第一章第四节：分子动能和分子势能 学案（Word版含答案）

预习案
【自主学习】
阅读教材14页-16页，大约需要15分钟，读后请思考：
1. 可根据什么宏观物理量的变化判定分子平均动能的变化？
2.重力对物体做正功，物体的重力势能如何变化？两个分子间的分子力对分子做正功，分子势能如何变化？
3. 可根据什么宏观物理量的变化判定分子分势能的变化情况？为什么？
4.什么叫物体的内能？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
【合作探究一】为什么说物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志？温度升高，物体内每个分子的运动都增大吗？
【合作探究二】观察图1.4-2，为什么分子间作用力为0时，分子势能不等于0？

【合作探究三】什么叫物体的内能？静止的物体的所有分子的热运动动能是0吗？为什么？
课堂练习： 教材16页第1、2、3、4题
总结：
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．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
2. (多选)如图所示为物体分子间相互作用力与分子间距离的关系，下列判断正确的是(　　)
A．当rB．当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大
C．当r＝r0时，分子势能Ep最小
D．当r→∞时，分子势能Ep最小
3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．物体的内能由物体的状态决定，一切物体都具有内能
B．物体的动能为零，则分子平均动能的总和也为零
C．物体的机械能为零时，物体的内能也不为零
D．只有分子间的作用力为零时，物体的内能才为零
B类能力关
4.如图所示，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，c是图像与x轴交点。现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的作用力和分子势能同时都增大的阶段是(　　)
A．从a到b B．从b到c
C．从b到d D．从c到d
5．一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．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
C类综合关（选做）
6．(多选)一杯水和一个钢球，它们的质量、温度都相等，那么(　　)
A．它们的内能一定相等 B．它们的分子平均动能一定相等
C．它们的分子平均速率一定相等 D．把钢球置于水中，它们各自的内能一定不变
7．(多选)现有18 g水、18 g水蒸气和32 g氧气，在它们的温度都是100 ℃时(　　)
A．它们的分子数目相同，氧气的分子平均动能大
B．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同
C．它们的分子数目相同，水蒸气的内能比水大
D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同
【进阶闯关检测】答案
A类基础关
1．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
答案　B
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，而分子由于做热运动而具有的动能叫作分子动能，是微观上的内能的一种形式，所以分子热运动的动能与物体运动速度无关，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度升高，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，B正确，C错误；温度相同的水和水蒸气，分子平均动能相同，D错误。
2. (多选)如图所示为物体分子间相互作用力与分子间距离的关系，下列判断正确的是(　　)
A．当rB．当r>r0时，r越小，则分子势能Ep越大
C．当r＝r0时，分子势能Ep最小
D．当r→∞时，分子势能Ep最小
答案　AC
解析　当rr0时，分子间作用力表现为引力，r减小，分子间引力做正功，分子势能减小，即r越小，分子势能Ep越小。可见，当r＝r0时，分子间的作用力为0，分子势能Ep最小。故B、D错误，A、C正确。
3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．物体的内能由物体的状态决定，一切物体都具有内能
B．物体的动能为零，则分子平均动能的总和也为零
C．物体的机械能为零时，物体的内能也不为零
D．只有分子间的作用力为零时，物体的内能才为零
答案　AC
解析　物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是由物质的量、温度和体积共同决定的，一切物体都具有内能，A正确，D错误；物体的机械能包括物体的动能、重力势能和弹性势能，与物体的内能无关，即物体的机械能为零时，物体的内能不为零，物体的动能为零时，物体分子平均动能的总和也不为零，B错误，C正确。
B类能力关
4.如图所示，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，c是图像与x轴交点。现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的作用力和分子势能同时都增大的阶段是(　　)
A．从a到b B．从b到c
C．从b到d D．从c到d
答案　D
解析　根据分子间的作用力做功与分子势能变化的关系，即分子间的作用力做正功分子势能减少，分子间的作用力做负功分子势能增加，可知D正确。
5．一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．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
答案　D
解析　容器里的分子除做无规则的热运动外，还随容器一起做机械运动，当容器突然停止机械运动时，气体分子整体由于惯性与容器壁碰撞，将机械运动的动能转化为分子热运动的动能，故容器中气体的温度将升高，而气体体积不变，则气体内能变大，A、B、C错误，D正确。
C类综合关（选做）
6．(多选)一杯水和一个钢球，它们的质量、温度都相等，那么(　　)
A．它们的内能一定相等
B．它们的分子平均动能一定相等
C．它们的分子平均速率一定相等
D．把钢球置于水中，它们各自的内能一定不变
答案　BD
解析　温度是物体分子平均动能的标志，一杯水和一个钢球，它们的温度相等，则它们的分子平均动能一定相等，而物体的内能除与温度有关外，还与物体的体积和物质的量有关，故它们的内能不一定相同，B正确，A错误；对水和钢球，由于分子质量不同，而它们的分子平均动能相等，故分子平均速率不同，C错误；把钢球置于水中时，它们各自的温度不变，体积不变，则内能不变，D正确。
7．(多选)现有18 g水、18 g水蒸气和32 g氧气，在它们的温度都是100 ℃时(　　)
A．它们的分子数目相同，氧气的分子平均动能大
B．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同
C．它们的分子数目相同，水蒸气的内能比水大
D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同
答案　BC
解析　水和水蒸气相对分子质量相同，则摩尔质量相同，总质量相同，故分子数相同，则N1＝N2＝×6.02×1023＝6.02×1023，32 g氧气分子数为N3＝×6.02×1023＝6.02×1023，故N1＝N2＝N3；温度是分子热运动平均动能的标志，它们处于同一温度，故它们的分子热运动的平均动能相同；内能包括分子势能和分子热运动的动能，质量相等且温度相同时，水蒸气的分子动能的总和与水的相同，而水变成相同温度的水蒸气时，分子间距增大很多，分子力做负功，则水蒸气的分子势能的总和比水的大，故内能比水大。综上所述，B、C正确，A、D错误。