【物理】2019届一轮复习人教版 内能学案
学案5 内能
[考纲定位] 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
[知识复习]
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
[知识复习]
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，靠近时引力做正功，Ep减小；rr0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
解析 当rr0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，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＝m2知，分子的平均速率可能不同，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 D
1.(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Ek＝mv2.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>r0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rr0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep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>r0时，随着距离r的减小，分子力先增大后减小，分子间距离rmN>mH，所
以有vH>vN>vO，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＝Nk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.
