 ℃时的内能大
C．内能相同的物体，温度一定相同
D．物体速度增大，则分子平均动能增大，内能也增大
解析：选AB.物体的内能由温度、体积、分子数共同决定．温度高的物体，分子数不一定多，内能不一定大．如一小杯热开水和一湖水比较，一杯开水的内能比一湖水的内能要少，所以A正确；对同样质量的水，体积、分子数相同，所以100 ℃时的水的内能比它在60 ℃时的内能大，B正确；内能除与分子动能有关外，与分子势能和物质的量都有关，故C错；内能和机械能是两种不同形式的能量，机械能的动能增大，分子动能不一定增大，内能变化更不好确定，D错误．
4.(2010年高考大纲全国卷Ⅰ)图1－6－6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(　　)
图1－6－6
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，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
解析：选BC.当分子间距离r＝r2时，分子间势能Ep最小，此时分子间的作用力为零，C正确；当r大于r2时，分子间的作用力表现为引力，当r1＜r＜r2时表现为斥力，A错；当r小于r1时，分子力表现为斥力，B正确；在r由r1变到r2的过程中，分子力表现为斥力，分子力方向与运动方向相同，分子力做正功，D错．
5.如图1－6－7所示，若有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处．图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点．下列有关图像信息的说法中，正确的是(　　) 21世纪教育网
图1－6－7
A．ab表示引力，cd表示斥力，e点的横坐标可能为10－15 m
B．ab表示斥力，cd表示引力，e点的横坐标可能为10－10 m
C．ab表示引力，cd表示斥力， e点的横坐标可能为10－10 m
D．ab表示斥力，cd表示引力，e点的横坐标可能为10－15 m
解析：选C.斥力比引力变化得要快，当引力与斥力相等时分子间距离约为10－10 m，即e点的横坐标可能为10－10 m；当分子间距离小于10－10 m时，分子间的斥力大于引力，分子力表现为斥力，所以cd表示斥力，正确答案是C.
6．一绝热容器内封闭着一些气体，容器在高速运输途中突然停下来，则(　　)
A．因气体温度与机械运动速度无关，故容器内气体温度不变
B．因容器是绝热的，故容器中气体内能不变
C．因容器突然停止运动，气体分子运动速度亦随之减小，故容器中气体温度降低
D．容器停止运动时，由于分子和容器壁的碰撞，机械运动的动能转化为分子热运动的动能，故容器中气体温度将升高
解析：选D.容器里的分子除做无规则的热运动外，还随容器做机械运动，当容器停止机械运动时，气体分子由于惯性与器壁或分子间的碰撞，使热运动加剧，气体的温度升高，故D选项正确．
二、非选择题
7．将下列实验事实与产生的原因对应起来．
A．水与酒精混合体积变小
B．固体很难被压缩
C．细绳不易拉断
D．糖在热水中溶解得快21世纪教育网
E．冰冻食品也会变干
a．固体分子也在不停地运动
b．分子运动的剧烈程度与温度有关
c．分子间存在着引力
d．分子间存在着斥力
e．分子间存在着空隙
它们的对应关系分别是：①__________，②__________，③__________，④__________，⑤__________.(在横线上填上实验事实与产生原因前的符号)
解析：A.水的酒精混合后体积变小，说明分子之间有间隙．B.固体很难被压缩说明分子间有斥力．C.细绳不易拉断，说明分子间有引力．D.糖在热水中溶解得快，说明温度越高，分子热运动越剧烈．E.冷冻食品也会变干，说明固体分子也在做无规则运动．21世纪教育网
答案：①Ae　②Bd　③Cc　④Db　⑤Ea21世纪教育网
8．在体积、温度、压强、质量、阿伏伽德罗常量五个量中，与分子平均动能有关的量是________，与分子势能直接有关的量是________，与物体内能有关的量是________________，联系微观量和宏观量的桥梁是________________．
答案：温度、体积　体积　温度、质量　阿伏伽德罗常量
9.(2011年广东中山市高二检测)如图1－6－8所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋下端，使玻璃板水平接触水面。如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力________的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在________作用．
图1－6－8
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解析：玻璃板接触水面，水分子与玻璃的分子间存在相互作用力，将玻璃板向上提时，分子间表现为引力，故此时向上的拉力比玻璃板的重力大．
答案：大　引力
10．一颗炮弹在空中以某一速度v飞行，有人说：由于炮弹中所有分子都只有这一速度，所以分子具有动能；又由于分子都处于高处，所以分子又具有势能，因此分子的上述动能和势能的总和就是炮弹的内能，试分析这种说法是否正确．
答案：不正确．物体的内能是指物体内分子无规则热运动的动能和分子间由于相互作用而具有的分子势能的和．它和整个物体宏观有序运动的动能mv2及物体的重力势能mgh，即机械能是完全不同的两个概念，是两种形式的能量．物体具有内能的同时，还可具有机械能，物体的机械能可以是零，但物体的内能永不为零．机械能和内能在一定条件下可相互转化．如沿粗糙水平面运动的木块，由于不断克服摩擦力做功，机械能在减少，但木块的内能却在增加，因摩擦生热，它的温度升高了．