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成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修3 3 分子動(dòng)理論 第七章 第五節(jié)內(nèi)能 第七章 分子永不停息地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng) 所以分子具有動(dòng)能 分子之間存在著相互作用的引力和斥力 所以分子和分子組成的系統(tǒng)就具有了勢(shì)能 即分子勢(shì)能 你知道分子動(dòng)能和分子勢(shì)能分別與哪些因素有關(guān)嗎 它們與物體的內(nèi)能又有什么關(guān)系呢 分子動(dòng)能和分子勢(shì)能 無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 相對(duì)位置 溫度 體積 分子間距離 物體的內(nèi)能 1 定義物體中 的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與 的總和 2 決定因素 1 分子總個(gè)數(shù)由物體 決定 2 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能由 決定 3 分子勢(shì)能宏觀上與物體的 有關(guān) 4 物體的內(nèi)能由 共同決定 所有分子 分子勢(shì)能 物質(zhì)的量 溫度 體積 物質(zhì)的量 溫度 體積 一 分子動(dòng)能1 單個(gè)分子的動(dòng)能 1 物體由大量分子組成 每個(gè)分子都有分子動(dòng)能 2 分子在不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 每個(gè)分子動(dòng)能大小不同并且時(shí)刻在變化 3 熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果 個(gè)別分子動(dòng)能沒有意義 2 分子的平均動(dòng)能 1 溫度是大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn) 具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律 溫度升高 分子平均動(dòng)能增大 但不是每一個(gè)分子的動(dòng)能都增大 存在個(gè)別分子動(dòng)能反而減小的可能 個(gè)別分子或幾十個(gè) 幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒有關(guān)系的 2 理想氣體的分子平均動(dòng)能大小只由溫度決定 與物質(zhì)種類 質(zhì)量 壓強(qiáng) 體積無關(guān) 也就是說只要是同一溫度下 任何分子的平均動(dòng)能都相同 由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同 所以同一溫度下 不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的平均速率大小一般不相同 特別提醒 溫度是分子平均動(dòng)能的 標(biāo)志 或者說 量度 溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng) 答案 BD解析 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 溫度升高 分子的平均動(dòng)能增加 但是其中個(gè)別分子的動(dòng)能有可能減小 A錯(cuò) B對(duì) 分子的平均動(dòng)能等于物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能之和與所有分子總數(shù)的比值 所以C錯(cuò) D對(duì) 二 分子勢(shì)能1 分子勢(shì)能由于分子間存在著相互作用力 所以分子間也有相互作用的勢(shì)能 這就是分子勢(shì)能 其大小由分子間的相對(duì)位置決定 2 分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系分子勢(shì)能的大小與分子間的距離有關(guān) 距離發(fā)生變化時(shí) 分子力要做功 分子勢(shì)能發(fā)生變化 分子勢(shì)能隨分子間距離的變化情況如圖所示 取無窮遠(yuǎn)處Ep為0 1 當(dāng)分子間的距離r r0時(shí) 分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大 2 當(dāng)分子間的距離r r0時(shí) 分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大 3 當(dāng)r r0時(shí) 分子勢(shì)能最小 但不為零 特別提醒 分子勢(shì)能同重力勢(shì)能 彈性勢(shì)能 電勢(shì)能一樣 都是與某種力對(duì)應(yīng)又由相對(duì)位置決定的能量 且該種力做功等于對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化 煙臺(tái)市2014 2015學(xué)年高二下學(xué)期期中 下列關(guān)于分子勢(shì)能的說法中正確的是 A 當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí) 分子勢(shì)能總是隨分子間距離的增大而增大B 當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí) 分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而減小C 當(dāng)分子勢(shì)能增大時(shí) 說明分子間距離在減小D 當(dāng)分子勢(shì)能減小時(shí) 說明分子力對(duì)分子做正功答案 AD 解析 當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí) 分子間距離增大時(shí) 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增大 故A正確 當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí) 分子間距離減小 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增加 故B錯(cuò)誤 當(dāng)分子勢(shì)能增大時(shí) 若分子力為引力 分子距離增大 若分子力為斥力 分子距離減小 故C錯(cuò)誤 根據(jù)功能關(guān)系可知 當(dāng)分子勢(shì)能減小時(shí) 說明分子力對(duì)分子做正功 故D正確 三 物體的內(nèi)能物體中所有分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能 1 內(nèi)能的決定因素物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān) 溫度發(fā)生變化 分子的平均動(dòng)能發(fā)生變化 物體的體積發(fā)生變化 分子勢(shì)能發(fā)生變化 還要注意 物體的內(nèi)能還與物體所含的分子數(shù)有關(guān) 因?yàn)閮?nèi)能是物體所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和 2 內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別和聯(lián)系 特別提醒 1 熱能是內(nèi)能通俗而不確切的說法 熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少 2 物體溫度升高 內(nèi)能不一定增加 溫度不變 內(nèi)能可能改變 溫度降低 內(nèi)能可能增加 如圖所示 小孩下滑過程中 從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度可用下面三句話來概括 小孩克服摩擦做功 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 小孩從滑梯上滑下時(shí) 重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 小孩的臀部吸熱 內(nèi)能增加 溫度升高以下排序正確的是 A B C D 答案 C解析 小孩從高處由靜止滑下 重力做功 重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 在運(yùn)動(dòng)過程中 小孩要克服摩擦 消耗機(jī)械能 動(dòng)能 轉(zhuǎn)化為熱能 內(nèi)能 部分被小孩臀部吸收 溫度升高 故能量轉(zhuǎn)化順序?yàn)?C對(duì) A B D錯(cuò) 關(guān)于物體的溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系 正確的說法是 A 某種物體的溫度是0 說明物體中分子的平均動(dòng)能為零B 物體溫度降低時(shí) 每個(gè)分子的動(dòng)能都減小C 物體溫度升高時(shí)速率小的分子數(shù)目減少 速率大的分子數(shù)目增多D 物體的運(yùn)動(dòng)速度越大 則物體的溫度越高 溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系 解析 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 溫度是0 物體中分子的平均動(dòng)能并非為零 因?yàn)榉肿訜o規(guī)則運(yùn)動(dòng)不會(huì)停止 A錯(cuò) 溫度降低時(shí)分子的平均動(dòng)能減小 并非每個(gè)分子動(dòng)能都減小 B錯(cuò) 物體溫度升高時(shí) 分子的平均動(dòng)能增大 分子的平均速率增大 速率小的分子數(shù)目減少 速率大的分子數(shù)目增多 C項(xiàng)正確 物體的運(yùn)動(dòng)速度增大 宏觀機(jī)械能 動(dòng)能 增大 但物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動(dòng)不一定加劇 溫度不一定升高 D錯(cuò) 答案 C 點(diǎn)評(píng) 本題易錯(cuò)選A B D 由于分子處在永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)中 分子的平均動(dòng)能永遠(yuǎn)不會(huì)為零 溫度取決于分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度 與物體宏觀有序的運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān) 黑龍江大慶市鐵人中學(xué)2014 2015學(xué)年高二下學(xué)期期中 質(zhì)量相同的0 冰和0 水 下列說法正確的是 A 它們的分子數(shù)不同 而分子的平均動(dòng)能相同B 它們的分子數(shù)相同 分子的平均動(dòng)能也相同C 分子的平均動(dòng)能不同 冰小 水大D 它們的內(nèi)能不同 冰少 水多答案 BD 解析 質(zhì)量相同的0 冰和0 水 摩爾數(shù)相同 則分子數(shù)相同 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 溫度相同 則分子的平均動(dòng)能相同 故B正確 A C錯(cuò)誤 若冰溶解成水 要吸收熱量 所以冰的內(nèi)能比水的內(nèi)能少 故D正確 用r表示兩個(gè)分子間的距離 Ep表示兩個(gè)分子間相互作用的勢(shì)能 當(dāng)r r0時(shí) 兩個(gè)分子間引力等于斥力 設(shè)兩分子間距離很遠(yuǎn)時(shí) Ep 0 則 A 當(dāng)r0 r 10r0時(shí) Ep隨r的增大而增大B 當(dāng)r r0時(shí) Ep隨r的減小而增大C 當(dāng)r r0時(shí) Ep最小D 當(dāng)r r0時(shí) Ep 0 對(duì)分子勢(shì)能的理解 解析 當(dāng)r r0時(shí) 分子力的合力為引力 距離增大時(shí) 需要克服分子引力做功 所以分子勢(shì)能Ep增大 當(dāng)r r0時(shí) 分子力的合力為斥力 距離r減小時(shí) 需要克服分子斥力做功 分子勢(shì)能也要增大 由上述分析可知 從r r0出發(fā) 無論增大距離r還是減小距離r 分子勢(shì)能均增大 所以在r r0處 分子勢(shì)能最小 由于題中已規(guī)定兩分子距離很遠(yuǎn)時(shí) Ep 0 所以r r0處一定是Ep 0 答案 ABC點(diǎn)評(píng) 分子力做正功還是做負(fù)功 決定分子勢(shì)能是減小還是增大 福州市2014 2015學(xué)年高二下學(xué)期三校聯(lián)考 下列四幅圖中 能正確反映分子間作用力f和分子勢(shì)能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是 填選圖下方的字母 答案 B解析 當(dāng)rr0時(shí) 分子力表現(xiàn)為引力 隨分子間距離r增大 分子勢(shì)能Ep增大 當(dāng)r r0時(shí) 分子力為零 此時(shí)分子勢(shì)能最小 故選項(xiàng)B正確 下列敘述正確的是 A 分子的動(dòng)能與分子的勢(shì)能之和 叫做這個(gè)分子的內(nèi)能B 物體的內(nèi)能由物體的動(dòng)能和勢(shì)能決定C 物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 其內(nèi)能也一定增大D 物體的動(dòng)能減小時(shí) 其溫度可能升高 對(duì)物體的內(nèi)能的理解 解析 內(nèi)能是大量分子組成的物體具有的 單個(gè)分子無內(nèi)能可言 A項(xiàng)錯(cuò) 物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和 由物體的溫度 體積決定 與整個(gè)物體宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能無關(guān) 物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 其動(dòng)能增大 但內(nèi)能不一定增大 故B C錯(cuò) 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減少時(shí) 其溫度可能升高 如物體在粗糙的水平面上滑行 因摩擦生熱 動(dòng)能減少溫度升高 故D項(xiàng)正確 答案 D 點(diǎn)評(píng) 解有關(guān) 內(nèi)能 的題目時(shí) 應(yīng)把握以下幾點(diǎn) 內(nèi)能是一種與分子熱運(yùn)動(dòng)及分子間相互作用相關(guān)的能量形式 與物體宏觀有序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān) 它取決于物質(zhì)的量 溫度 體積及物態(tài) 溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志 與單個(gè)分子的動(dòng)能 以及物體的動(dòng)能無任何關(guān)系 下列物理量與物體的內(nèi)能無關(guān)的是 A 物體的溫度B 物體的體積C 質(zhì)量D 物體的運(yùn)動(dòng)速度答案 D解析 物體的內(nèi)能與溫度 體積以及所含的分子數(shù)有關(guān)與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān) 所以D選項(xiàng)符合題意 甲 乙兩名同學(xué)對(duì)0 的水和0 的冰進(jìn)行了如下爭(zhēng)論 甲說 冰和水的溫度相同 所以分子平均動(dòng)能相等 質(zhì)量相同時(shí) 冰的體積大 因此冰的分子勢(shì)能大 所以說冰的內(nèi)能大于水的內(nèi)能 乙說 0 的水變成0 的冰需要向外界放出熱量 在質(zhì)量相同的情況下 水的內(nèi)能大于冰的內(nèi)能 請(qǐng)你判斷一下甲 乙兩名同學(xué)誰的說法是正確的 開放 探究 解析 乙同學(xué)的說法成立 甲同學(xué)認(rèn)為冰的體積大 分子勢(shì)能大 這是錯(cuò)誤的說法 冰的體積大的主要原因在于宏觀的冰晶粒間空隙大 分子勢(shì)能大小與體積有關(guān) 但二者并不一定成正比 0 的冰變?yōu)? 的水需吸熱 故水的內(nèi)能大 它們相同的物理量是分子動(dòng)能 不同的物理量是分子勢(shì)能 顯然水的分子勢(shì)能大 飛機(jī)從地面起飛 隨后在高空做高速航行 有人說 在這段時(shí)間內(nèi) 飛機(jī)中乘客的勢(shì)能 動(dòng)能都增大了 他們身上所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能也都增大了 因此乘客的內(nèi)能也增大了 這種說法對(duì)嗎 為什么 答案 這種說法不對(duì) 因?yàn)樵撜f法將機(jī)械能和內(nèi)能兩個(gè)概念混淆了 物體的內(nèi)能是由物體內(nèi)分子的數(shù)目 物體的溫度和體積決定的 與機(jī)械運(yùn)動(dòng)無關(guān) 機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度的改變以及豎直高度的變化僅改變的是乘客的機(jī)械能 不能因此判斷其內(nèi)能的變化情況 易錯(cuò)點(diǎn) 不能正確認(rèn)識(shí)分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系導(dǎo)致錯(cuò)誤案例 分子間距離增大時(shí) 分子勢(shì)能將 A 增加B 減小C 不變D 不能確定易錯(cuò)分析 易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因具體分析如下 正確解答 分子勢(shì)能的變化與分子力做功緊密聯(lián)系 當(dāng)分子力做正功時(shí) 分子勢(shì)能減小 當(dāng)分子力做負(fù)功時(shí) 分子勢(shì)能增加 1 當(dāng)r r0時(shí) 分子間的作用力為引力 當(dāng)分子間距離增大時(shí) 分子力做負(fù)功 分子勢(shì)能增大 2 當(dāng)r r0時(shí) 分子間的作用力為斥力 當(dāng)分子間距離增大時(shí) 分子力做正功 分子勢(shì)能減小 經(jīng)以上分析可知D選項(xiàng)正確 正確答案 D