高中物理 第7章 分子动理论 5 内能学业分层测评 新人教版
学年高中学习物理 第七章节 分子理论水平测试 新人教版选修
第七章水平测试本试卷分第一卷(选择题)和第二卷(非选择题)两局部。
总分值120分，考试时间90分钟。
第一卷(选择题，共50分)一、选择题(此题共10小题，每题5分，共50分。
第1～5题只有一个选项符合题目要求，第6～10题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.以下四幅图中，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解析分子间作用力f的特点是：r<r0时f为斥力，r＝r0时f＝0，r>r0时f为引力；分子势能E p的特点是r＝r0时E p最小，因此只有B项正确。
2.分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。
据此可判断以下说法中错误的选项是( )A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规那么运动，这反映了液体分子运动的无规那么性B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素答案B解析当分子引力与斥力相等时，分子间作用力为零；当分子间距离足够大时，分子引力与斥力减小为零，因此分子间的相互作用力随距离的增大是按减小—增大—减小变化的。
因此，B项错误。
3.以下说法中正确的选项是( )B.两分子间的距离发生变化，分子力一定减小D.如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增大答案C解析布朗运动是小颗粒的运动，A错误；分子间距变化，分子力变化，但不一定减小，B错误；温度是分子平均动能的标志，温度变化，分子的平均动能变化，C正确；温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大，但不一定每个分子的速率都增大，D错误。
4.如下图，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处静止释放，在分子力的作用下靠近甲。
图中b 点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，那么乙分子动能最大处可能是( )A.a点B．b点C．c点D．d点答案C解析从a点到c点分子间的作用力表现为引力，分子间的作用力做正功，动能增加，从c点到d点分子间的作用力表现为斥力，分子间的作用力做负功，动能减小，所以乙分子动能最大时在c点，C正确。
精品2019高中物理第七章分子动理论5内能课堂互动学案新人教版选修3_3
5 内能课堂互动三点剖析1.对分子动能概念的理解(1)分子永不停息地做无规则运动所具有的动能，叫做分子动能.研究单个分子动能没有必要，也无可能.(2)物体分子平均动能仅由温度决定，与物质的种类、多少、状态无关，温度是分子平均动能的标志.2.对分子势能的概念的理解(1)分子势能由于分子间存在相互作用，从而具有的由分子间相对位置决定的能叫做分子势能.(2)分子势能与分子间距离的关系.分子间距离小于平衡距离r 0时，分子势能为斥力势能，随分子间距离的减小而增大，分子间距离大于平衡距离r 0时，分子势能为引力势能，随分子间距离的增大而增大.分子间距离为平衡距离时分子势能最小.(3)宏观上分子势能与物体的体积有关.3.疑点是物体内能的概念(1)组成物体的所有分子动能和势能的总和，叫做物体的内能.对于给定的物体，其内能大小与物体的温度和体积都有关系.(2)物体的内能与机械能是不同的概念，其内能由大量分子热运动和分子间的相对位置决定，而机械能是由物体的机械运动状态及形变决定内能和机械能在一定条件下可以相互转化. 各个击破【例1】 当物体的温度升高时，下列说法中正确的是( )A.每个分子的温度都升高B.每个分子的热运动都加剧C.每个分子的动能都增大D.物体分子的平均动能增大解析：温度是分子平均动能的标志，对单个分子无意义.物体温度升高，分子运动剧烈，分子平均动能增大，但不否认某些分子动能减小，故答案选D.答案：D类题演练1 对于20℃的水和20℃的水银，下列说法正确的是( )A.两种物体分子的平均动能相同B.水银的分子平均动能比水的大C.两种物体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解析：温度是分子平均动能的标志.而物体分子的平均动能与物质的多少、种类、状态均无关，故A 对，B 错.由于221mv E k ，水银分子的质量大于水分子的质量，可知D 对，C 错. 答案：AD【例2】 设r=r 0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法中正确的是( )A.r ＞r 0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小B.r=r 0时，动能最大，势能最小C.r ＜r 0时，分子力做负功，动能减小，势能增大D.以上均不对解析：本题考查分子势能改变与分子力做功的特点.一个分子从远处向另一个分子靠近，它们间作用力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当r=r 0时，势能最小，动能最大.答案：ABC类题演练2 关于分子势能，下列说法中正确的是( )A.分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越大B.分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大C.当r→∞时，分子势能最小D.将物体以一定初速度竖直向上抛出，物体在上升阶段其分子势能越来越大解析：分子间表现为斥力时，分子间距离减小时，需克服分子力做功，分子势能增大，A正确；分子间表现为引力时，分子间距离减小时，分子力做功，分子势能减少，所以B、C均错；分子势能与物体的重力势能没有关系，D错误.答案：A【例3】下列说法中正确的是( )A.温度低的物体内能小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大D.物体体积改变，内能可能不变解析：内能是指物体内部所有分子平均动能和分子势能的总和，温度是分子平均动能的标志，故温度低的物体内能不一定小，A错；温度低的物体分子平均动能小，但由于不同物质分子质量不同，所以温度低的物体分子平均速率不一定小，B错；物体做加速运动时，速度增大，机械能中的动能增大，但分子热运动的平均动能与机械能无关，而与温度有关，故C错；物体体积改变，分子势能改变，但内能不一定变，D对.答案：D。
高中物理第七章分子动理论第5节内能讲义含解析新人教版选修3_3
第5节内能1.做热运动的分子具有的动能，即为分子动能。
2．所有分子动能的平均值叫分子热运动的平均动能，温度是分子热运动的平均动能的标志。
3．分子势能由分子间的相互位置决定，从宏观上看，分子势能与物体的体积有关。
4．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。
5．物体的内能大小由物质的量、物体的温度及物体的体积共同决定。
一、分子动能1．定义由于分子永不停息地做无规则热运动而具有的能。
2．分子的平均动能所有分子热运动动能的平均值。
3．温度的微观意义温度是分子热运动的平均动能的标志。
二、分子势能1．定义：由分子间的分子力和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：分子势能的大小与分子之间的距离有关。
3．分子势能与分子间距离的关系(1)当r>r0时，分子力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增大。
(2)当r<r0时，分子力表现为斥力，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增大。
(3)当r＝r0时，分子势能最小。
三、内能1．定义物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。
2．决定因素物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。
1．自主思考——判一判(1)温度高的物体的每个分子的动能都大。
(×)(2)20 ℃的水和20 ℃的铜的分子平均动能相同。
(√)(3)物体的体积增大，分子势能一定增大，体积减小，分子势能一定减小。
(×)(4)物体运动的速度越快，内能越大。
(×)(5)某种物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零。
(×)(6)分子力做正功，分子势能减小。
(√)2．合作探究——议一议(1)在热现象的研究中，为什么研究单个分子的动能没有意义，而是要研究所有分子的动能的平均值？提示：物体内分子是大量的，各个分子的速度大小不同，因此，每个分子的动能大小不同，并且还在不断地改变。
由于热现象是大量分子热运动的结果，因此研究单个分子运动的动能没有意义，而是要研究大量分子运动的平均动能。
【配套K12】高中物理第七章分子动理论5内能课堂互动学案新人教版选修3_3
5 内能课堂互动三点剖析1.对分子动能概念的理解(1)分子永不停息地做无规则运动所具有的动能，叫做分子动能.研究单个分子动能没有必要，也无可能.(2)物体分子平均动能仅由温度决定，与物质的种类、多少、状态无关，温度是分子平均动能的标志.2.对分子势能的概念的理解(1)分子势能由于分子间存在相互作用，从而具有的由分子间相对位置决定的能叫做分子势能.(2)分子势能与分子间距离的关系.分子间距离小于平衡距离r 0时，分子势能为斥力势能，随分子间距离的减小而增大，分子间距离大于平衡距离r 0时，分子势能为引力势能，随分子间距离的增大而增大.分子间距离为平衡距离时分子势能最小.(3)宏观上分子势能与物体的体积有关.3.疑点是物体内能的概念(1)组成物体的所有分子动能和势能的总和，叫做物体的内能.对于给定的物体，其内能大小与物体的温度和体积都有关系.(2)物体的内能与机械能是不同的概念，其内能由大量分子热运动和分子间的相对位置决定，而机械能是由物体的机械运动状态及形变决定内能和机械能在一定条件下可以相互转化. 各个击破【例1】 当物体的温度升高时，下列说法中正确的是( )A.每个分子的温度都升高B.每个分子的热运动都加剧C.每个分子的动能都增大D.物体分子的平均动能增大解析：温度是分子平均动能的标志，对单个分子无意义.物体温度升高，分子运动剧烈，分子平均动能增大，但不否认某些分子动能减小，故答案选D.答案：D类题演练1 对于20℃的水和20℃的水银，下列说法正确的是( )A.两种物体分子的平均动能相同B.水银的分子平均动能比水的大C.两种物体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解析：温度是分子平均动能的标志.而物体分子的平均动能与物质的多少、种类、状态均无关，故A 对，B 错.由于221mv E k ，水银分子的质量大于水分子的质量，可知D 对，C 错. 答案：AD【例2】 设r=r 0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法中正确的是( )A.r ＞r 0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小B.r=r 0时，动能最大，势能最小C.r ＜r 0时，分子力做负功，动能减小，势能增大D.以上均不对解析：本题考查分子势能改变与分子力做功的特点.一个分子从远处向另一个分子靠近，它们间作用力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当r=r 0时，势能最小，动能最大.答案：ABC类题演练2 关于分子势能，下列说法中正确的是( )A.分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越大B.分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大C.当r→∞时，分子势能最小D.将物体以一定初速度竖直向上抛出，物体在上升阶段其分子势能越来越大解析：分子间表现为斥力时，分子间距离减小时，需克服分子力做功，分子势能增大，A正确；分子间表现为引力时，分子间距离减小时，分子力做功，分子势能减少，所以B、C均错；分子势能与物体的重力势能没有关系，D错误.答案：A【例3】下列说法中正确的是( )A.温度低的物体内能小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大D.物体体积改变，内能可能不变解析：内能是指物体内部所有分子平均动能和分子势能的总和，温度是分子平均动能的标志，故温度低的物体内能不一定小，A错；温度低的物体分子平均动能小，但由于不同物质分子质量不同，所以温度低的物体分子平均速率不一定小，B错；物体做加速运动时，速度增大，机械能中的动能增大，但分子热运动的平均动能与机械能无关，而与温度有关，故C错；物体体积改变，分子势能改变，但内能不一定变，D对.答案：D。
20182019学年高中物理第7章分子动理论第5节内能课堂作业新人教版选修33
第七章第五节内能基础夯实一、选择题(1～2题为单选题，3～6题为多选题)1．(江苏苏州高新区一中2017～2018学年高二下学期期中)关于分子势能，下列说法中正确的是( D )A．物体体积增大，分子势能一定增大B．气体分子的距离增大，分子间的势能减小C．分子间表现为引力时，距离越小，分子势能越大D．分子间表现为斥力时，距离越小，分子势能越大解析：物体的体积增大，分子的平均距离增加；如果分子力是斥力，则分子力做正功，分子势能减小，故A错误；气体分子间的距离较大，分子间表现为引力，则气体分子间的距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，故B错误；分子间表现为引力时，距离减小时，分子力做正功，分子势能减小，故C错误；分子力表现斥力时，距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。
2．(山东潍坊市2016年高二下学期期中)下列说法正确的是( A )A．温度越高，物体分子的平均动能越大B．温度升高，物体内的每一个分子的热运动速率都增大C．当氢气和氧气的温度相同时，它们分子的平均速率相同D．随着低温技术的发展，可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度解析：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有可能减小，A对、B错，温度相同，分子的平均动能相等，但氢气和氧气的分子质量不同，它们的分子平均速率不同，C错；绝对零度不可能达到，D错。
3．下列说法中正确的是( CD )A．在10℃时，一个氧气分子的分子动能为E k，当温度升高到20℃时，这个分子的分子动能为E k′，则E k′<E kB．在10℃时，每个氧气分子的温度都是10℃C．在10℃时，氧气分子平均速率为v1，氢气分子平均速率为v2，则v1<v2D．在任何温度下，各种气体分子的平均速度都为零解析：单个分子的动能、速率是随时变化的，因而是没有意义的，温度是大量分子做热运动时分子平均动能的标志，对单个分子也是没有意义的。
2018-2019学年高中物理 第7章 分子动理论 第5节 内能课堂达标 新人教版选修3-3
第七章第五节内能1．(多选)(福建省龙海二中2017年高二下学期期末)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是( AB )A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大C．布朗运动反应了花粉的分子热运动的规律D．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小解析：物体的内能由温度、体积、物质的量三者决定，温度高分子平均动能一定大，故A正确；当分子力表现为斥力时，间距变小，分子力做负功，分子势能增大，B正确；布朗运动反映了水分子的热运动，C错误；由分子力图线知D错误。
2．(山东省菏泽市2017～2018学年高二下学期期中)对于物体内能下列说法正确的是( C )A．10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能B．物体所处位置越高，分子势能就越大，内能越大C．一定质量的0℃的水结成0℃的冰，内能一定减少D．质量相同的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能解析：物体的内能是构成物体的所有分子的无规则热运动的动能和分子势能的代数和，具有统计意义，对单个或几个分子无意义，故A错误；物体的内能由物体的体积、温度、分子数等因素决定，与物体的位置无关，故B错误；一定质量的0℃的水结成0℃的冰，放出热量，则内能一定减少，故C正确；物体的内能与物体宏观的速度无关，与温度、体积等因素有关，故D错误。
3．(多选)(陕西西安市2017～2018学年高二下学期检测)设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动，则( BD )A．乙分子的加速度先减小，后增大B．乙分子到达r0处时速度最大C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小D．乙分子在r0处时，分子势能最小解析：从分子力的曲线中可以看出从0.5r0处到r0处斥力减小，加速度也就减小，从r0处到无穷远处引力先增大后减小，所以A错误；从0.5r0处到r0处乙分子受到向右的斥力，做向右的加速运动，通过r0处后受到向左的引力，做向右的减速运动，在r0处加速度a＝0，速度最大，所以B正确；当通过r0后分子的引力做负功，分子的势能增大，C错误；从0.5r0到r0处分子的斥力做正功，分子的势能减小，通过r0后，分子的引力做负功，分子的势能增大，故分子在r0处的势能最小，D正确。
2020高中物理 第七章 分子动理论 课时5 内能学案 新人教版选修3-3
学案5 内能[目标定位] 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.一、分子动能[问题设计]分子处于永不停息的无规则运动中，因而具有动能.(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)物体做高速运动时，其分子的平均动能会增大吗？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)分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关.[要点提炼]1.温度的理解(1)在宏观上：温度是物体冷热程度的标志.(2)在微观上：温度是物体分子热运动的平均动能的标志.2.分子动能的理解(1)由于分子热运动的速率大小不一，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，即分子热运动的平均动能.(2)温度是大量分子平均动能的标志，但对个别分子没有意义.同一温度下，各个分子的动能不尽相同.(3)分子的平均动能取决于物体的温度.(4)分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关.(填“有”或“无”).二、分子势能[问题设计]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？答案分子力做功对应分子势能的变化.[要点提炼]分子势能是由分子间相互位置决定的势能，它随着分子间距离r0的变化而变化，与分子间距离r0的关系为：(1)当r>r0时，分子力表现为引力，r增大时，分子力做负(填“正”或“负”)功，分子势能增大(填“增大”或“减小”).(2)当r<r0时，分子力表现为斥力，r减小时，分子力做负(填“正”或“负)功，分子势能增大(填“增大”或“减小”).(3)当r＝r0时，分子势能最小(填“最大”或“最小”).(4)如果取两个分子间相距无穷远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，分子势能E p与分子间距离r的关系可用如图1所示的实线表示(分子力F与分子间距离r的关系如图中虚线所示).图1三、内能[问题设计]物体的内能随机械能的变化而变化吗？内能可以变为零吗？答案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.[要点提炼]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.任何物体在任何温度下都具有内能.因为一切物体都是由做永不停息的无规则运动的分子组成的.3.内能的决定因素(1)从微观上看，物体的内能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距离三个因素决定.(2)从宏观上看，物体的内能由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定.4.内能与机械能的区别和联系区别：(1)物体的机械运动对应着机械能，热运动对应着内能.内能和机械能是两种不同形式的能量.(2)内能是由物体内大量分子热运动的剧烈程度和分子间的距离决定的能量，是所有分子热运动动能和分子势能的总和.而机械能是由物体的机械运动速度、相对参考面的高度、物体形变大小等决定的能量，它是对宏观物体整体来说的.联系：物体具有内能的同时也可以具有机械能.当物体的机械能增加时，内能不一定(填“一定”或“不一定”)增加，但机械能与内能之间可以相互转化.一、分子动能例1关于分子的动能，下列说法中正确的是( )A.物体运动速度大，物体内分子的动能一定大B.物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大C.物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小D.物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关解析分子的动能与机械运动的速度无关，温度升高，分子的平均动能一定增大，但对单个分子来讲，其动能可能增大也可能减小. 答案 CD 二、分子势能例2 甲、乙两分子相距较远(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，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是( ) 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解析 r >r 0时，靠近时引力做正功，E p 减小；r <r 0时，靠近时斥力做负功，E p 增大. 答案 D针对训练 如图2所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系图象.下列判断中正确的是( )图2A.当r <r 0时，r 越小，则分子势能E p 越大B.当r >r 0时，r 越小，则分子势能E p 越大C.当r ＝r 0时，分子势能E p 最小D.当r →∞时，分子势能E p 最小解析 当r <r 0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 >r 0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 ＝r 0时，分子力为零，分子势能最小；当r →∞时，分子势能为零，但不是最小.故正确答案为A 、C. 答案 AC 三、内能例3 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解析 解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解.温度是分子热运动的平均动能的标志，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，但由E k ＝12m v 2知，分子的平均速率v 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这些因素，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.故正确答案为D.答案 D1.(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，由E k ＝12mv 2.知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.(分子势能)分子间距增大时，分子势能将( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定 答案 D解析 分子势能的变化与分子力做功紧密联系；当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大.(1)当r >r 0时，分子间的作用力为引力，将分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大. (2)当r <r 0时，分子间的作用力为斥力，将分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小. 经以上分析可知本题D 选项正确.3.(内能)设r ＝r 0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法中正确的是( )A.r ＞r 0时，分子力做正功，分子动能增大，分子势能减小B.r ＝r 0时，分子动能最大，分子势能最小C.r ＜r 0时，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大D.以上均不对 答案 ABC解析 一个分子从远处向另一个分子靠近，它们之间的作用力先为引力后为斥力，故先做正功后做负功，那么分子势能先减小后增大，而动能正好相反，先增大后减小；当r ＝r 0时，势能最小，动能最大. 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 °C 的冰的内能与等质量的0 °C 的水的内能相等 答案 A解析 机械能是宏观能量，当物体的动能和势能均为零时，机械能就为零；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 项对；物体的内能与物质的量、温度和体积有关，B 、C 、D 三项错误，故选A.内能⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 分子动能⎩⎪⎨⎪⎧温度是物体分子平均动能的标志定义：分子永不停息地做无规则运动而 具有的动能宏观上由温度决定分子势能⎩⎪⎨⎪⎧r 决定分子力的性质⎩⎪⎨⎪⎧r >r 0表现为引力r <r 0表现为斥力r ＝r 0分子力为0r 变化→分子力做功→分子势能发生变化宏观上由体积决定题组一 分子动能1.关于温度，下列说法正确的是( ) A.温度升高，每个分子的动能都增大B.物体运动速度越大，分子总动能越大，因而物体温度也越高C.一个分子运动的速率越大，该分子的温度越高D.温度是大量分子无规则热运动的平均动能的标志 答案 D解析 温度升高，分子的平均动能变大，而不是每个分子的动能都变大，故A 错.物体宏观运动的速度对应的是机械能(动能)，与分子无规则热运动的平均动能无关，与物体的温度无关，B 错；温度是对大量分子而言的，是统计、平均的概念，对单个分子无意义，C 错. 2.下列说法中正确的是( )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运动具有的能C.10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能D.温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率答案 A解析温度相同，物体分子的平均动能相同，故A正确；分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有的能，B错误；物体内能是对大量分子而言的，对于10个分子无意义，故C错误；温度高的物体分子的平均运动速率大(相同物质)，但具体的每一个分子的运动速率是不确定的，可能大于平均运动速率，也可能等于平均运动速率，也可能小于平均运动速率，故D错误.题组二分子势能3.关于分子势能和物体体积的关系，下列说法中正确的是( )A.当物体体积增大时，其分子势能必定增大B.当物体体积增大时，其分子势能不一定增大C.当物体体积减小时，其分子势能必定减小D.当物体体积不变时，其分子势能一定不变答案BD解析物体的分子势能与体积不是单值对应的关系，分子势能相同，体积不一定相同，而体积不变，分子势能一定不变.4.下列分子势能一定减小的情况是( )A.分子间距离减小时B.分子间表现为斥力且分子间距离增大时C.分子动能增大时D.分子间作用力做负功时答案 B解析当分子间距离减小时，分子间的作用力可能做正功，也可能做负功，所以分子势能可能增大也可能减小，A错误；当分子间表现为斥力且分子间距离增大时，分子间的作用力做正功，分子势能减小，B正确；分子动能与分子势能没有关系，C错误；分子间的作用力做负功时，分子势能增大，D错误.5.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.6.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近.在此过程中，下列说法正确的是( ) A.分子力先增大，后一直减小 B.分子力先做正功，后做负功 C.分子动能先增大，后减小 D.分子势能先增大，后减小 E.分子势能和分子动能之和不变 答案 BCE解析 两分子从相距较远处仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先表现为分子引力后表现为分子斥力，分子间距离r >r 0时，随着距离r 的减小，分子力先增大后减小，分子间距离r <r 0时，分子力一直增大至最大，故选项A 错；在两分子靠近的过程中，分子引力做正功、分子斥力做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，所以选项B 、C 正确，选项D 错；分子仅在分子力作用下运动，只有分子力做功，分子势能和分子动能之和不变，选项E 正确. 题组三 内能7.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，物体的温度可能增加 答案 D解析 内能是对物体内所有分子而言的，单个分子无内能可言，选项A 错误；物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上表现为由物体的体积决定，所以选项B 错误；物体的宏观速度与物体的内能没有关系，物体的动能与物体的温度没有关系，故选项C 错误，D 正确. 8.下列说法中正确的是( )A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C.物体温度降低，其内能一定增大D.物体温度不变，其内能一定不变 答案 B解析 温度是物体分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，A 错，B 对；影响物体内能的因素是温度、体积和物质的量，所以只根据温度的变化情况无法判断内能的变化情况，C 、D 错. 9.三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 氢气解析 它们的平均动能相同，即12m O v 2O ＝12m N v 2N ＝12m H v 2H ，而分子质量的大小关系为m O >m N >m H ，所以有v H>v N>v O，又因三种气体的质量相同，氢气的分子总数最多，由气体内能E内＝N E k可知，氢气内能最大.10.飞机从地面由静止起飞，随后在高空做高速航行.有人说：“在这段时间内，飞机中乘客的势能、动能都增大了，他的所有分子的动能和势能也都增大了，因此乘客的内能增大了.”这种说法对吗？为什么？答案见解析解析这种说法不对.因为机械能与内能是两个不同的概念，与机械能相关的是物体宏观上的机械运动，其大小因素由物体的质量、速度及相对高度决定，题中乘客的机械能增加了，但是物体的内能是由它的物质的量、温度、体积决定，乘客的体积、物质的量不变，也没有明确温度怎么变化，所以无法判断乘客内能的变化.11.(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(1)1 kg的80 ℃的水(2)2 kg的40 ℃的水(3)一池塘常温下的水(4)1 kg的100 ℃的水蒸气解析(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，所以1 kg的80 ℃的水的总动能比1 kg的40 ℃的水大，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 ℃的水大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多.。
高中物理人教版选修3-3(学业分层测评)第七章 分子动理论 学业分层测评2 Word版含答案
学业分层测评(二)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(2016·石家庄高二检测)对下列相关物理现象的解释正确的是()A．粉笔字在黑板上久了，不易擦除，说明分子做无规则运动B．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子、混凝土分子都在做无规则的热运动C．高压下的油会透过钢壁渗出，说明分子是不停运动着的D．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快会变咸，这是盐分子在高温下分子无规则运动加剧的结果E．花香四溢，说明分子间有空隙【解析】选项A、B属于扩散现象，说明分子都在做无规则的热运动，A、B正确；高压下的油会透过钢壁渗出，这属于物体在外力作用下的机械运动，并不能说明分子是不停运动着的，选项C错误；选项D属于扩散现象，D正确；E 项说明分子不停地做无规则运动．【答案】ABD2．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因，下列说法不正确的是() A．盐分子太小了，很容易进入萝卜中B．盐分子间互相碰撞C．萝卜分子间有空隙，易扩散D．炒菜时温度高，分子热运动激烈E．腌菜时温度低，分子热运动缓慢【解析】萝卜之所以咸的原因是盐分子进入萝卜中，这种现象产生的原因是盐分子的扩散．在扩散现象中，扩散的快慢跟温度有关，温度越高，扩散得越快；温度越低，扩散得越慢．在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌菜时萝卜咸得慢，A、B、C是错误的．【答案】ABC3．在较暗的房间里，从射进来的阳光中，可以看到悬浮在空气中的颗粒在不停的运动，这些颗粒的运动()A．是布朗运动B．不是布朗运动C．是自由落体运动D．不是自由落体运动E．是由气流和重力引起的【解析】这些用肉眼可以看到的微粒是相当大的，某时刻它们所受到的各方向空气分子碰撞的合力几乎为零．这么微小的合力对相当大的微粒来说，是不能使它做布朗运动的．这时微粒的运动是气体对流和重力作用引起的．【答案】BDE4．(2016·长沙高二检测)把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，如图7-2-3所示，下列说法中不正确的是() 【导学号：11200005】图7-2-3A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动C．越小的炭粒，运动越明显D．越大的炭粒，运动越明显E．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多的静止不动的水分子组成的【解析】水分子在显微镜下是观察不到的，故A错；根据布朗运动的含义可判断B、C对，D错；水分子并不是静止不动的，故E错．【答案】ADE5．布朗运动是分子做无规则运动的有力证明，下面关于布朗运动的说法中正确的是()【导学号：11200006】A．布朗运动指的是液体分子的无规则运动B．布朗运动指的是液体内悬浮固体颗粒中的分子的无规则运动C．布朗运动指的是液体内悬浮固体颗粒的无规则运动D．布朗运动反映了液体分子的无规则运动E．布朗运动是由于液体分子对固体颗粒的撞击不平衡引起的【解析】布朗运动指的是液体内悬浮固体颗粒的无规则运动，这些固体颗粒都是由成千上万个分子组成的，固体分子的运动我们是看不到的，但它的形成是由于液体分子在做无规则运动时对固体颗粒的碰撞不均匀而造成的，因此布朗运动是液体分子无规则运动的反映．【答案】CDE6．(2016·长春检测)关于热运动的说法中，不正确的是()A．热运动是物体受热后所做的运动B．仅温度高的物体中的分子做无规则运动C．单个分子做永不停息的无规则运动D．大量分子做永不停息的无规则运动E．温度越高，分子无规则运动越剧烈【解析】热运动是指物体内大量分子做无规则运动，不是单个分子做无规则运动，在物体内的分子运动速度不同，即使是同一个分子在不同时刻其速度也不同，热运动在宏观上表现的是温度，当分子的平均速率变化时，物体的温度变化，不仅高温物体中的分子在做无规则运动，低温物体内的分子也同样做无规则运动，只是其平均速率不同而已，A、B、C错误，D、E正确．【答案】ABC7．(2016·西安一中高二检测)下面所列举的现象中，能说明分子是不断运动着的是()【导学号：11200007】A．将香水瓶盖打开后能闻到香味B．汽车开过后，公路上尘土飞扬C．洒在地上的水，过一段时间就干了D．悬浮在水中的花粉做无规则的运动E．烟囱里冒出的黑烟【解析】扩散现象和布朗运动都能说明分子在不停地做无规则运动．香水的扩散、水分子在空气中的扩散以及悬浮在水中花粉的运动都说明了分子是不断运动的，故A、C、D均正确；而尘土、黑烟不是单个分子，是由若干分子组成的固体颗粒，所以尘土飞扬、冒出的黑烟不是分子的运动．【答案】ACD8．下列各现象中解释正确的是()A．腌茶叶蛋时，酱油里的色素进入蛋清，是扩散现象B．在一杯热水中放几粒盐，整杯水很快就会变咸，这是食盐分子的扩散现象C．把一块铅和一块金的表面磨光后紧压在一起，在常温下放置四五年，结果铅和金互相会渗入，这是两种金属分别做扩散运动的结果D．把碳素墨水滴入清水中，稀释后，借助显微镜能够观察到布朗运动现象，这是由碳分子的无规则运动引起的E．含有泥沙的水经一定时间会澄清是布朗运动【解析】A、B、C都是扩散现象；D中做布朗运动的是炭颗粒，而不是碳分子，水的澄清过程是由于泥沙在重力作用下的沉淀，不是布朗运动．【答案】ABC[能力提升]9．下列关于布朗运动的说法，正确的是()A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．液体温度较高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的E．布朗运动是液体分子无规则运动的反映【解析】布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微小粒子的无规则运动，是由液体分子对微小粒子的撞击作用的不平衡产生的，不是液体分子的无规则运动，是液体无规则运动的反映．选项A、C错误，D、E正确；温度越高，分子运动速率越大，布朗运动越剧烈，粒子越小，惯性越小，运动状态越容易改变，受撞击后加速度越大，运动越剧烈，所以液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈，选项B正确．【答案】BDE10．用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10 s记下它的位置，得到了a、b、c、d、e、f、g等点，再用直线依次连接这些点，如图7-2-4所示，则下列说法中正确的是()【导学号：11200008】图7-2-4A．这些点连接的折线就是这一花粉颗粒运动的径迹B．花粉颗粒的运动是水分子和规则运动的反映C．在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小相等D．从a点计时，经36 s，花粉颗粒可能不在de连线上E．从a点计时，经36 s，花粉颗粒可能在de连线上，但不一定在de连线的中点【解析】因为图中各点是每隔10 s记下它的位置，那么在每个10 s内花粉颗粒位于何处，还无法确定，所以这些点连接的折线不表示花粉颗粒运动的径迹，选项A错误，D、E正确；选项B正确；图中六条折线的长度并不相等，所以在这六段时间内花粉颗粒运动的平均速度大小不相等，选项C错误．【答案】BDE11．在房间的一端打开一瓶香水，如果没有空气对流，在房间的另一端的人并不能马上闻到香味，这是由于分子运动速率不大．这种说法正确吗？为什么？【解析】这种说法是不正确的．气体分子运动的速率实际上是比较大的．并不能马上闻到香味的原因：虽然气体分子运动的速率比较大，但由于分子运动的无规则性，且与空气分子不断地碰撞，方向不停地在改变，大量的分子扩散到另一个位置需要一定的时间，并且人要闻到香味必须等香味达到一定的浓度才行．【答案】见解析12．下面关于布朗运动的两种说法都是错误的，试分析它们各错在哪里．(1)在北方冬天的大风天气时，常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动．(2)一滴碳素墨水滴在清水中，过一会儿整杯水都黑了，这是碳分子做无规则运动的结果．【导学号：11200009】【解析】(1)能在液体或气体中做布朗运动的微粒(可称为布朗微粒)都是很小的，一般数量级在10－6m，这种微粒肉眼是看不见的，必须借助于显微镜．冬天大风天气看到的风沙、尘土，都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动．空气中悬浮着许多布朗微粒，但我们的眼睛看不到．(2)碳素墨水是由研磨得很细的炭粒散布在水溶液中构成的，把它滴入水中，由于碳并不溶于水，它仍以小炭粒的形式存在，这些小炭粒受水分子的撞击，要做布朗运动，并使得整杯水都黑了．布朗运动并不是固体分子的运动，因此说“这是碳分子做无规则运动的结果”是错误的．【答案】见解析第4节相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节广义相对论点滴1．相对论的速度变换公式：以速度u相对于参考系S运动的参考系S′中，一物体沿与u相同方向以速率v′运动时，在参考系S中，它的速率为________________．2．物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：________.由此可见，物体质量________，其蕴含的能量________．质量与能量成________，所以质能方程又可写成________．3．相对论质量：物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之间有如下的关系________________．4．广义相对论的两个基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是____________．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．5．广义相对论的几个结论：(1)光在引力场中传播时，将会发生________，而不再是直线传播．(2)引力场使光波发生________．(3)引力场中时间会__________，引力越强，时钟走得越慢．(4)有质量的物质存在加速度时，会向外辐射出____________．6．在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是( )A．u＝u′＋v B．u<u′＋vC．u>u′＋v D．以上均不正确7．以下说法中错误的是( )A．矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得快些C．引力场越弱的地方，物体的长度越短D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移概念规律练知识点一相对论速度变换公式的应用1．若一宇宙飞船对地以速度v运动，宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c，问在地上观察者看来，光速应为v＋c吗？2．一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．知识点二相对论质量3．人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动，问它的质量和静质量的比值是多少？4．一观察者测出电子质量为2m0，求电子的速度是多少？(m0为电子静止时的质量)知识点三质能方程5．一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？6．一个电子被电压为106 V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？知识点四了解广义相对论的原理7．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．8．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．方法技巧练巧用ΔE＝Δmc2求质量的变化量9．现在有一个静止的电子，被电压为107 V的电场加速后，质量增大了多少？其质量为多少？(m0＝9.1×10－31 kg，c＝3.0×108 m/s)10．已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为 3.8×1026 J，则可算出( )A．太阳的质量约为4.2×106 tB．太阳的质量约为8.4×106 tC．太阳的质量每秒钟减小约为4.2×106 tD．太阳的质量每秒钟减小约为8.4×106 t1．关于广义相对论和狭义相对论之间的关系．下列说法正确的是( )A．它们之间没有任何联系B．有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了C．狭义相对论能够解决时空弯曲问题D．为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论2．下面的说法中正确的是( )A．在不同的参考系中观察，真空中的光速都是相同的B．真空中的光速是速度的极限C．空间和时间与物质的运动状态有关D．牛顿力学是相对论力学在v≪c时的特例3．根据爱因斯坦的质能方程，可以说明( )A．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大4．下列说法中，正确的是( )A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越慢D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的5．黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A．内部也是漆黑一片，没有任何光B．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C．内部应该是很亮的D．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去6．在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的7．下列说法中正确的是( )A．物质的引力使光线弯曲B．光线弯曲的原因是由于介质不均匀而非引力作用C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D．广义相对论可以解释引力红移现象8.地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108 m/s跟随A飞行．求：(1)A上的乘客看到B的相对速度；(2)B上的乘客看到A的相对速度．9．一物体静止时质量为m，当分别以v1＝7.8 km/s和v2＝0.8c的速度飞行时，质量分别是多少？10．你能否根据质能方程推导动能的表达式E k ＝12mv 2?11．广义相对论得出了哪些重要的结论？第4节 相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节 广义相对论点滴课前预习练1．v ＝u ＋v′1＋uv′c 2 2．E ＝mc 2 越大 越多 正比 ΔE ＝Δmc 23．m ＝m 01－v 2c2 4．(1)一样的5．(1)偏折 (2)频移 (3)延缓 (4)引力波6．B [由相对论速度变换公式可知B 正确．]7．CD [由引力红移可知C 、D 错误．]课堂探究练1．在地面的观察者看来，光速是c 不是v ＋c. 解析 由相对论速度变换公式u ＝u′＋v 1＋u′v c 2，求得光对地速度u ＝v ＋c 1＋vc c2＝c v ＋c v ＋c ＝c. 点评 若仍然利用经典相对性原理解答此类题目，会导致错误结论．在物体的运动速度与光速可比拟时，要用相对论速度变换公式进行计算．2．0.817c解析 已知v ＝0.05c ，u x ′＝0.8c.由相对论速度叠加公式得u x ＝u x ′＋v 1＋u x ′v c 2＝(u x ′＋v)c 2c 2＋u x ′v u x ＝(0.8c ＋0.05c)c 2c 2＋0.8c×0.05c≈0.817c. 点评 对于微观、高速运动的物体，其速度的叠加不再按照宏观运动规律，而是遵守相对论速度变换公式．3．1.000 000 000 35解析 c ＝3×108 m/s ，v c ＝8×1033×108，v 2c 2≈7.1×10－10. 由m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，得 m m 0＝1.000 000 000 35. 点评 根据m ＝m 01－(v c)2直接计算m m 0不需先算m. 4．0.866c 解析 m ＝2m 0，代入公式m ＝m 01－(v c )2，可得2m 0＝m 01－(v c )2，解得v ＝32c ＝0.866c. 点评 在v c 时，可以认为质量是不变的，但当v 接近光速时，m 的变化一定要考虑．5．总能量E 中已经计入了物体的动能．解析 总能量E ＝E 0＋Ek ，E 0为静质能，实际上包括分子的动能和势能、化学能、电磁能、结合能等．E 0＝m 0c 2，Ek 为动能，Ek ＝m 0c 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 1－v 2c2 －1，E ＝E 0＋Ek ＝mc 2. 点评 有人根据E ＝mc 2得出结论说“质量可以转化为能量、能量可以转化为质量”这是对相对论的曲解，事实上质量决不会变成能量，能量也决不会变成质量．一个系统能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统因接受而增加能量时，其质量也相应增加．对一个封闭的系统，质量是守恒的，能量也是守恒的．6．2.69×10－30 kg 0.94c解析 Ek ＝eU ＝(1.6×10－19×106) J ＝1.6×10－13 J对高速运动的电子，由Ek ＝mc 2－m 0c 2得m ＝Ek c 2＋m 0＝1.6×10－13(3×108)2 kg ＋9.1×10－31 kg ≈2.69×10－30 kg.由m ＝m 01－v 2c 2得，v ＝c 1－m 20m 2＝2.82×108 m·s －1≈0.94c 点评 当v c 时，宏观运动规律仍然适用，物体的动能仍然根据Ek ＝12mv 2来计算．但当v 接近光速时，其动能由Ek ＝mc 2－m 0c 2来计算．7．见解析解析 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．点评 把一个做匀加速运动的参考系等效为一个均匀的引力场，从而使物理规律在非惯性系中也成立．8．见解析解析 由广义相对论中的等效原理知，一个均匀的引力场与一个做加速运动的参考系等价．当电梯向头顶方向加速运动时，自由丢下的小球相对于电梯的加速度为g ＝9.8 m/s 2，与在地球引力场中做自由落体运动相同．9．1.78×10－29 kg 1.871×10－29 kg解析 由动能定理，加速后电子增加的动能ΔEk ＝eU ＝1.6×10－19×107 J ＝1.6×10－12 J由ΔE ＝Δmc 2得电子增加的质量Δm ＝ΔEk c 2＝1.6×10－12(3×108)2kg≈1.78×10－29 kg ，此时电子的质量m ＝m 0＋Δm ＝1.871×10－29 kg方法总结 物体的能量变化ΔE 与质量变化Δm 的对应关系为ΔE ＝Δmc 2，即当物体的能量增加时，物体对应的质量也增大；当物体的能量减少时，物体对应的质量也减小． 10．C [由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4.2×109 kg ＝4.2×106 t ，故C 正确．]课后巩固练1．D [狭义相对论之所以称为狭义相对论，就是只能是对于惯性参考系来讲的，时空弯曲问题是有引力存在的问题，需要用广义相对论进行解决．]2．ABCD3．ABD [据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，核反应中，物体的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变反应，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误；由质能关系知，D 正确．]4．ABCD [由广义相对论我们可知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A 、D 是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B 、C 正确．]5．BCD6．AD [由广义相对论基本原理可知A 、D 正确．]7．ACD [由广义相对论的几个结论可知A 、C 、D 正确．]8．(1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s解析 (1)A 上的乘客看地以－2.5×108 m/s 向后．B 在地面看以2.0×108 m/s 向前，则A 上乘客看B 的速度为u ＝u′＋v 1＋u′·v c 2＝－2.5＋2.01＋－2.5×232×108 m/s≈－1.125×108 m/s.(2)B 看A 则相反为1.125×108 m/s.9．见解析解析 速度为7.8 km/s 时，质量为m 1＝m 01－(v c )2＝m 01－(7.8×1033×108)2≈m 0＝m 速度为0.8c 时，质量设为m 2，有m 2＝m 01－(0.8)2＝m 00.6＝53m 0＝53m. 10．见解析解析 质能方程E ＝mc 2表示的是物体质量和能量之间的关系，所以物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能Ek即Ek ＝E －E 0又因为E ＝mc 2＝m 01－(v c)2c 2，E 0＝m 0c 2 所以Ek ＝m 0c 2[11－(v c )2－1]当v 很小时，即v c 1时，根据数学公式有[1－(v c )2]－12≈1＋12(v c)2 所以Ek ＝E －E 0≈12m 0v 2 11．广义相对论得出的结论：(1)物质的引力使光线弯曲．时空几乎在每一点都是弯曲的．只有在没有质量的情况下，时空才没有弯曲，如质量越大，时空弯曲的程度也越大．在引力场存在的条件下，光线是沿弯曲的路径传播的．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．例如在强引力的星球附近，时钟要走得慢些．按照广义相对论光在强引力场中传播时，它的频率或波长会发生变化，出现引力红移现象．。
高中物理 第七章 分子动理论 第5节 内能问题导学案 新人教版选修33
第5节内能课堂合作探究问题导学一、分子动能与温度的关系活动与探究11．为什么研究分子动能的时候主要关心平均动能？2．温度与分子平均动能的关系是怎样的？3．物体内分子运动的总动能由哪两个因素决定？迁移与应用1关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是（）A．某物体的温度是0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零B．物体温度升高时，每个分子的动能都增大C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高温度与分子动能、分子平均动能的关系在宏观上，温度是表示物体冷热程度的物理量。
在微观上，温度是物体中分子热运动的平均动能的标志。
在相同温度下，各种物质分子的平均动能都相同，温度升高，分子平均动能增加，温度降低，分子平均动能减少。
在同一温度下，虽然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不一定相同。
温度是物体分子平均动能的标志，而不是物体分子动能的标志。
二、分子势能与分子间距离的关系活动与探究21．为什么会存在分子势能？2．分子势能与分子间的距离变化存在怎样的关系？3．为什么分子势能与体积有关？迁移与应用2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．乙分子从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，两分子间的分子势能一直减少D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加1．分子势能的变化规律：①分子力做正功，分子势能减少；分子力做了多少正功，分子势能就减少多少。
分子力做负功，分子势能增加；克服分子力做了多少功，分子势能就增加多少。
2．分子势能与物体体积有关，但不能简单理解成物体体积越大，分子势能就越大；体积越小，分子势能就越小。
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1 内能 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的哪些因素，下列说法不正确的是 ( ) A．温度和体积 B．体积和压强 C．温度和分子间距离 D．温度和压强 E．压强和温度 【解析】 温度是分子平均动能的标志．温度高，分子平均动能大．分子间势能与分子间距离r有关，分子间距离r变化，分子间势能就发生变化，所以A、C正确．答案是B、D、E. 【答案】 BDE 2．(2016·哈尔滨高二检测)如图753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( )【导学号：11200020】
图753 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 E．当r等于r2时，分子势能最小 【解析】 分子间距等于r0时分子势能最小，即r2＝r0.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，所以A错，B、C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；r2＝r0
时，分子势能最小，E正确．
【答案】 BCE 3．(2016·朝阳高二检测)关于物体的内能，下列说法中不正确的是( ) A．单个水分子的内能比冰分子的内能大 B．物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大 C．一定质量的0 ℃的水变成0 ℃的冰，内能一定减少 2
D．相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能 E．一定质量的0 ℃的水变成0 ℃的冰，平均动能不变 【解析】 内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，所以研究单个分子的内能没有意义，A错误；内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直接联系，B、D错误；一定质量的0 ℃的水变成0 ℃的冰，放出热量，内能减小，平均动能不变，C、E正确．答案为A、B、D. 【答案】 ABD 4．容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则下列说法不正确的是( )【导学号：11200021】 A．冰的分子平均动能大于水的分子平均动能 B．水的分子平均动能大于冰的分子平均动能 C．冰和水的分子平均动能相等 D．水的内能大于冰的内能 E．冰的内能大于水的内能 【解析】 冰水混合物温度为0 ℃，冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同，A、B错，C对；水分子势能大于冰分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能，D对，E错． 【答案】 ABE 5．关于物体内能，下列说法中正确的是( ) A．每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能 B．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能 C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关 E．物体的温度不变，体积减小时，物体的内能可能减小 【解析】 物体内所有分子的动能与势能的总和叫物体的内能，物体的内能对单个分子而言无意义．物体的内能与其所含分子的动能与势能有关，与物体的动能和势能、机械能无关；物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能可能减小，E对．故本题选B、D、E. 【答案】 BDE 6．(2016·大连检测)下列关于分子力和分子势能的说法中，不正确的是( ) 【导学号：11200022】 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．当分子力表现为引力时，分子力先增大后减小，分子势能增大 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增大 3
E．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 【解析】 当分子力表现为引力时，分子间距离r>r0，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能增大，A、B错，C对．当分子力表现为斥力时，分子间距离r分子间距离的减小，分子力和分子势能都增大，D对，E错． 【答案】 ABE 7．关于分子的动能，下列说法正确的是( ) A．物体运动速度大，物体内分子的动能一定大 B．物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大 C．物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小 D．物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关 E．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加 【解析】 分子的平均动能与机械运动的速度无关；温度升高，分子的平均动能一定增大，但对单个分子来讲，其动能可能增大也可能减小． 【答案】 CDE 8．在体积、温度、质量、阿伏加德罗常数四个量中，与分子平均动能有关的量是__ ；与分子势能直接有关的量是________；与物体内能有关的量是__________；联系微观量和宏观量的桥梁是__________． 【解析】 温度是分子热运动平均动能的标志，所以与分子平均动能有关的量是温度；分子势能是由分子间的分子力和分子间的相对位置决定的能，宏观上与物体的体积有关，所以与分子势能直接有关的量是体积；内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，宏观上由物体的体积、温度、物质的量所决定，所以与物体内能有关的量是体积、温度、质量；联系微观量和宏观量的桥梁是阿伏加德罗常数． 【答案】 温度 体积 体积、温度、质量 阿伏加德罗常数 [能力提升] 9．(2016·苏州高二检测)甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力为零，在它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况不正确的是( ) 【导学号：11200023】 A．分子力先增大，后减小；分子势能一直减小 B．分子力先增大，后减小；分子势能先减小，后增大 C．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，再增大，后又减小 D．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，后增大 E．分子力为零时，分子势能最小 【解析】 分子间距离较远时，分子力为零．当分子间距离减小时，分子间的分子力表现为引力，当r减小到r＝r0时，分子力又为零，这一过程中分子力经历了由零增大后又减4
小到零的过程．当r所以当r一直减小时，分子力的变化过程是先增大，再减小，后又增大．由于分子力先表现为引力，后表现为斥力，所以在r一直减小的过程中，分子力(引力)先做正功，分子势能减少，后为斥力做负功，分子势能增大． 【答案】 ABC 10．把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)( )【导学号：11200024】 A．物体的动能增加，分子的平均动能也增加 B．物体的重力势能减少，分子势能却增加 C．物体的重力势能减少，分子的平均动能和分子势能都保持不变 D．物体的机械能保持不变 E．物体的内能保持不变 【解析】 物体下落的过程，不考虑空气阻力，只有重力做功，机械能不变；物体下落过程中，物体的温度和体积也没有发生变化，所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变．因此，选项A、B错误，C、D、E正确． 【答案】 CDE 11．(1)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下述说法是否正确？ ①分子的平均动能和分子的总动能都相同． ②它们的内能相同． (2)液体汽化时吸收的热量转化为哪种能量？ 【解析】 (1)①正确.1 g水与1 g水蒸气的分子数一样多，两者的温度都是100 ℃，因温度是分子平均动能的标志，故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同．②不正确．水变为水蒸气时要吸收热量，吸收的热量转化为水蒸气的内能，因此1 g 100 ℃的水蒸气要比1 g 100 ℃的水的内能大． (2)液体汽化时都要吸收一定的热量，吸收的热量并没有增大物体内分子的平均动能，而是使分子势能增大，从而使物体的内能增大． 【答案】 见解析 12．分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图754所示的图象中表现出来，就图象回答： 5
图754 (1)从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小，试说明理由． (2)图中分子势能为零的点选在什么位置，在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零，对吗？ (3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？【导学号：11200025】 【解析】 (1)如果分子间距离约为10－10 m数量级，分子的作用力的合力为零，此距离为r0.当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大．如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间距离的增大而增大． 从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大．所以说，在平衡位置处是分子势能最低点． (2)由题图可知，分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置．因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，据题图也可以看出：在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零． (3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点，最低点的分子势能为零，所以此种情况的特点为分子势能大于等于零． 【答案】 见解析