《（課改地區(qū)專用）2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 1.1.5 內(nèi)能學(xué)案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（課改地區(qū)專用）2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 1.1.5 內(nèi)能學(xué)案.doc（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1.1.5 內(nèi) 能
學(xué)習(xí)目標
核心提煉
1.了解溫度是分子熱運動平均動能的標志，是微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)。
3個概念——分子動能、分子勢能、內(nèi)能
1個關(guān)系——分子勢能與分子間的距離的關(guān)系
1個區(qū)別——內(nèi)能和機械能的區(qū)別
2.了解什么是分子勢能，了解分子勢能與分子間的距離、分子力做功的關(guān)系。
3.知道什么是物體的內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān)。
4.了解內(nèi)能和機械能的區(qū)別。
一、分子動能
1.定義：由于分子永不停息地做無規(guī)則運動而具有的能。
2.分子的平均動能：所有分子的熱運動動能的平均值。
(1)溫度是物質(zhì)分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增大。
(2)雖然同一溫度下，不同物質(zhì)的分子熱運動的平均動能相同，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，平均速率大小一般不相同。
3.溫度的意義
(1)宏觀：描述物體的冷熱程度。
(2)微觀：分子平均動能的標志。
思考判斷
(1)溫度反映了每個分子熱運動的劇烈程度()
(2)溫度是分子平均動能的標志(√)
(3)溫度升高時物體的每個分子的動能都將增大()
二、分子勢能
1.定義：分子間由分子力和分子間的相對位置決定的能。
2.決定因素
(1)宏觀上：分子勢能的大小與物體的體積有關(guān)。
(2)微觀上：分子勢能與分子之間的距離有關(guān)。
思考判斷
(1)物體的體積越大，分子勢能越大。()
(2)當(dāng)分子間距離r＝r0時，分子間合力為0，所以分子勢能為0。()
(3)當(dāng)r→∞時，分子勢能最小，且為0。()
(4)當(dāng)分子間距離由0逐漸增大到∞時，分子勢能先減小后增大。(√)
(5)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大。(√)
三、內(nèi)能
1.定義：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和。
2.普遍性：組成任何物體的分子都在做著無規(guī)則的熱運動，所以任何物體都具有內(nèi)能。
3.相關(guān)因素
(1)物體所含的分子總數(shù)由物質(zhì)的量決定。
(2)分子熱運動的平均動能由溫度決定。
(3)分子勢能與物體的體積有關(guān)。
故物體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度、體積共同決定，同時受物態(tài)變化的影響。
思維拓展
物體的內(nèi)能隨機械能的變化而變化嗎？內(nèi)能可以為零嗎？
答案 物體的機械能變化時其溫度和體積不一定變化，因此其內(nèi)能不一定變化，兩者之間沒有必然聯(lián)系，組成物體的分子在做永不停息的無規(guī)則運動，因此物體的內(nèi)能不可能為零。
對分子動能和分子勢能的理解
[要點歸納]
1.分子動能
單個分子的動能
(1)物體由大量分子組成。
(2)分子在永不停息地做無規(guī)則熱運動，每個分子的動能大小不同，并且時刻在變化。
(3)熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)則運動的宏觀表現(xiàn)，探究個別分子的動能沒有實際意義。
分子的平均動能
(1)溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的宏觀表現(xiàn)，具有統(tǒng)計意義。溫度升高，分子的平均動能增大，但不是每一個分子的動能都增大，個別分子的動能可能增大，也可能減小，但總體上所有分子的動能之和一定是增加的。
(2)雖然同一溫度下，不同物質(zhì)的分子熱運動的平均動能相同，但由于不同物質(zhì)的分子質(zhì)量不盡相同，平均速率大小一般不相同。
2.分子勢能：分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系，如圖1所示。
圖1
分子間距離r
r＝r0
r>r0
r
r2時分子力為引力，選項A錯誤，C正確；當(dāng)r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，選項B正確；在r由r1變到r2的過程中，分子力為斥力，分子間距離增大，分子間的作用力做正功，選項D正確；在r由r2變大時，分子力表現(xiàn)為引力，r變大分子力做負功，選項E錯誤。
答案 BCD
對內(nèi)能的理解
[要點歸納]
1.內(nèi)能的決定因素
(1)宏觀因素：物體內(nèi)能的大小由物質(zhì)的量、溫度和體積三個因素決定，同時也受物態(tài)變化的影響。
(2)微觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體所含的分子總數(shù)、分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定。
2.內(nèi)能與機械能的比較
能量名稱
比較項目
內(nèi)能
機械能
對應(yīng)的運動形式
微觀分子熱運動
宏觀物體機械運動
能量常見的形式
分子動能、分子勢能
物體的動能、重力勢能或彈性勢能
能量存在的原因
由物體內(nèi)大量分子的無規(guī)則熱運動和分子間相對位置決定
由物體做機械運動、與地球相對位置或物體形變決定
影響因素
物質(zhì)的量、物體的溫度和體積
物體做機械運動的速度、離地高度(或相對于零勢能面的高度)或彈性形變
是否為零
永遠不能等于零
一定條件下可以等于零
聯(lián)系
在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
3.物態(tài)變化對內(nèi)能的影響：一些物質(zhì)在物態(tài)發(fā)生變化時，如冰的熔化、水在沸騰時變?yōu)樗魵?，溫度不變。此過程中分子的平均動能不變，由于分子間的距離變化，分子勢能變化，所以物體的內(nèi)能變化。
[精典示例]
[例3] 下列說法正確的是( )
A.鐵塊熔化成鐵水的過程中，溫度不變，內(nèi)能也不變
B.物體運動的速度增大，則物體中分子熱運動的平均動能增大，物體的內(nèi)能增大
C.A、B兩物體接觸時有熱量從物體A傳到物體B，這說明物體A的內(nèi)能大于物體B的內(nèi)能
D.A、B兩物體的溫度相同時，A、B兩物體的內(nèi)能可能不同，分子的平均速率也可能不同
解析 鐵塊熔化成鐵水的過程中要吸收熱量，所以內(nèi)能增加，故A錯誤；機械運動的速度增大，動能增加，與分子熱運動的平均動能無關(guān)系，內(nèi)能也不一定增加，故B錯誤；有熱量從A傳到B，只說明A的溫度高，內(nèi)能大小還要看它們的總分子數(shù)和分子勢能這些因素，故C錯誤；兩物體溫度相同，內(nèi)能可能不同，分子的平均動能相同，但由k＝m2知，平均速率可能不同，故D正確。
答案 D
比較物體內(nèi)能的大小和判斷內(nèi)能改變的方法
(1)當(dāng)物體質(zhì)量m一定時(相同物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M相等)，物體所含分子數(shù)n就一定。
(2)當(dāng)物體溫度一定時，物體內(nèi)部分子的平均動能就一定。
(3)當(dāng)物體的體積不變時，物體內(nèi)部分子間的相對位置就不變，分子勢能也不變。
(4)當(dāng)物體發(fā)生物態(tài)變化時，要吸收或放出熱量，使物體的溫度或體積發(fā)生改變，物體的內(nèi)能也隨之變化。
[針對訓(xùn)練2] 關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是( )
A.機械能可以為零，但內(nèi)能永遠不為零
B.溫度相同、質(zhì)量相同的物體具有相同的內(nèi)能
C.溫度越高，物體的內(nèi)能越大
D.0 ℃的冰的內(nèi)能與等質(zhì)量的0 ℃的水的內(nèi)能相等
解析 機械能是宏觀能量，當(dāng)物體的動能和勢能均為零時，機械能就為零；而物體內(nèi)的分子在永不停息地做無規(guī)則運動，且存在相互作用力，所以物體的內(nèi)能永不為零，A項正確；物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量、溫度和體積及物態(tài)有關(guān)，0 ℃的冰變成等質(zhì)量的0 ℃的水要吸收熱量，內(nèi)能增加，B、C、D錯誤。
答案 A
1.(分子動能的理解)(多選)下列關(guān)于分子動能的說法正確的是( )
A.物體的溫度升高，每個分子的動能都增加
B.物體的溫度升高，分子的平均動能增加
C.如果分子的質(zhì)量為m，平均速率為v，則平均動能為mv2
D.分子的平均動能等于物體內(nèi)所有分子的動能之和與所有分子的總數(shù)之比
解析 溫度是分子平均動能的標志，溫度升高，分子的平均動能增加，但是其中個別分子的動能卻有可能減小，A錯誤，B正確；分子的平均動能等于物體內(nèi)所有分子的動能之和與所有分子總數(shù)的比值，所以C錯誤，D正確。
答案 BD
2.(分子勢能的理解)下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是( )
A.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而增大
B.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小
C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大
D.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而減小
解析 當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距離增大，分子力先增大，后減小，分子力做負功，分子勢能增大，所以A、B錯誤；當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子間距離減小，分子力增大，分子力做負功，分子勢能增大，所以C正確，D錯誤。
答案 C
3.(物體內(nèi)能的理解)以下說法正確的是( )
A.溫度相等的兩塊鐵(固體)，其內(nèi)能一定相等
B.溫度不等的兩物體，其內(nèi)能一定不等
C.兩物體的內(nèi)能相等，其分子平均動能一定相等
D.兩塊相同物質(zhì)組成的物體(固體)，質(zhì)量相等，溫度相同，體積相同，則內(nèi)能一樣大
解析 溫度相等的兩塊鐵，因為不知道其質(zhì)量是否相等，所以其內(nèi)能不一定相等，A錯誤；對于溫度不等的兩物體，分子平均動能不一樣大，但考慮到分子勢能、物質(zhì)的量等因素，內(nèi)能就有可能一樣大，B錯誤；同理，C錯誤；物體內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度、體積決定，D正確。
答案 D
4.(物體內(nèi)能的理解)(多選)關(guān)于內(nèi)能和機械能，下列說法正確的是( )
A.物體的機械能損失時，內(nèi)能卻可能增加
B.物體的內(nèi)能損失時，機械能必然會減少
C.物體內(nèi)能為零時，機械能可以不為零
D.物體的機械能為零時，內(nèi)能可以不為零
解析 在空中下降的物體由于克服空氣阻力做功，機械能損失，因摩擦物體的溫度升高，內(nèi)能增加，A正確；物體靜止時，溫度降低，內(nèi)能減少，而機械能可能不變，B錯誤；分子運動永不停息而且分子間有相互作用，內(nèi)能不可能為零，但機械能可以為零，C錯誤，D正確。
答案 AD
基礎(chǔ)過關(guān)
1.(多選)當(dāng)氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都相同時，下列說法中正確的是( )
A.兩種氣體分子的平均動能相等
B.氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率
C.兩種氣體分子熱運動的總動能相等
D.兩種氣體分子熱運動的平均速率相等
解析 因溫度是分子平均動能的標志，所以選項A正確；因為氫氣分子和氧氣分子的質(zhì)量不同，且mH2r0時，r越小，則分子勢能Ep越大
C.當(dāng)r＝r0時，分子勢能Ep最小
D.當(dāng)r→∞時，分子勢能Ep最小
解析 當(dāng)rr0時，分子力表現(xiàn)為引力，r減小時分子力做正功，分子勢能減?。划?dāng)r＝r0時，分子力為零，分子勢能最小，但不為零；當(dāng)r→∞時，分子力趨于零，分子勢能趨于零。故A、C正確。
答案 AC
3.關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是( )
A.水分子的內(nèi)能比冰分子的內(nèi)能大
B.物體所處的位置越高，分子勢能就越大，內(nèi)能越大
C.一定質(zhì)量的0 ℃的水結(jié)成0 ℃的冰，內(nèi)能一定減少
D.相同質(zhì)量的兩個同種物體，運動物體的內(nèi)能一定大于靜止物體的內(nèi)能
解析 因內(nèi)能是指組成物體的所有分子的熱運動的動能與分子勢能的總和，說單個分子的內(nèi)能沒有意義，故選項A錯誤；內(nèi)能與機械能是兩種不同性質(zhì)的能，它們之間無直接聯(lián)系，內(nèi)能與“位置”高低、“運動”還是“靜止”沒有關(guān)系，故選項B、D錯誤；一定質(zhì)量的0 ℃的水結(jié)成0 ℃的冰，放出熱量，使得內(nèi)能減少，故選項C正確。
答案 C
4.下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力F和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是( )
解析 當(dāng)r＝r0時引力與斥力的合力為零，即分子力為零，A、D錯誤；當(dāng)分子間的距離r＝r0時分子勢能最小，B正確，C錯誤。
答案 B
5.下列關(guān)于物體內(nèi)能的說法正確的是( )
A.同一個物體，運動時比靜止時的內(nèi)能大
B.1 kg 0 ℃的水的內(nèi)能比1 kg、0 ℃的冰的內(nèi)能大
C.靜止的物體的分子平均動能為零
D.物體被舉得越高，其分子勢能越大
解析 物體的內(nèi)能與其宏觀運動狀態(tài)無關(guān)，A錯誤；1 kg 0 ℃的水變成1 kg 0 ℃的冰要放出熱量，故1 kg 0 ℃的水的內(nèi)能大，B正確；靜止的物體的動能為零，但分子在永不停息地運動，其分子平均動能不為零，同理被舉高的物體，勢能增加，但其體積不變，分子勢能不變，故C、D錯誤。
答案 B
6.下列關(guān)于物體的溫度、內(nèi)能和熱量的說法中正確的是( )
A.物體的溫度越高，所含熱量越多
B.物體的內(nèi)能越大，所含熱量越多
C.物體的溫度越高，它的分子熱運動的平均動能越大
D.物體的溫度不變，其內(nèi)能就不變
解析 分子熱運動的平均動能只與溫度有關(guān)，溫度越高，分子熱運動的平均動能越大，內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度和體積共同決定，并且內(nèi)能是狀態(tài)量，而熱量是過程量，它表示由于熱傳遞而引起的內(nèi)能變化過程中轉(zhuǎn)移的能量。
答案 C
7.關(guān)于溫度與分子動能的關(guān)系，下列說法正確的是( )
A.某物體的溫度為0 ℃，說明物體中分子的平均動能為零
B.溫度是分子熱運動平均動能的標志
C.溫度較高的物體，其分子平均動能較大，則分子的平均速率也較大
D.物體的運動速度越大，則物體的溫度越高
解析 某物體溫度是0 ℃，物體中分子的平均動能并不為零，因為分子在永不停息地做無規(guī)則運動，A錯誤；溫度是分子熱運動平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能越大，由Ek＝mv2，知分子平均速率不一定大，B正確，C錯誤；物體內(nèi)分子無規(guī)則熱運動的速度與機械運動的速度無關(guān)，物體的運動速度越大，不能代表物體內(nèi)部分子的熱運動越激烈，所以物體的溫度不一定高，D錯誤。
答案 B
8.下列說法正確的是( )
A.分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內(nèi)能
B.物體的分子勢能由物體的溫度和體積決定
C.物體的速度增大時，物體的內(nèi)能增大
D.物體的動能減小時，物體的溫度可能增加
解析 內(nèi)能是對物體內(nèi)所有分子而言的，單個分子無內(nèi)能可言，選項A錯誤；物體的分子勢能由分子間距離決定，宏觀上表現(xiàn)為由物體的體積決定，所以選項B錯誤；物體的宏觀速度與物體的內(nèi)能沒有關(guān)系，物體的動能與物體的溫度沒有關(guān)系，故選項C錯誤，D正確。
答案 D
能力提升
9.在兩個分子間的距離由r0(平衡位置)變?yōu)?0r0的過程中，關(guān)于分子間的作用力F和分子間的勢能Ep的說法正確的是( )
A.F不斷減小，Ep不斷減小
B.F先增大后減小，Ep不斷增大
C.F不斷增大，Ep先減小后增大
D.F、Ep都是先減小后增大
解析 分子間距r＝r0時，分子力F＝0；隨r的增大，分子力表現(xiàn)為引力，F(xiàn)≠0；當(dāng)r＝10r0時，F(xiàn)＝0，所以F先增大后減小。在分子間距由r0至10r0的過程中，始終克服分子引力做功，所以分子勢能一直增大，所以選項B正確。
答案 B
10. (多選)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖2中曲線所示，曲線與r軸交點的橫坐標為r0。相距很遠的兩分子在分子力作用下，由靜止開始相互接近。若兩分子相距無窮遠時分子勢能為零，下列說法正確的是( )
圖2
A.在r>r0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，勢能減小
B.在rr0階段，當(dāng)r減小時F做正功，分子勢能減小，分子動能增加，故選項A正確；在r
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