高中物理 第七章 分子动理论 5 内能成长训练 新人教版选修33

5 内能
主动成长
夯基达标
1.下列对物体内能的说法中，正确的有（）
A.0℃的水比0℃的冰的内能大
B.物体运动的速度越大，则内能越大
C.水分子的内能比冰分子的内能大
D.100 g 0℃的冰比100 g 0℃的水的内能小解析：内能与分子个数有关，因不知道0℃的水与0℃的冰的质量哪一个大，所以无法比较其内能，选项A错.物体整体运动的动能属于机械能，与内能无关，选项B错.内能也是统计概念，只对大量分子有意义，是对物体而言的，一个分子没有内能，选项C错.冰熔化成水中吸收热量，内能增加，所以选项D正确.
答案:D
2.关于分子的动能，下列说法中正确的是（）
A.物体运动速度大，物体内分子的动能一定大
B.物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大
C.物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小
D.物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关
解析：分子的动能与机械运动的速度无关；温度升高，分子的平均动能一定增加，但对单个分子来讲，其动能可能增加也可能减小.
答案:CD
3.氢气和氧气的质量、温度都相同，在不计分子势能的情况下，下列说法正确的是（）
A.氧气的内能较大
B.氢气的内能较大
C.两者的内能相等
D.氢气分子的平均速率较大
解析：氢气和氧气的温度相同，分子的平均动能相同，由于氧分子质量比氢分子质量大，所以氢分子的平均速度更大.又因为两种气体的总质量相等，氢分子质量比氧分子质量小，所以氢分子数大于氧分子数，氢气的分子动能总和大于氧气的分子动能总和，由于不计分子势能，所以氢气的内能更大.
答案:BD
4.关于温度的概念，下列说法正确的是（）
A.某物体的温度为0℃，则其中每个分子的温度都为0℃
B.温度是物体分子热运动平均速率的标志
C.温度是物体分子热运动平均动能的标志
D.温度可从高温物体传递到低温物体，达到热平衡时，两物体温度相等
解析：温度是大量分子热运动平均动能的量度，对单个分子无意义，所以选项A、B错误，选项C正确.不能说温度从高温物体传递到低温物体，而是热量从高温物体传递到低温物体.选项D错误.
答案:C
5.关于物体的内能，下列说法正确的是（）
A.当分子间显示斥力时，距离越小，分子势能越小
B.当分子间显示引力时，距离越大，分子势能越大
C.体积相同的同种物质，它们的内能一定相同
D.质量、体积、温度均相同的同种物质，它们的内能一定相同
解析：当分子是斥力时，距离变小，需克服分子做功，分子势能增加，A错；当分子力是引力时，距离变大，需克服分子力做功，分子势能增加，B正确；质量、温度、体积相同的同
种物质，存在状态也一致，内能相同，故D对，C错.
答案:BD
6.下列说法正确的是（）
A.分子间距离为r0时没有作用力，大于r0时只有引力，小于r0时只有斥力
B.分子间距离变大，分子势能可能变大，也可能变小
C.设两个分子相距无穷远时势能为零，则分子间距变小时，分子势能一直减小，故分子势能在任何距离上都为负值
D.物体的内能仅由温度和体积决定
解析：分子在相互作用的距离内都是既有引力，又有斥力，故A错；分子间距离r＞r0时，距离增大，克服分子力做功，分子势能变大，r＜r0时，距离增大，分子力做正功，分子势能减小，故B对；当分子间距离减小时，在r＞r0范围内，分子力做正功，分子势能减小，当r＞r0时，克服分子做功，分子势能增加，故C错；物体的内能与物质的量、温度、体积都有关，D错.
答案:B
7.关于机械能和内能，下列说法中正确的是（）
A.机械能大的物体，其内能一定很大
B.物体的机械能损失时，内能却可以增加
C.物体的内能损失时，机械能必然减小
D.物体的内能为零时，机械能可以不为零
解析：内能和机械能是两种不同形式的能，对同一物体，不考虑形变时，机械能由其宏观速度和相对地面的高度决定，内能则与其内部分子无规则运动及其聚集状态有关，它跟物体整体的宏观速度和高度无直接联系.
答案:B
8.质量相同的铁块和铜块，它们的温度相同，下列说法正确的是（）
A.铁块和铜块内所有分子热运动的速度都相同
B.铁块和铜块内分子的平均速率相同
C.铁块和铜块内分子的平均动能相同
D.铁块和铜块内分子动能的总和相同解析：温度相同，两金属块的分子平均动能相同，并不是所有分子的速率都相同，即使在同一金属块中也是如此，选项A错；由于铁块分子的质量比铜块中分子的质量小，而它们的平均动能相等，所以铁块中分子的平均速率要比铜块中分子的平均速率大，所以选项B错；选项C对；铁块中的分子数比铜块中的分子数多，而它们分子的平均动能相同，所以铁块分子的动能的总和大于铜块中分子动能的总和，选项D错.
温度是物体分子平均动能的标志，温度相同，物体中分子平均动能相同，而动能既跟速率有关（E k∝v2），又与质量有关（E k∝m），因此，决定平均速率的因素不仅是温度，还有分子的质量，而决定平均动能的因素只有温度.
答案:C
9.对于同一物体的内能，下列说法正确的是（）
A.温度升高时，内能一定增大
B.温度不变时，内能一定不变
C.体积增大时，内能一定增大
D.体积增大时，内能可能不变
解析：同一物体所含物质的量不变，物体的内能在宏观上取决于物体的温度，物体的体积和物体所处的状态，只有一个因素的变化情况不能确定它的内能变化情况，温度升高时物体内分子热运动的平均动能要增大，但分子势能可能会由于体积的变化而减小.所以选项A错.温度不变时，分子平均动能不变，但可能由于物体的体积发生改变或由于状态发生变化而使内能发生变化，所以选项B错.体积增大分子势能可能增大，也可能减小，并且温度也有可能发生变化，因此不能确定物体的内能是否变化，怎样变化，所以选项C错，D对.
答案:D
10.一个铜块和铁块，质量相等，铜块的温度T 1比铁块的温度T 2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换热量，那么（ ）
A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块放出的总热量等于铁块吸收的总热量
B.在两者达到热平衡以前的任一段时间内，铜块放出的热量不等于铁块吸收的热量
C.达到热平衡时，铜块的温度221T T T +=
D.达到热平衡时，两者的温度相等
解析：热量是热传递过程中物体内能变化的量度，在只有热传递的过程中，没有做功，物体吸收多少热量，它的内能就增加多少；反之，物体的内能减少多少，物体就放出多少热量，根据热传递过程中的能量守恒定律，可知选项A 正确，B 不正确.温度标志着热传递的方向，两个物体有热接触时，热量总是从温度较高的物体传向温度较低的物体，一直到两个物体的温度相同，达到热平衡，因此选项D 正确，设达到热平衡时的温度为T ，铜块放出热量的计算式为Q 放=c 铜m （T 1-T ），铁块吸收热量的计算式为Q 吸=c 铁m(T-T 2)，因为Q 吸=Q 放，所以联立解得铁铜铜铜c c T c T c T ++=2
1，因此选项C 是错误的，)(2
121T T T +=只有在参加热传递的两个物体是同种物质的物体，且质量相等的特殊条件下才能成立.
答案:AD
11.如图7-5-3，甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子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，现把乙分子从a 处由静止释放，则（ ）
图7-5-3
A.乙分子由a 到b 做加速运动，由b 到c 做减速运动
B.乙分子由a 到c 做加速运动，到达c 时速度最大
C.乙分子由a 到b 的过程中，两分子间的分子势能一直减少
D.乙分子由b 到d 的过程中，两分子间的分子势能一直增加
解析：乙分子由a→b→c 过程中，始终做加速运动，到达c 点时速度最大，在a 到b 到c 的过程中，引力做正功，分子势能一直减少.从c 到d 过程中，斥力做负功，分子势能增加. 答案:BC
12.重1 000 kg 的气锤从2.5 m 高处落下，打在质量为200 kg 的铁块上，要使铁块的温度升高40℃，气锤至少应落下多少次？（设气锤撞击铁块时做的功有60%用来升高铁块的温度）
［取g=10 m/s 2,铁的比热c=0.46 J/(g·℃）］
解析：由机械能守恒得气锤下落到刚撞击铁块时刻的动能
E k =mgh=103×10×2.5 J=2.5×104 J
由动能定理得，气锤撞击铁块所做的功为
W=E k -0=2.5×104 J
使铁块温度升高40℃所需的热量
Q=cmΔt=0.46×200×103×40 J=3.678×106
J
设气锤应下落n 次，才能使铁块温度升高40℃，则由能的转化和守恒定律得
n·Wη=Q 所以，=⨯⨯⨯==46
10
5.2
6.010678.3ηW Q n 244.7 次 答案:约245次
走近高考
13.(2005江苏高考，7)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
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：当分子间距离r=r 0时，引力与斥力等大，分子力表现为零，当r ＜r 0时分子力表现为斥力，当r 减小时，分子力增大，分子势能增大，选项D 错，C 正确；分子力表现为引力时，随分子间距离的增大，分子力可能增大，也可能减少，而分子势能一定增大，可见选项A 、B 均错.
答案:C
14.(2004江苏高考，18)关于分子的热运动，下列说法中正确的是（ ）
A.当温度升高时，物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
B.当温度降低时，物体内每一个分子热运动的速率一定都减小
C.当温度升高时，物体内分子热运动的平均动能必定增大
D.当温度降低时，物体内分子热运动的平均动能也可能增大
解析：温度是物体内分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越大，每一个分子热运动的速率不一定增大.故选项C 正确.
答案:C
15.(2004全国高考卷Ⅲ,18)分子间有相互作用势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零.设分子a 固定不动，分子b 以某一初速度从无穷远处向a 运动，直至它们之间的距离最小.在此过程中，a 、b 之间的势能（ ）
A.先减少，后增大，最后小于零
B.先减小，后增大，最后大于零
C.先增大，后减小，最后小于零
D.先增大，后减小，最后大于零
解析：本题考查分子力做功与分子势能的关系.当b 分子以某一初速度从无穷远向a 运动，在r ＞r 0时，分子间表现为引力，分子力做正功，分子势能减少，当r ＜r 0时，分子间表现为斥力，做负功，分子势能增加.由于开始时E p +E k ＞0.故分子动能为零时（即a 、b 相距最近时），分子势能大于零，选项B 正确.
答案:B。