高中物理：物体的内能

[答案] BC
解决这类问题，首先要明确图线中的哪一点对应是平衡位置的 距离；其次分析哪一过程表现为引力，哪一过程表现为斥力， 最后判断分子的运动性质及做功情况．
1.如图所示，若有一分子 位于图中的坐标原点 O 处不动，另一分子可 位于 x 轴上不同位置处．图中纵坐标表示这 两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表 示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系，e 为两曲线 的交点．下列有关图像信息的说法中，正确的是( ) A．ab 表示引力，cd 表示斥力，e 点的横坐标可能为 10－15 m B．ab 表示斥力，cd 表示引力，e 点的横坐标可能为 10－10 m C．ab 表示引力，cd 表示斥力， e 点的横坐标可能为 10－10 m D．ab 表示斥力，cd 表示引力，e 点的横坐标可能为 10－15 m
(多选)如图所示为物体分子间相互作用 力与分子间距离之间的关系．下列判断中正确 的是( ) A．当 r＜r0 时，r 越小，则分子势能 Ep 越大 B．当 r＞r0 时，r 越小，则分子势能 Ep 越大 C．当 r＝r0 时，分子势能 Ep 最小 D．当 r→∞时，分子势能 Ep 最小
[思路点拨] 分子势能的变化，可以根据分子间距离改变时分子 力做功的情况来确定．分子力做正功，分子势能减小．分子力 做负功，分子势能增加．
[解析] 当 r＜r0 时，分子力表现为斥力，r 减小时分子力做负 功，分子势能增大；当 r＞r0 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 r＝r0 时，分子力为零，分 子势能最小；当 r→∞时，引力做负功，分子势能增大到最大 值，且为零，故本题应选 A、C.
[答案] AC
[解析] 当 r＝r0 时，分子间引力和斥力相等，但都不为零，合 力为零，A 错；在 10r0>r>r0 时，引力大于斥力，两者同时存在， B 错；在 r 减小的过程中，分子引力和斥力都增大，C 错；r 由 10r0 逐渐减小到 r0 的过程中，由分子力随 r 的变化关系图线 可知，分子力有一个极大值，到 r<r0 时分子力又增大，所以在 r 由 10r0 逐渐减小到小于 r0 的过程中分子力先增大后减小再增 大．所以，正确选项为 D.
③当 10r0>r＞r0 时，F 引和 F 斥都随分子间距离的增大而减小， 但 F 斥减小得更快，分子力表现为引力． ④当 r≥10r0(10－9 m)时，F 引和 F 斥都十分微弱，可认为分子间 无相互作用力(F＝0)． (2)分子力规律的模型(类比)法表示 分子间的相互作用力像弹簧连接着的两个小球间的相互作用 力．小球代表分子，弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力．如 下表所示：
解析：选 C.斥力比引力变化得要快，当引力与斥力相等时分子 间距离约为 10－10 m，即 e 点的横坐标可能为 10－10 m；当分子 间距离小于 10－10 m 时，分子间的斥力大于引力，分子力表现 为斥力，所以 cd 表示斥力，正确答案是 C.
对分子势能的理解 1.分子势能的变化与分子力做功有关，可用分 子力做功来量度(如图)，以 r→∞为零势能处． (1)当 10r0>r＞r0 时，分子力为引力，当 r 增 大时，分子力做负功，分子势能增加． (2)当 r＜r0 时，分子力为斥力，当 r 减小时，分子力做负功，分子势能增加． (3)当 r＝r0 时，分子势能最小(但不一定为零)．
二、分子势能
在物理学中，把由分子间的 相对 位置决定的势能，叫分子势
能．
1．10r0>r＞r0 时，分子间的作用力表现为 引 力，要增大分 子间的距离，分子力做 负 功，因此分子势能随分子间距离 的增大而 增大 ． 2．r＜r0 时，分子间的作用力表现为 斥 力，要减小分子间的 距离，分子力做 负 功，因此分子势能随分子间距离的减小
解析：选 D.从分子间的作用力与分子间的距离的关系知：当分 子间距离大于 r0 小于 10r0 时，分子间表现为引力，当分子间距 离小于 r0 时，分子间表现为斥力，当分子间距离大于 10r0 时， 分子间的作用力十分微弱，可以忽略，所以当乙从较远处向甲 靠近的过程中，分子力先是对乙做正功，后是分子力对乙做负 功或者说乙克服分子力做功；而由做功与分子势能变化的关系 又知：若分子力做正功，分子势能减小，若分子力做负功，分 子势能增加．因此，当乙向甲靠近的过程中，分子势能是r0，F 分表现为斥 力
10r0>r＞r0，F 分表现为引 力
①当弹簧处于原长时(r＝r0)，象征着分子力的合力为零． ②当弹簧处于压缩状态时(r＜r0)，象征着分子力的合力为斥力． ③当弹簧处于拉伸状态时(10r0>r＞r0)，象征着分子力的合力表现 为引力．
命题视角 1 对分子力的理解 设 r0 是分子间引力和斥力平衡时的距离，r 是两个分子
命题视角 2 对分子力和分子力做功的理解 (多选)如图所示，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( ) 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，两分子间的分子力一直做正功 D．乙分子由 b 到 c 的过程中，两分子间的分子力一直做负功
有关分子势能及其改变的问题比较复杂，但若把分子势能的变 化与分子力做的功联系起来考虑，就不难解决．必要时，还可 以把分子力做功与分子势能的变化关系同重力做功与重力势 能的变化关系进行类比，来帮助分析和判断．
2.甲、乙两个分子相距较远(此时它们之间的分 子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再 靠近的过程中，关于分子势能变化情况的下列说法中正确的是 () A．分子势能不断增大 B．分子势能不断减小 C．分子势能先增大后减小 D．分子势能先减小后增大
一定质量的 0 ℃的冰融化成 0 ℃的水时其分子动能之 和 Ek 与分子势能之和 Ep 及物体内能 E 的变化情况为( ) A．Ek 变大，Ep 变大，E 变大 B．Ek 变小，Ep 变小，E 变小 C．Ek 不变，Ep 变大，E 变大 D．Ek 不变，Ep 变小，E 变小
[思路点拨] 内能是物体内所有分子动能和势能的总和，影响分 子动能和势能的因素就是影响物体内能的因素．
内能和机械能的比较
内能
机械能
物体内部系统的微 描述对象
观运动
物体整体的宏观运动
运动形式 分子的热运动
物体的机械运动
物体的质量及机械运动的速
物质的量、物体的温
相关因素
度、离地高度(或相对于零势能
度和体积
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
相同点
都含有势能，具有相对性
联系
一定条件下可以相互转化
间的实际距离，则以下说法中正确的是( ) A．r＝r0 时，分子间引力和斥力都等于零 B．10r0>r>r0 时，分子间只有引力而无斥力 C．r 由 10r0 逐渐减小到小于 r0 的过程中，分子间的引力先增 大后减小 D．r 由 10r0 逐渐减小到小于 r0 的过程中，分子间的引力和斥 力都增大，其合力先增大后减小再增大
[答案] D
分子力问题的分析方法 (1)首先要分清是分子力还是分子引力或分子斥力． (2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小． (3)分子力比较复杂，要抓住两个关键点，一是 r＝r0 时，分子 力为零但引力和斥力大小相等，均不为零；二是 r≥10r0 时， 分子力以及引力、斥力都可忽略，可以看做是零，所以当 r<r0 时，分子力随分子间距离增大而减小，当 r>r0 时，分子间距由 r0 增大到 10r0，分子力先增大后减小．
而 增大 ．
3．分子势能跟物体的体积 有关系．
三、物体的内能 1．系统内所有分子的热运动 动能 和分子 势能 的总和，叫 做物体的 内 能．任何物体都具有内能． 2．由于分子热运动的平均动能与 温度 有关，分子势能与物 体的 体积 有关，所以物体的内能跟物体的 温度 和 体积 都 有关系．
分子力的特点和规律 1．分子力的特点 (1)分子间总是同时存在引力和斥力，实际表现出来的是它们的 合力． (2)分子间作用力随分子间距离变化而变化，引力和斥力都随分 子间距离的增大而减小，但斥力的变化比引力的变化要快． (3)分子力是短程力，分子间的距离超过分子直径的 10 倍，即 1 nm 的数量级时，可以认为分子间作用力为零，所以气体分子 间作用力可忽略不计．
[思路点拨] 解答本题时应注意： (1)分子力做功与分子势能变化的关系； (2)F－x 图像与 Ep－x 图像的区别． [解析] 乙分子从 a 到 b，再到 c 的过程，分子之间均表现为引 力，显然乙分子始终做加速运动，且到达 c 点时速度最大，故 A 错，B 正确．乙分子从 a 到 b 的过程，分子的引力一直做正 功，故 C 正确．乙分子由 b 到 c 的过程，分子力仍然做正功， 故 D 项错．
2．分子力的规律 (1)分子力规律的图像表示
分子间的相互作用力与分子间距离的关系图像如图所示： 图中虚线表示引力和斥力的变化情况，从图中可以看出，引力 和斥力都随着分子间距离的增大而减小，斥力曲线陡些，表示 斥力变化快．实线表示引力和斥力的合力，即表现出来的分子 力的变化情况． ①当 r＝r0 时，F 引＝F 斥，F＝0. ②当 r＜r0 时，F 引和 F 斥都随分子间距离的减小而增大，但 F 斥 增大得更快，分子力表现为斥力．
高中物理：物体的内能
一、分子力
1．分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或 液体，说明分子之间存在着 引力 ；分子间有空隙，但用力压
缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力，这说明分子之间还存 在着 斥力 ． 2．分子间的引力和斥力是 同时 存在的，实际表现出来的 分子力是引力和斥力的 合力 ．