高中物理(人教版)精品讲义—分子动能和分子势能

高中物理（人教版）精品讲义—分子动能和分子势能课程标准课标解读了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据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．知识点01 分子动能与分子势能（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．物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志．（二）分子势能1．分子势能：由分子间的相对位置决定的能．2．分子势能E p随分子间距离r变化的情况如图所示．当r＝r0时，分子势能最小．3．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：分子势能的大小与分子之间的距离有关．【知识拓展】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做无规则运动，因此分子具有动能．(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：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志．温度升高的物体，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．4．分子力、分子势能与分子间距离的关系：:分子间距离r r＝r0r>r0r<r0由分子间的相对位置决定，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．6．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．【即学即练1】关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是（）A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢【答案】D【解析】A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离增大时，分子力做负功，则分子势能增大，选项A错误；B．分子间作用力为零时，分子间的势能最小，但不是零，选项B错误；C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而减小，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，但是引力减小的慢，所以分子力表现为引力，选项C错误；D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢，选项D正确。

故选D。

知识点02 物体的内能1．物体的内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和．任何物体都具有内能．2．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与温度有关．(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．【知识拓展】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．3．内能和机械能的区别与联系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．【即学即练2】下列说法中正确的是（）A．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增大B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同C．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的D．可看作理想气体的质量相等的氢气和氧气，温度相同时氧气的内能小【答案】D【解析】A．温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必减少，故A错误；B．温度相同，分子的平均动能就相等，氧气的分子的质量大于氢气的分子质量，那么氧气分子的平均速率小于氢气分子的平均速率，故B错误；C．分子动理论告诉我们，物质是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如温度升高，所有分子的平均动能增大，故C错误；D．氧气和氢气的摩尔质量不同，质量相等的氧气和氢气的摩尔数不同，所以氧气的分子数比氢气分子数少，分子平均动能相同，所以氧气的内能要比氢气的内能小，故D正确。

故选D。

考法01 分子势能随间距的变化E-r图【典例1】两分子之间的分子力F、分子势能E p与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能E p=0）。

下列说法正确的是（）A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线B．当r=r0时，分子势能为零C．两分子在相互靠近的过程中，在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，分子势能减小D．两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大【答案】C【解析】AB．在r=r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故AB错误；C．在r>r0阶段，分子力表现为引力，两分子在相互靠近的过程中，分子力F做正功，分子动能增大，分子势能减小，故C正确；D．由图甲可知，两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先增大后一直减小，故D错误。

故选C。

考法02 两分子间分子势能和动能随间距变化的变化【典例2】分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，图线b与r轴的交点对应的分子间距离为1r、最低点对应的分子间距离为2r。

关于对图线的理解，下列说法中正确的是（）A．分子距离增大，分子间斥力减小、引力增大B．分子距离等于1r时，分子势能最小C．分子距离等于2r时，分子间作用力最小D．分子距离小于2r时，减小分子距离分子势能一定增大【答案】B【解析】A．从图线a、c可知，分子距离增大，分子间引力、斥力均减小，故A 错误；BC．从图线b可知，分子距离等于1r时，分子间引力、斥力相等，分子作用力为零，则分子间作用力最小，分子势能最小，故B正确，C错误；D．当分子距离在1r到2r时，分子间作用力表现为引力，减小分子距离，分子间作用力做正功，分子势能减小，故D错误。

故选B。

题组A 基础过关练1．关于分子动理论和物体的内能，下列说法不正确的是（）A．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大B．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大但引力增大的更快，所以分子力表现为引力C．10g100℃水的内能小于10g100℃水蒸气的内能D．两个铝块挤压后能紧连在一起，说明分子间有引力【答案】B【解析】A．温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与物质的多少有关，所以但内能不一定增大，故A正确；B．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小且斥力减小得快，分子力表现为引力还是斥力要看分子间的距离是大于还是小于平衡距离。

故B错误；C．温度是分子平均动能的标志，所以10g100℃的水的分子平均动能等于10g100℃的水蒸气的分子平均动能，同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以10g 100℃水的内能小于10g 100℃水蒸气的内能，故C正确；D．两个铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明了分子间有引力，故D正确。

故选B。

2．关于分子动理论，下列说法中正确的是（）A．压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力B．扩散现象只能在液体、气体中发生C．布朗运动是悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动D．随着物体运动速度的增大，物体分子动能也增大【答案】A【解析】A．压紧的铅块会“粘”在一起，说明了分子间有引力，故A正确；B．扩散现象在固体、液体和气体中都能发生，故B错误；C．布朗运动通过悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动来反映出液体分子所做无规则运动，并不是液体分子的无规则运动，故C错误；D．物体分子动能反映的是微观运动，而物体运动速度反映的是宏观运动，二者没有直接联系，故D错误。

故选A。

3．某物体温度升高后，增大的是（）A．分子平均动能B．总分子势能C．每一个分子的动能D．每一个分子的势能【答案】A【解析】温度是分子平均动能的标志，物体温度升高分子的平均动能增加，则不是每一个分子的动能都增大；故选A。

4．相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是（）A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大C．两种气体的分子平均动能一定相等D．两种气体的分子平均速率一定相等【答案】C【解析】温度是分子平均动能的标志，温度相同的氧气和氢气，分子的平均动能相同，但并不意味着分子平均速率相同，也不说明每个分子的动能和速率大小关系。

故C正确，ABD错误。

故选C。

5．下列说法中正确的是（）.A．物体的温度越高，所含热量越多B．物体的内能越大，分子的平均动能越大C．物体的温度不变时，其内能就不变D．物体的温度不变时，内能可能减少【答案】D【解析】A．热量是过程量，“含有热量”的说法是不正确的，故A错误。

B．内能包括分子的势能和动能，分子的内能越大，分子的平均动能不一定越大，故B 错误。

C．例如冰化成水，要吸热，内能增加，温度不变。

故C错误。

D．例如水结成冰，要放热，温度不变，但是内能减少。

故D正确。

故选D。

6．关于温度与内能的说法正确的是（）A．每个分子的内能等于它的势能和动能的总和B．一个分子的运动速度越大，它的温度就越高C．物体内能变化时，它的温度可以不变D．同种物质，温度较高时的内能一定比温度较低时的内能大【答案】C【解析】A．组成物质的所有分子动能与分子势能之和是物体的内能，对单个分子不能谈内能，故A错误；B．分子的平均动能越大，物体的温度越高，单个分子的运动速度大小，对物体温度高低没有意义，故B错误；C．物体的内能与物质的量、温度和体积有关，物体内能变化时，它的温度可能不变，故C正确；D．物体的内能不光受温度的影响，还与物体的质量以及体积有关，所以温度高的物体内能不一定大，故D错误。