1、学年高考物理总复习115内能学案1.1.5内能学习目标核心提炼1.了解温度是分子热运动平均动能的标志，是微观粒子热运动的宏观表现。3个概念分子动能、分子势能、内能1个关系分子势能与分子间的距离的关系1个区别内能和机械能的区别2.了解什么是分子势能，了解分子势能与分子间的距离、分子力做功的关系。3.知道什么是物体的内能，知道物体的内能跟物体的温度和体积有关。4.了解内能和机械能的区别。一、分子动能1.定义：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能。2.分子的平均动能：所有分子的热运动动能的平均值。(1)温度是物质分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大。(2)虽然同一温度下，不同物质的分
2、子热运动的平均动能相同，但由于不同物质的分子质量不尽相同，平均速率大小一般不相同。3.温度的意义(1)宏观：描述物体的冷热程度。(2)微观：分子平均动能的标志。思考判断(1)温度反映了每个分子热运动的剧烈程度()(2)温度是分子平均动能的标志()(3)温度升高时物体的每个分子的动能都将增大()二、分子势能1.定义：分子间由分子力和分子间的相对位置决定的能。2.决定因素(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关。(2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关。思考判断(1)物体的体积越大，分子势能越大。()(2)当分子间距离rr0时，分子间合力为0，所以分子势能为0。()(3)当r时，分子势能最小
3、，且为0。()(4)当分子间距离由0逐渐增大到时，分子势能先减小后增大。()(5)当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。()三、内能1.定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。2.普遍性：组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。3.相关因素(1)物体所含的分子总数由物质的量决定。(2)分子热运动的平均动能由温度决定。(3)分子势能与物体的体积有关。故物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定，同时受物态变化的影响。思维拓展物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以为零吗？答案物体的机械能变化时其温度和体积不一定变化，因此其内能不一定变化，两者
4、之间没有必然联系，组成物体的分子在做永不停息的无规则运动，因此物体的内能不可能为零。对分子动能和分子势能的理解要点归纳1.分子动能单个分子的动能(1)物体由大量分子组成。(2)分子在永不停息地做无规则热运动，每个分子的动能大小不同，并且时刻在变化。(3)热现象是大量分子无规则运动的宏观表现，探究个别分子的动能没有实际意义。分子的平均动能(1)温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的动能都增大，个别分子的动能可能增大，也可能减小，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。(2)虽然同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但由于不同
5、物质的分子质量不尽相同，平均速率大小一般不相同。2.分子势能：分子势能Ep与分子间距离r的关系，如图1所示。图1分子间距离rrr0rr0rr0分子力F等于零表现为引力表现为斥力分子力做功W分子间距增大时，分子力做负功分子间距减小时，分子力做负功分子势能Ep最小随分子间距的增大而增大随分子间距的减小而增大精典示例例1 下列说法正确的是()A.只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同B.分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能C.100个分子的动能和分子势能的总和就是这100个分子的内能D.温度高的物体中每一个分子的运动速率大于温度低的物体中每一个分子的运动速率解析温度相同，物体分子的平均动能相
6、同，A正确；分子动能是由于分子无规则运动而具有的动能，B错误；物体内能是对大量分子而言，对100个分子毫无意义，C错误；相同物质，温度高的物体分子平均速率大，温度是分子平均动能大小的标志，对单个分子没有意义，D错误。答案A例2 (多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近。在此过程中，下列说法正确的是()A.分子力先增大，后一直减小B.分子力先做正功，后做负功C.分子动能先增大，后减小D.分子势能先增大，后减小E.分子势能和动能之和不变解析由分子动理论的知识，当两个分子相互靠近，直至不能再靠近的过程中，分子力先是表现为引力且先增大后减小，之后表现为分子斥力，一直增大
7、，所以A错误；分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小再增大，分子动能先增大后减小，所以B、C正确，D错误；因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，E正确。答案BCE(1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系。分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大。分子力做功的值等于分子势能的变化量。(2)讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小得出结论。导致分子势能变化的原因是分子力做功。针对训练1 (多选)图2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2A.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
8、，分子间的作用力表现为斥力C.当r等于r2时，分子势能Ep最小D.r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做正功E.r由r2到无穷大的过程中，分子间的作用力做正功解析由图象可知分子间距离为r2时分子势能最小，r2是分子的平衡距离，当0rr2时分子力为引力，选项A错误，C正确；当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力，选项B正确；在r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，选项D正确；在r由r2变大时，分子力表现为引力，r变大分子力做负功，选项E错误。答案BCD对内能的理解要点归纳1.内能的决定因素(1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决
9、定，同时也受物态变化的影响。(2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定。2.内能与机械能的比较能量名称比较项目内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见的形式分子动能、分子势能物体的动能、重力势能或弹性势能能量存在的原因由物体内大量分子的无规则热运动和分子间相对位置决定由物体做机械运动、与地球相对位置或物体形变决定影响因素物质的量、物体的温度和体积物体做机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)或弹性形变是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化3.物态变化对内能的影响：一些物质在物
10、态发生变化时，如冰的熔化、水在沸腾时变为水蒸气，温度不变。此过程中分子的平均动能不变，由于分子间的距离变化，分子势能变化，所以物体的内能变化。精典示例例3 下列说法正确的是()A.铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B.物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大C.A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能D.A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同解析铁块熔化成铁水的过程中要吸收热量，所以内能增加，故A错误；机械运动的速度增大，动能增加，与分子热运动的平均动能无关系，内能也不一定增加，
11、故B错误；有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由km2知，平均速率可能不同，故D正确。答案D比较物体内能的大小和判断内能改变的方法(1)当物体质量m一定时(相同物质的摩尔质量M相等)，物体所含分子数n就一定。(2)当物体温度一定时，物体内部分子的平均动能就一定。(3)当物体的体积不变时，物体内部分子间的相对位置就不变，分子势能也不变。(4)当物体发生物态变化时，要吸收或放出热量，使物体的温度或体积发生改变，物体的内能也随之变化。针对训练2 关于物体的内能，下列说法中正确的是()A.机械
12、能可以为零，但内能永远不为零B.温度相同、质量相同的物体具有相同的内能C.温度越高，物体的内能越大D.0 的冰的内能与等质量的0 的水的内能相等解析机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；而物体内的分子在永不停息地做无规则运动，且存在相互作用力，所以物体的内能永不为零，A项正确；物体的内能与物质的量、温度和体积及物态有关，0 的冰变成等质量的0 的水要吸收热量，内能增加，B、C、D错误。答案A1.(分子动能的理解)(多选)下列关于分子动能的说法正确的是()A.物体的温度升高，每个分子的动能都增加B.物体的温度升高，分子的平均动能增加C.如果分子的质量为m，平均速率为v，则平
13、均动能为mv2D.分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比解析温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增加，但是其中个别分子的动能却有可能减小，A错误，B正确；分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，所以C错误，D正确。答案BD2.(分子势能的理解)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是()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
14、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，分子间距离增大，分子力先增大，后减小，分子力做负功，分子势能增大，所以A、B错误；当分子力表现为斥力时，分子间距离减小，分子力增大，分子力做负功，分子势能增大，所以C正确，D错误。答案C3.(物体内能的理解)以下说法正确的是()A.温度相等的两块铁(固体)，其内能一定相等B.温度不等的两物体，其内能一定不等C.两物体的内能相等，其分子平均动能一定相等D.两块相同物质组成的物体(固体)，质量相等，温度相同，体积相同，则内能一样大解析温度相等的两块铁，因为不知道其质量是否相等，所以其内能不一定相等，A错误；对于温度不等的两物体，分子平均动能不一
15、样大，但考虑到分子势能、物质的量等因素，内能就有可能一样大，B错误；同理，C错误；物体内能由物质的量、温度、体积决定，D正确。答案D4.(物体内能的理解)(多选)关于内能和机械能，下列说法正确的是()A.物体的机械能损失时，内能却可能增加B.物体的内能损失时，机械能必然会减少C.物体内能为零时，机械能可以不为零D.物体的机械能为零时，内能可以不为零解析在空中下降的物体由于克服空气阻力做功，机械能损失，因摩擦物体的温度升高，内能增加，A正确；物体静止时，温度降低，内能减少，而机械能可能不变，B错误；分子运动永不停息而且分子间有相互作用，内能不可能为零，但机械能可以为零，C错误，D正确。答案AD基
16、础过关1.(多选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法中正确的是()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解析因温度是分子平均动能的标志，所以选项A正确；因为氢气分子和氧气分子的质量不同，且mH2mO2，平均动能又相等，所以分子质量大的平均速率小，故选项B正确，D错误；虽然气体质量和分子平均动能都相等，但由于气体物质的量不同，所以分子数目也就不相等，因此选项C错误。答案AB2.(多选)如图1所示为物体分子间相互作用力与分子间距离的关系。下列判断中正确的是()图1A.当rr0时，r越小
17、，则分子势能Ep越大C.当rr0时，分子势能Ep最小D.当r时，分子势能Ep最小解析当rr0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当rr0时，分子力为零，分子势能最小，但不为零；当r时，分子力趋于零，分子势能趋于零。故A、C正确。答案AC3.关于物体的内能，下列说法中正确的是()A.水分子的内能比冰分子的内能大B.物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大C.一定质量的0 的水结成0 的冰，内能一定减少D.相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能解析因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误；内能
18、与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误；一定质量的0 的水结成0 的冰，放出热量，使得内能减少，故选项C正确。答案C4.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()解析当rr0时引力与斥力的合力为零，即分子力为零，A、D错误；当分子间的距离rr0时分子势能最小，B正确，C错误。答案B5.下列关于物体内能的说法正确的是()A.同一个物体，运动时比静止时的内能大B.1 kg 0 的水的内能比1 kg、0 的冰的内能大C.静止的物体的分子平均动能为零D.物体被举得越高，其分子势能越大
19、解析物体的内能与其宏观运动状态无关，A错误；1 kg 0 的水变成1 kg 0 的冰要放出热量，故1 kg 0 的水的内能大，B正确；静止的物体的动能为零，但分子在永不停息地运动，其分子平均动能不为零，同理被举高的物体，势能增加，但其体积不变，分子势能不变，故C、D错误。答案B6.下列关于物体的温度、内能和热量的说法中正确的是()A.物体的温度越高，所含热量越多B.物体的内能越大，所含热量越多C.物体的温度越高，它的分子热运动的平均动能越大D.物体的温度不变，其内能就不变解析分子热运动的平均动能只与温度有关，温度越高，分子热运动的平均动能越大，内能由物质的量、温度和体积共同决定，并且内能是状态
20、量，而热量是过程量，它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量。答案C7.关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是()A.某物体的温度为0 ，说明物体中分子的平均动能为零B.温度是分子热运动平均动能的标志C.温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大D.物体的运动速度越大，则物体的温度越高解析某物体温度是0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地做无规则运动，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，由Ekmv2，知分子平均速率不一定大，B正确，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代
21、表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D错误。答案B8.下列说法正确的是()A.分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定C.物体的速度增大时，物体的内能增大D.物体的动能减小时，物体的温度可能增加解析内能是对物体内所有分子而言的，单个分子无内能可言，选项A错误；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上表现为由物体的体积决定，所以选项B错误；物体的宏观速度与物体的内能没有关系，物体的动能与物体的温度没有关系，故选项C错误，D正确。答案D能力提升9.在两个分子间的距离由r0(平衡位置)变为10r0的过程中，关于分子间的作用力F和分子间的势能
22、Ep的说法正确的是()A.F不断减小，Ep不断减小B.F先增大后减小，Ep不断增大C.F不断增大，Ep先减小后增大D.F、Ep都是先减小后增大解析分子间距rr0时，分子力F0；随r的增大，分子力表现为引力，F0；当r10r0时，F0，所以F先增大后减小。在分子间距由r0至10r0的过程中，始终克服分子引力做功，所以分子势能一直增大，所以选项B正确。答案B10. (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2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()图2A.在rr0阶段，F做
23、正功，分子动能增加，势能减小B.在rr0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rr0阶段，当r减小时F做负功，分子势能增加，分子动能减小，故选项B错误；在rr0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故选项C正确，D错误；在整个相互接近的过程中分子动能和势能之和保持不变，故选项E正确。答案ACE11.(多选)关于物体的内能，下列叙述中正确的是()A.温度高的物体比温度低的物体内能大B.物体的内能不可能为零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E.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关解析温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能大小，选项A错误；由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能不可能为零，选项B正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，选项C错误；内能不同的两个物体，它们的温度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，选项D正确；物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故选项E正确。答案BDE
