5内能
5 内能
【问】物理学中是怎么解决这一困难的？
研究发现：物体的温度越高，分子的平均动能越大。 若能发现温度和平均动能的关系，我们就能利用分子的平 均动能乘以分子数，从而得到物体内部分子动能的和。
分子动能 分子势能
分子动能 分子平均动能 分子平均动能与温度的关系
分子势能 分子势能与分子距离的关系 物体分子势能与体积的关系
作业布置
1、复习课堂内容，牢记相关知识和规律； 2、完成教材P16 的“问题与练习”及《优化设计》练习。
内能
知识回顾
【师】在物理学中，我们把动能与重力势能、弹性势能的 和叫机械能。既然构成物体的大量分子也有动能和势能， 那么分子动能与分子势能也称谓机械能吗？如果不是，叫 什么？
知识归纳
1.内能 分子动能与分子势能的和。
2.影响内能的因素 温度和体积。
常见题型
课堂练习 课堂练习
Байду номын сангаас
小结与作业
内能
课堂小结
【问】目前学过的势能有哪些？它们分别与什么作用相对 应？各属于哪一类能量？
名称 重力势能 弹性势能 电势能
对应作用力 重力 弹力 电场力
大小
【问】分子间也存在相互作用力，它们之间会有势能吗？
知识点二
分子势能
要点分析
【问】分子势能与分子间的位置有什么关系？
（1）与讨论其它势能一样，要讨论分子势能的大小， 需要先选零势能位置。一般选无穷远处的势能为零。
（2）与讨论其它势能一样，分子力做正功时分子势能 减小，分子力做负功时分子势能增大。
r <r0时，r越大，分子势能越小； r <r0时，r越大，分子势能越大； r =r0时，r越大，分子势能最小。
5 内能
练习7.比较内能的大小。 ⑴一块铁由15℃升高到55℃，比较内能。 ⑵质量是1kg50℃的铁块与质量是0.1kg50℃的铁 块，比
较内能。 ⑶质量是1kg100℃的水与质量是1kg100℃的水蒸 气，比较内能。
练习8.一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当 汽车以 60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的 内能是否增加？
练习4.0℃水结成0℃的冰，分子动能和分子 势能如何变化？
练习5.有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙 分子由无穷远处逐渐向甲靠近，直到不再靠近为 止，在这整个过程中，分子势能的变化情况是 A．不断增大 B．不断减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
练习6.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Байду номын сангаас分子的平均速率较大
练习3.关于分子力做功与分子势能变化正确的有
A．r﹥r0时，r增大，分子力做负功，分子势能增加。 B．r﹥r0时，r增大，分子力做正功，分子势能减小。 C．r﹤r0时，r增大，分子力做正功，分子势能增加。 D．r﹤r0时，r增大，分子力做负功，分子势能减小 E．分子间距r增大，分子力做负功，分子势能减小
内
能
高二物理人教版选修3-3 执教人：桃源一中 黄兴佳
例1.分子间距r从∞减小到零的过程 中，分子势能的正负及变化情况如 何？r0处的分子势能是否为零？
练习1.把分子势能-r图像和分子力-r图 像进行对比。
练习2.关于分子力与分子势能，下列说法正确的 有 A．若分子之间距离减小，分子势能必然增加 B．若分子之间距离增大，分子势能必然增大 C．若分子间距减小，分子引力和斥力都增大 D．无穷远处分子势能最小。
5.内能
19、冰冷的冰块，它的（ C ） A、分子热运动停止 B、内能为零 C、分子间有相互作用 D、温度一定是0℃
20、关于热量与温度的关系，下列说法正确的是 （D A、物体温度升高的越高，吸收的热量就越多 B、物体的温度越高，所含的热量就越多 C、物体温度越高，吸收的热量就越多 D、物体相互接触时，热量由高温物体传向低温物体
D 9、“朱门酒肉臭”这里的“臭”说明的道理是（ A、朱家的酒和肉会变臭 B、只有气体的分子是运动的 C、人的直觉有错误 D、组成物质的分子在不停地运动
）
10、 坐在客厅里的客人能闻到厨房里做菜时的香味，这是 因为（ C ） A、客人觉得饿了 B、 炒的菜是一种很特别的菜 C、 物质的分子是不停地运动着的 D、 只有气体的分子是运动的
11、 将两木板刨得很平，然后将它们紧紧地贴在一起，拿 开手后两木板仍不能吸引在一起，原因是（ C ） A、木板中的分子没有引力 B、木板之间有空气，分子停止运动 C、木板之间的分子间隔太大，作用力太小 D、以上都不是 12、把一玻璃板放入水中，取出之后，玻璃板上会有一些 水粘在上面，下列说法正确的是（ D ） A、水蒸气在玻璃上液化成的小水滴 B、 快速取出玻璃就不会有水 C、 水扩散到了玻璃中 D、 分子之间有相互作用的吸引力
解析： 灰尘满屋——人施加给灰尘外力 满屋飘香——菜分子自发“闯入”空气 水雾飞舞——人施加给水外力
米粒翻滚——水受热对流运动，从而带动米粒运动
判断是不是分子 运动主要看是否 是“自发形成”的
例二：
关于内能、热量和温度，下列说法正确的是（ A ） A、温度低的物体可能比温度高的物体内能多 B、物体内能增加，温度一定升高 C、物体内能增加，一定要从外界吸收热量 D、物体温度升高，它的热量一定增加 注：解答此类题关键要正确理解与区分各个物理概念的不同及 联系。温度是指物体的冷热程度；热量是热传递的过程中内能 的改变量，是一个过程量，只能说吸收或放出了多少热量，不 能说“具有”或“含有”多少热量；而内能是物体内部分子热 运动的动能和分子势能的总和，故其大小变化会受到温度变化 的影响。
5 内能 (2)
【正解】 内能是物体内所有分子的动能和势能的总和．温度 是分子平均动能的标志，任何物质只要温度低则物体分子平均 动能就一定小，D选项正确；但温度低不表示内能一定也小， 也就是所有分子的动能和势能的总和不一定就小，A选项错误； 温度低，物体分子平均动能小，但不同物质的分子质量不同， 所以无法确定温度低时分子运动的平均速率是否一定小；选项 B错误；微观分子无规则运动与宏观物体运动不同，分子的平 均动能只是分子无规则热运动的动能，而物体加速运动时，物 体内所有分子均参与物体的整体、有规律的运动，这时物体整 体运动虽然越来越快，但并不能说明分子无规则运动的情况就 加剧．从本质上说，分子无规则运动的剧烈程度只与物体的温 度有关，而与物体的宏观运动情况无关，C选项错误． 【答案】 D
分子力、分子势能及物体的内能
(2010·全国卷Ⅰ)右图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( ) 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 【点拨】 注意分子间距跟分子力、分子势能的关系． 解析：分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r小 于r1时分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时分子力表 现为斥力；当r大于r2时分子力表现为引力，A错误，BC 正确．在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功分子势 能减小，D错误． 答案：BC
B. ①和③都是正确的
C. ③和④都是正确的
D. ②和④都是正确的
【点拨】 注意到阿伏加德罗常数的“桥梁”作用，及固、 液、气体的结构特征：固体和液体分子可以忽略分子间的 间隙，而气体分子间的间隙不能忽略．
5 内能
式动
物质的
决定因 素
量、物 体的温 度和体
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
积是否Leabharlann 永远不 零 等于零一定条件下可以等于零
能量常 见形式
分子动 能、分 子势能
物体动能、重力势能或弹性势能
联系
在一定条件下可以相互转化
【例4－1】 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，机械能不可以为零
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事。
【例2】 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
3．物体的内能 (1)物体的内能：物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物 体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组 成的，因此任何物体都是有内能的。 (2)任何物体都具有内能，因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且 相互作用着的分子组成的。内能是对一个宏观物体而言的，不存在某个分子 内能的说法。 (3)内能的决定因素 物体的内能跟物体的温度和体积有关。温度发生变化，分子的平均动能发 生变化；物体的体积发生变化，分子势能发生变化。还要注意，物体的内能 还与物体所含的分子数有关，因为内能是物体内所有分子的动能和分子势能 的总和。
③如果取两个分子间相距无限远时(此时分 子间作用力可忽略不计)的分子势能为零， 分子势能Ep与分子间距离r的关系可用如图所 示的曲线表示。从图线上看出，当r＝r0时， 分子势能最小。
高中物理选修3-3第七章 分子动理论5 内能
5内能[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道温度是分子平均动能的标志.2.明确分子势能与分子间距离的关系.3.理解内能的概念及其决定因素.4.了解内能和机械能的区别．科学思维：通过分析分子力做功情况，判断分子势能的变化情况，从而确定分子势能与分子间距离的关系．一、分子动能1．分子动能：由于分子永不停息地做无规则运动而具有的能量．2．分子的平均动能所有分子热运动动能的平均值．3．温度是物体分子热运动的平均动能大小的唯一标志．二、分子势能1．分子势能：由分子间的相互位置决定的能．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．三、内能1．内能：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．1．判断下列说法的正误．(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)分子的势能是由分子间相互位置决定的能量，随分子间距的变化而变化．(√)(4)温度高的物体内能大．(×)2．(1)1千克10 ℃的水比10千克2 ℃的铁的分子的平均动能________．(2)质量和体积一定的同种气体，温度高时气体的内能________．答案(1)大(2)大一、分子动能(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？(2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？(3)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大吗？答案(1)分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能．(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变．(3)不是．分子的平均动能与宏观物体运动的速度无关．1．单个分子的动能(1)定义：组成物体的每个分子都在不停地运动，因此每个分子都具有动能．(2)由于分子运动的无规则性，在某时刻物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也可能是不同的，所以单个分子的动能没有意义．2．分子的平均动能(1)定义：物体内所有分子的动能的平均值．(2)决定因素：温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，个别分子的动能可能减小或不变，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的．3．物体内分子的总动能物体内分子运动的总动能是指所有分子热运动的动能总和，它等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积．物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关．例1(多选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，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解析因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子平均动能相同，故选项A正确．因为氢气分子的质量小于氧气分子的质量，而分子平均动能又相等，所以氢气分子的平均速率大，故选项D错误，B正确．虽然气体质量和分子平均动能(温度)都相等，但由于气体摩尔质量不同，分子数目就不相等，故选项C错误．由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同.二、分子势能(1)功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？(2)若分子力表现为引力，分子间距离增大时，分子力做什么功？分子势能如何变化？分子间距离减小时，分子力做什么功？分子势能如何变化？(3)若分子力表现为斥力，分子力做功情况以及分子势能的变化情况又如何呢？答案(1)分子力做功对应分子势能的变化(2)负功分子势能增加正功分子势能减小(3)分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小；分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大．1．分子力、分子势能与分子间距离的关系分子间距离r＝r0r＞r0，r增大r＜r0，r减小分子力等于零表现为引力表现为斥力分子力做功分子力做负功分子力做负功分子势能最小随分子间距离的增大而增大随分子间距离的减小而增大分子势能与分子间的距离的关系图象如图1所示．图12．分子势能的特点由分子间的相互位置决定，随分子间距离的变化而变化．分子势能是标量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关．3．分子势能的影响因素(1)宏观上：分子势能跟物体的体积有关．(2)微观上：分子势能跟分子间距离r有关，分子势能与r的关系不是单调变化的．例2A、B两分子的距离等于分子直径的10倍，若将B分子向A分子靠近，直到不能再靠近的过程中，关于分子力做功及分子势能的变化说法正确的是()A．分子力始终对B做正功，分子势能不断减小B．分子力先对B做正功，而后B克服分子力做功，分子势能先减小后增大C．B分子先克服分子力做功，而后分子力对B做正功，分子势能先增大后减小D．分子间的距离不断减小，所以分子势能不断增大答案 B解析将B分子从距离等于分子直径10倍处向A分子靠近，分子力先表现为引力，引力做正功，分子势能减小，当r小于r0时，分子力表现为斥力，分子力又做负功，分子势能增加，B正确．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．分子力做功的大小等于分子势能变化量的大小．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．例3(多选)(2019·济宁市高二下期末)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所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互靠近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法中正确的是()图2A．在r＝r0时，分子势能为零B．在r＝r0时，分子势能最小，但不为零C．在r>r0阶段，分子势能一直减小D．在r<r0阶段，分子势能先减小后增加答案BC解析因为两分子相距无穷远时分子势能为零，在r＝r0时，斥力和引力大小相等，方向相反，分子力合力为零，分子势能最小，但不为零，A错误，B正确；在r>r0阶段，随着两分子的靠近，分子间表现为引力，引力做正功，分子势能一直减小，C正确；在r<r0阶段，分子间作用力表现为斥力，在两分子靠近的过程中，分子力做负功，分子势能一直增加，D错误．分子势能图象问题的解题技巧1．要明确分子势能、分子力与分子间的距离关系图象中拐点的不同意义．分子势能图象的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，分子力图象与r轴交点的横坐标表示平衡距离r0.2．要把图象上的信息转化为分子间的距离，再求解其他问题．三、内能(1)结合影响分子动能和分子势能的因素，从微观和宏观角度讨论影响内能的因素有哪些？(2)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(1)微观上：物体的内能取决于物体所含分子的总数、分子的平均动能和分子间的距离．宏观上：物体的内能取决于物体所含物质的量、温度和体积及物态．(2)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零．1．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．温度、内能和热量的比较(1)温度宏观上表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志．(2)内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．(3)热量指在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，等于物体内能的变化量．3．内能和机械能的区别与联系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常见的能量形式分子动能、分子势能物体动能、重力势能、弹性势能影响因素物质的量、物体的温度、体积及物态物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量大小永远不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4.物态变化对内能的影响一些物质在物态发生变化时，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．例4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答案 D解析温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子热运动动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误；两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但分子的平均速率可能不同，故D项正确；最易出错的是认为有热量从A传到B，A的内能肯定大，其实有热量从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等因素，故C项错误；机械运动的速度与分子热运动的平均动能无关，故B项错误．比较物体内能的大小和判断内能改变的方法具体比较和判断时，必须抓住物体内能的大小与分子总数、温度、物体的体积及物态等因素有关，结合能量守恒定律，综合进行分析．(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．1．(分子动能)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，则物体的温度越高答案 B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，但由于分子的质量不一定相同，则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．2．(分子力和分子势能)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，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小答案 C解析当分子力表现为引力时，分子间距离增大，分子力可能先增大后减小，也可能一直减小，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．3．(分子力和分子势能)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能E p随分子间距离r变化关系的图线是()答案 B解析当r<r0时，分子力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能E p减小；当r>r0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能E p增大；当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小，故选项B正确．4．(内能)关于物体的内能，下列说法中正确的是()A．机械能可以为零，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 ℃的水的内能相等答案 A解析机械能是宏观能量，可以为零，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，B、C、D错误．一、选择题考点一分子动能1．(多选)对于20 ℃的水和20 ℃的水银，下列说法正确的是()A．两种物体的分子的平均动能相同B．水银分子的平均动能比水的大C．两种物体的分子的平均速率相同D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小答案AD解析温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体的分子的平均动能相同，故A对，B错；由水银的摩尔质量大于水的摩尔质量，知D 对，C 错．2．(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 ，则平均动能为12m v 2 D ．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答案 BD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，B 对；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，D 对．3．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是( )A ．气体分子间的作用力增大B ．气体分子的平均速率增大C ．气体分子的平均动能减小D ．气体分子的平均动能不变答案 D解析 气泡在上升的过程中，内部气体温度不变，分子的平均动能不变，平均速率不变，体积增大，分子间的作用力减小，故D 正确．4．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 ．10个分子动能和势能的总和就是这10个分子的内能D ．温度高的物体分子平均速率小于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率答案 A解析 温度是分子平均动能的标志，温度相同，则物体分子的平均动能相同，A 正确；分子动能是分子做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的，对于10个分子而言毫无意义，C 错误；若组成物体的物质相同，温度高的物体分子平均速率大，D 错误．考点二 分子势能与分子力的功5．分子具有与分子间距离有关的势能，这种势能叫做分子势能．关于分子势能下列说法中正确的是()A．分子间作用力做负功，分子势能一定减少B．分子间作用力做正功，分子势能一定减少C．分子间距离增大时，分子势能一定增加D．分子间距离减小时，分子势能一定增加答案 B解析分子力做正功，分子的动能增加，分子的势能减少，分子力做负功，分子动能减少，分子势能增加，A错误，B正确；在平衡位置以内，分子间距离增大时，分子势能减少，C 错误；在平衡位置以外，分子间距离减小时，分子势能减少，D错误．6.如图1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，现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是()图1A．从a到b B．从b到cC．从b至d D．从c到d答案 D解析根据分子力做功与分子势能的关系，分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加，故D选项正确．7．(2019·上海市宝山区模拟)当两分子间距变化时分子势能变大了，则可以判定在此过程()A．分子力一定做了功B．分子力一定增大C．分子间距一定变大D．分子力一定是引力答案 A8．(多选)图2甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象．由图象判断以下说法中正确的是()图2A．当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零B．当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大C．当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大D．当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大答案CD解析由题图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均达到最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，为负值；当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，此时分子力做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程中分子力做负功，分子势能增大，由此知选项C、D正确．考点三内能、物体的机械能及综合应用9．(多选)(2018·全国卷Ⅱ改编)对于实际的气体，下列说法正确的是()A．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能B．气体的内能包括气体整体运动的动能C．气体的体积变化时，其内能可能不变D．气体的内能包括气体分子热运动的动能答案ACD解析实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能，当气体体积变化时影响的是气体的分子势能，内能可能不变，所以A、C、D正确，B错误．10．关于物体的内能，以下说法正确的是()A．箱子运动的速度减小，其内能也减小B．篮球的容积不变，内部气体的温度降低，其气体的内能将减小C．物体的温度和体积均发生变化，其内能一定变化D．对于一些特殊的物体，可以没有内能答案 B解析物体的内能与物体的机械运动无关，故A错误；当气体的体积不变而温度降低时，气体的分子势能不变，分子的平均动能减小，气体的内能减小，故B正确；物体的温度和体积均发生变化时，物体内的分子势能和分子的平均动能都发生变化，其内能可能不变，故C错误；任何物体都有内能，故D错误．11．(2018·安阳市高二检测)关于物体的内能和机械能，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，物体的温度可能升高答案 D解析分子具有热运动的动能，同时由于分子间存在着相互作用力而具有分子势能，所有分子的这两种能量的总和组成物体的内能．内能是物体具有的宏观物理量，而对单个分子来说，不存在分子内能的概念，A错误；分子势能与温度无关，由分子力做功决定，与分子间距有关，所以宏观上表现为与体积有关，B错误；物体的速度增大时，物体的动能增大，这里的动能是宏观物体的机械能中的动能，而不是分子的动能，C错误，D正确．二、非选择题12．三个瓶子分别盛有质量相同的氢气、氧气和氮气，它们的温度相同，则分子平均速率最大的是__________；在不计分子势能的情况下，气体内能最大的是________．答案氢气氢气13．(1)1 kg的40 ℃的水跟1 kg的80 ℃的水哪个内能多？(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水哪个内能多？(3)一杯100 ℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？(4)1 kg的100 ℃的水跟1 kg的100 ℃的水蒸气哪个内能多？答案见解析解析(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，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 ℃的水的内能多．(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多．(3)虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的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 ℃的开水的内能多．(4)它们的质量相等，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 ℃的水的分子势能大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多．。
同步练习：7_5 内能(解析版)
预习+知识梳理人教版高中物理选修3-3学案 第七章：分子动理论7.5 内能 一、探究气体等温变化的规律1．气体的三个状态参量：压强p 、体积V 、温度T .2．等温变化：一定质量的气体，在温度不变的条件下其压强与体积变化时的关系．3．实验探究(1)实验器材：铁架台、注射器、气压计、刻度尺等．(2)研究对象(系统)：注射器内被封闭的空气柱．(3)实验方法：控制气体温度和质量不变，研究气体压强与体积的关系．(4)数据收集：压强由气压计读出，空气柱长度由刻度尺读出，空气柱长度与横截面积的乘积即为体积．(5)数据处理：以压强p 为纵坐标，以体积的倒数1V 为横坐标作出p －1V 图象．图象结果：p －1V图象是一条过原点的直线． (6)实验结论：压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比．二、玻意耳定律1．内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p 与体积V 成反比．2．公式 pV ＝C 或p 1V 1＝p 2V 2.3．条件气体的质量一定，温度不变．4．气体等温变化的p －V 图象气体的压强p 随体积V 的变化关系如图1所示，图线的形状为双曲线，它描述的是温度不变时的p －V 关系，称为等温线．一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的．图11．下列说法中正确的是（ ）A ．分子间的平均距离增大时，其分子势能一定增大B ．分子间的平均距离增大时，其分子势能一定减小C ．物体的体积增大时，其分子势能一定增大D ．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小【答案】D【详解】AB ．若分子间的平均距离在大于r 0（r 0约为10-10 m ）的范围内增大，由于分子间的作用力表现为引力，分子间平均距离增大时，分子力对分子做负功，分子势能将增大。
若分子间的平均距离在小于r 0的范围内增大，由于分子间的作用力表现为斥力，分子间平均距离增大时，分子力对分子做正功，分子势能将减小，选项A 、B 错误；C ．由于物体的体积随分子间的平均距离的增大而增大，所以其分子势能随分子距离的变化，与分子势能随物体的体积的变化规律相同，选项C 错误；D ．水在0℃~4℃的范围内温度升高时，表现出反常膨胀的特性，温度升高，体积反而减小，0℃的冰体积最大，0℃的水变成0℃的冰时，由于要放热，而且温度不变，所以水的分子势能减小，选项D 正确。
苏教版高中物理 5 内能 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 在一个真空的钟罩中，用不导热的细线悬吊一个铁块，中午时铁块的温度是28°C，晚上铁块的温度是23°C。
铁块的内能（）A．变大B．变小C．不变D．无法判断2. 将一玻璃瓶抽成真空，内部放一小块固体酒精，一段时间后全部变为气体，环境温度不变，这一过程中（）A．酒精分子间的引力增大、斥力减小B．酒精分子间的引力、斥力均减小C．酒精分子势能减小D．酒精的内能不变3. 如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（）A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩，空气的内能减少B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起，空气的内能增大C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出去，水蒸气的内能减少D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大4. 关于分子动能与势能，下列说法正确的是（）A．一定质量的乙醚液体全部蒸发，变为同温度的乙醚气体，在这一过程中分子平均动能增大B．乙醚液体蒸发过程中分子势能减小C．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的速率都增大D．物体的温度越高，其内部分子的平均动能就一定越大5. 关于质量相同的0°C的水和0°C的水蒸气，下列说法中正确的应是A．分子数相同，分子平均动能不相同，分子势能相同，它们的内能相同B．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同C．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同D．分子数不同，分子平均动能不相同，分子势能相同，内能不相同6. 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，内能一样大7. 下列说法正确的是（）A．温度是分子热运动剧烈程度的标志B．分子力做正功，分子势能一定增大C．分子间距增大，分子力一定减小D．温度越高，物体的内能一定越大8. 关于物体的内能下列说法中正确的是（）A．物体的内能与物体的温度与体积都有关系B．体积相同的同种气体，它们的内能一定相等C．运动物体的速度增大，则分子动能增大，物体的内能也增大D．不同物体，若它们的温度和体积都相等，则它们的内能也相等9. 关于物体的内能，下列说法正确的是（）A．相同质量的两种物质，升高相同的温度，内能的增加量一定相同B．物体的内能改变时温度不一定改变C．内能与物体的温度有关，所以0 ℃的物体内能为零D．分子数和温度都相同的物体一定具有相同的内能10. 关于物体的内能，正确的说法是（）A．温度、质量相同的物体具有相等的内能B．物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，叫做物体的内能C．机械能越大的物体，内能也一定越大D．温度相同的物体具有相同的内能11. 下列说法错误的是（）A．物体温度是其内部分子热运动平均动能的标志B．物体的体积变化时，其内部大多数分子间的距离将发生变化，因而物体内部分子势能的总量随之改变C．物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能D．物体的温度和体积变化时，它的内能一定变化12. 做功和热传递都能够改变物体的内能．在下列改变物体内能的方法中，属于做功过程的是 ( )A．炉火上的壶水逐渐升温的过程B．把烧红的铁块投入水中使铁块温度降低的过程C．物体在阳光下被晒热的过程D．柴油机汽缸内气体被压缩的过程二、多选题(选择题)13. 下列说法正确的是（）A．扩散现象和布朗运动都证明分子在做永不停息的无规则运动B．同一个物体，内能的大小与物体的体积和温度无关C．物体中的分子势能总和与物体体积大小无关D．物体放出了热量，物体的内能可能不变14. 以下关于分子力的说法，正确的是（）A．分子间的距离增大则分子间的斥力与引力均减小B．气体分子之间总没有分子力的作用C．液体难于压缩表明液体中分子总是引力D．当分子间表现为引力时，随分子间距离增大分子间势能增大E．当分子间的引力与斥力大小相等时分子间势能最小15. 下列说法正确的是（）A．分子间距离大于平衡距离r0时只有引力，小于r0时只有斥力B．分子间距离等于平衡距离r0时，分子势能最小C．设两个分子相距无穷远时分子势能为零，则分子势能在任何距离上都为负值D．物体的内能由温度、体积以及物质的量决定三、解答题16. 下列事件中，物体的内能怎样改变？（固体和液体的热膨胀很小，可不予考虑）(1)壶里的水被加热而温度升高。
2013物理人教版选修3-3 课件：第七章 5 内能
三、内能 1．定义 物体中所有分子热运动的________和________之和．任何 动能 势能 物体都具有内能．
温度 体积 2．特点：物体的内能与其________和________有关． 名师点睛：因为分子热运动的动能、势能与物体机械运动无
力在 r>r0 的一个地方得到 F合表现为引力时的最大值；而 Ep 则
在 r＝r0 时获得势能最小值．
[例 1]有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子平均速率比乙 气体分子平均速率大，则(
)
A．甲气体温度一定高于乙气体的温度 B．甲气体温度一定低于乙气体的温度 C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙气体的温度 D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动的快 思路点拨：温度是物体分子平均动能的标志，而不是平均 速率的标志；平均速率表示的是所有分子平均的速率，并不代 表每一个分子的速率，单个分子的速率是不确定而且时刻在变 化的． 答案：C
动速度和相对位置有关，与物体的温度、体积无关．
3．任何物体都具有内能．一个具有内能的物体不一定具有 机械能．
[例 2](双选)以下说法正确的是(
)
A．机械能为零，内能不为零是可能的 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 ℃的冰的内能比等质量的 0 ℃的水的内能小
C．r＜r0 时，分子力做负功，动能减小，势能增大
D．以上均不对
3．关于物体的内能，下列说法正确的是( C ) 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越大 C．一定质量的 0 ℃的水结成 0 ℃的冰，内能一定减少
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三、物体的内能
1．物体的内能：物体中所有分子做热运动的 动能和分子势能的总和叫做物体的内能．也 叫做物体的热力学能．
2．任何物体都具有内能．因为一切物体都是 由不停地做无规则热运动并且相互作用着的 分子所组成．
3．决定物体内能的因素 （1）从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔 数、温度和体积三个因素决定． （2）从微观上看：物体内能的大小由组成物体的 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。
第七章 分子动理论
第5节 内能
一、分子的动能
分子做无规则运 动而具有的能量
分子运动
存在分子动能
分子平均动能
分子运动无规则
物体里所有分子动能的平均值
大量分子的运动速率不尽相同，动能也有大有小，而 且在不断改变，在研究热现象时，有意义的不是单个分 子的动能，而是大量分子动能的平均值。
温度
宏观含义：温度是表示物体的冷热程度．
在热现象研究中，一般不考虑物体的机 械能。
例题:
1、质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑
分子间的势能,则:(
)
A.氧气的内能较大;
B
B.氢气的内能较大;
C.两者内能相等;
D.氢气分子的平均动能较大.
2.一定质量的 0C的冰熔解成 0C 的水，其
总的分子动能EK ，分子势能EP ，以及内能E 的变化是（ C ）
• 所以，正确选项是C ．
4.有两个分子，用r表示它们之间的距离，当r
=r0时，两分子间的斥力和引力相等，使两 分子从相距很远处（r>> r0 ）逐渐靠近，直 至不能靠近为止（r< r0 ）．在整个过程中 两分子间相互作用的势能（ D ） A．一直增加 B．一直减小 C．先增加后减小 D．先减小后增加
•物体的内能与温度和体积有关
•在r＞r0的条件下，分子力为引力，当分子逐渐靠近 至r0过程中，分子力做正功，分子势能减小，其数值
将比零还小为负值。
•在r＜r0的条件下，分子力为斥力，分子间距离从r0再
减小，分子力做负功，使分子势能增大。其数值将从 负值逐渐变大至零，甚至为正值。
•当两分子间距离r＝r0时，分子势能最小。
选无穷远处分子势能为零
A． EK 、 EP 、E均变大 B． EK 、 EP 、E均变小 C． EK不变、 EP 变大、E变大 D． EK不变、 EP 变小、E变小
3.有甲、乙两种气体，如果甲气体内分子 平均速率比乙气体内平均速率大，则 （C ） A．甲气体温度，一定高于乙气体的温度 B．甲气体温度，一定低于乙气体的温度 C．甲气体的温度可能高于也可能低于乙 气体的温度 D．甲气体的每个分子运动都比乙气体每 个分子运动的快
二.分子的势能
地面上的物体,由于与地球相互作用
重力势能
发生弹性形变的弹簧, 相互作用 分子间相互作用
弹性势能 分子势能
1.分子势能：分子间存在着相互作用力，因此分子间 所具有的由它们的相对位置所决定的能。
2.分子力做功跟分子势能变化的关系 分子力做正功时，分子势能减少， 分子力做负功时，分子势能增加。
物体的内能
分子 动能
•分子因热运动而具有的能量
•同温度下各分子的分子动能ＥK 不同
•分子动能的平均值仅和温度有关
分子 势能
物体 内能
•分子间因有相互作用力而具有的、由它 们相对位置决定的能量
• r＜r0时,r↓→ＥP↑;ｒ＞ｒ0时,r↑→ＥP↑。 ｒ＝ｒ0时，ＥP最低 •ＥP随物态的变化而变化
•物体内所有分子的ＥK 和ＥP 总和
• A认为气体分子平均速率大，温度就高，这是 对气体温度的微观本质的错误认识，气体温度 是气体分子平均动能的标志，而分子的平均动 能不仅与分子的平均速率有关，还与分子的质 量有关．
• 本题涉及两种不同气体（即分子质量不同）， 它们的分子质量无法比较．因而无法比较两种 气体温度的高低．故A、B错，C正确，速率的 平均值大，并不一定每个分子速率都大，故D 错．
微观含义（从分子动理论的观点来看）：温度是物体 分子热运动的平均动能的标志，温度越高，物体分子 热运动平均动能越大．
思考判断
（1）物体的温度升高时，所有分子的动 能都增大。
（2）运动的铁球速度越来越快，则铁分 子的平均动能越来越大。
：
1．同一温度下，不同物质分子的平均动 能都相同．但由于不同物质的分子质量不 一定相同．所以分子热运动的平均速率也 不一定相同．
E内 Ek Ep N • Ek Ep
（决定于T、V、分子数N） Nhomakorabea四、物体的内能跟机械能的区别
能量的形式不同，物体的内能和物体的 机械能分别跟两种不同的运动形式相对应， 内能是由于组成物体的大量分子的热运动及 分子间的相对位置而使物体具有的能；而机 械能是由于整个物体的机械运动及与其它物 体间相对位置而使物体具有的能。
2．温度反映的是大量分子平均动能的大 小，不能反映个别分子的动能大小，同一 温度下，各个分子的动能不尽相同．
【例题】一块10℃的铁与一块10℃的铝相比较，
以下说法正确的是（D）
A.铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等 B.铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等 C.铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等 D.以上说法均不正确
例：若已知分子势能增大，则在这个 过程中（A C ） A．一定克服分子力做功 B．分子力一定减小 C．分子间距离的变化情况无法确定 D．以上说法都不正确
3．决定分子势能的因素
（1）从宏观上看：分子势能跟物体的体积有关．
（2）从微观上看：分子势能跟分子间距离r有关．
注：一般选取两分子间距离很大（ r＞10r0 ）时，分