2019-2020学年高中物理第七章分子动理论5内能课后检测含解析新人教版选修3-3

2019-2020学年高中物理第七章分子动理论5内能课后检测含解析新人教版选修3-3

‎5　内能 记一记 ‎ 内能知识体系 一个定义——内能的定义 一个类比——分子力做功类比重力做功、弹力做功 二个关系—— 二个角度——判别物体内能的变化 ‎ 辨一辨 ‎1.分子动能与物体速度有关．(×)‎ ‎2．物体温度升高时，分子平均动能增加．(√)‎ ‎3．分子势能总是随分子间距离的增大而减小．(×)‎ ‎4．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变．(×)‎ ‎5．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．(×)‎ ‎6．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．(×)‎ 想一想 ‎1.物体的机械能为零，内能可以为零吗？‎ 提示：内能和机械能是两种不同的能，内能由物体分子所处状态决定，而机械能由物体的质量、速度、相对高度或弹性形变程度决定，物体内分子在永不停息地运动，内能不可能为零，而物体的机械能可以为零．‎ ‎2．当两分子距离为平衡距离r0时，分子力F＝0，此时分子势能一定为零吗？‎ 提示：不一定，当两分子从距离大于r0处逐渐靠近过程中分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小后增大，相距r0时最小，但不一定为零．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　练一练 ‎1.下列物理量与物体的内能无关的是(　　)‎ A．物体的温度 B．物体的体积 C．质量 D．物体的运动速度 解析：物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关与物体的运动状态无关，所以D项符合题意．‎ 答案：D ‎2．(多选)质量相等的氢气和氧气温度相同，若不考虑分子间的势能，则(　　)‎ A．氢气的内能较大 - 8 -‎ B．氧气的内能较大 C．两者的内能相等 D．氢气和氧气分子的平均动能相等 解析：因为氢的摩尔质量小，故同质量的氢气和氧气，氢气的分子数多，内能大．‎ 答案：AD ‎3．如图所示，小孩下滑过程中，从能量的转化和转移的角度可用下面三句话来概括(　　)‎ ‎①小孩克服摩擦做功，动能转化为内能 ‎②小孩从滑梯上滑下时，重力势能转化为动能 ‎③小孩的臀部吸热，内能增加，温度升高 以下排序正确的是(　　)‎ A．①②③ B．②③①‎ C．②①③ D．③②①‎ 解析：小孩从高处由静止滑下，重力做功，重力势能转化为动能；在运动过程中，小孩要克服摩擦，消耗机械能(动能)转化为热能(内能)；部分热能被小孩臀部吸收，温度升高，故能量转化顺序为②①③，C项正确，A、B、D三项错误．‎ 答案：C ‎4．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：从分子间的作用力与分子间的距离有关系知道，当分子间距离大于r0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小，可以忽略．所以当乙从较远处向甲尽量靠近的过程中，分子力先是对乙做正功，后是分子力对乙做负功，而由做功与分子势能变化的关系知道，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，因此当乙尽量向甲靠近的过程中，分子势能是先减小后增大．‎ 答案：D 要点一 对分子平均动能的理解 ‎1.对不同物体而言，下列说法正确的是(　　)‎ A．温度高的物体内分子的平均动能一定大于温度低的物体内分子的平均动能 B．温度高的物体内每一个分子的动能一定大于温度低的物体内每一个分子的动能 C．温度高的物体内分子的平均速率一定大于温度低的物体内分子的平均速率 D．温度高的物体内每一个分子的速率一定大于温度低的物体内每一个分子的速率 解析：温度是分子平均动能的标志，不是分子平均速率的标志，更不能反映每一个分子的运动情况．‎ 答案：A ‎2．一定质量的‎0 ℃‎的冰，全部变成‎0 ℃‎的水的过程中(　　)‎ A．分子的平均动能增大，吸收热量，内能不变 B．分子的平均动能减小，放出热量，内能增大 C．分子的平均动能不变，吸收热量，内能增大 - 8 -‎ D．分子的平均动能不变，放出热量，内能减小 解析：一定质量的‎0 ℃‎的冰在熔化成‎0 ℃‎的水的过程中，温度保持不变，故分子平均动能不变，分子个数保持不变，但溶化过程要吸热，所以内能增大，分子势能增大．故A、B、D三项错误，C项正确．‎ 答案：C ‎3．(多选)对于‎20 ℃‎的水和‎20 ℃‎的水银，下列说法正确的是(　　)‎ A．两者的分子平均动能相同 B．水银的分子平均动能比水的大 C．两者的分子平均速率相同 D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小 解析：温度相同的任何物体，内部的分子平均动能都相等，所以A项正确，B项错误；分子平均动能相同，平均速率不一定相同，还与分子质量有关，水银的分子质量大，平均速率小，所以C项错误，D项正确．‎ 答案：AD 要点二 分子势能、分子力做功与分子间距离的关系 ‎4.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(　　)‎ 解析：当r＝r0时引力与斥力的合力为零，即分子力为零，A、D两项错误；当分子间的距离趋于r0时，分子力做正功，分子势能减少，r＝r0时分子势能最小，B项正确，C项错误．‎ 答案：B ‎5．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，物体的温度可能升高 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．‎ 答案：D ‎6．如图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(　　)‎ A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r2时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r由∞到r1变化过程中，分子间的作用力先变大再变小 D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功 解析：分子间距等于r0时分子势能最小，即r0＝r2.当r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，A项错误、B项正确．当r由∞到r1变化过程中，分子力先是引力变大后变小，后是斥力变大，C项错误；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项错误．故选B.‎ - 8 -‎ 答案：B 要点三 物体内能变化问题 ‎7.关于物体的内能，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．物体的体积增大时，内能也增大 C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同 D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 解析：温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体的分子平均动能小，但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小，即物体的内能不一定小，A项错误；物体的体积增大时，分子间的距离增大，分子势能发生变化，但不能确定分子势能是增大还是减小，即使分子势能增大而分子的平均动能不能确定是否变化，也不能说明内能增大，B项错误；内能相同的物体，物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，而它们的分子平均动能却不一定相同，C项错误；内能不相同的物体，它们的温度可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，D项正确．‎ 答案：D ‎8．下列关于物体内能的说法正确的是(　　)‎ A．同一个物体，运动时比静止时的内能大 B．‎1 kg ‎0 ℃‎的水的内能比‎1 kg ‎0 ℃‎的冰的内能大 C．静止的物体的分子平均动能为零 D．物体被举得越高，其分子势能越大 解析：物体的内能与其宏观运动状态无关，A项错误；‎1 kg ‎0 ℃‎的水变成‎1 kg ‎0 ℃‎的冰要放出热量，故‎1 kg ‎0 ℃‎的水的内能大，B项正确；静止的物体的动能为零，但分子在永不停息地运动，其分子平均动能不为零，同理被举高的物体，势能增加，但其体积不变，分子势能不变，故C、D两项错误．‎ 答案：B ‎9．若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是(　　)‎ A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大 B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少 C．如果保持其温度不变，体积增大，内能不变 D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少 解析：若保持气体的体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子的平均动能变大，故气体的内能增大，A项正确，B项错误；若保持气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，体积增大，分子间的引力做负功，分子势能增大，故气体的内能增大，C、D两项均错误．‎ 答案：A 基础达标 ‎1.两分子的距离为r，当r稍增大些(　　)‎ A．分子力一定减小，分子势能一定增加 B．分子力一定增大，分子势能一定减少 C．分子力可能增大也可能减小，分子势能一定减少 D．因为不知道r的大小，对分子力和分子势能的变化都无法判定 解析：分析分子力和分子势能随分子间距离的变化问题，首先要明确分子间的距离r是r>r0还是r0表示斥力，F<0表示引力．则(　　)‎ A．乙分子在a点时只受到甲分子的引力作用 - 8 -‎ B．乙分子在c点时受到的分子力为0‎ C．乙分子从a运动到c的过程中系统的分子势能减小 D．乙分子从a运动到d的过程中系统的分子势能一直减小 E．乙分子在c点时系统的分子势能最小 解析：乙分子在a点时两分子间既有引力又有斥力，只是引力大于斥力，A项错误；乙分子在c点时引力与斥力合力为零，B项正确；乙分子从a到c过程分子力做正功，分子势能减小，从c到d的过程中分子力做负功，分子势能增加，c点时系统的分子势能最小，C、E两项正确，D项错误．‎ 答案：BCE ‎7．(多选)关于内能和机械能，下列说法正确的是(　　)‎ A．物体的机械能损失时，内能可能增加 B．物体的内能损失时，机械能必然减小 C．物体内能为零时，机械能可以不为零 D．物体的机械能为零时，内能可以不为零 解析：在空中下降的物体由于克服空气阻力做功，机械能损失，因为存在摩擦，故物体的温度升高，内能增加，A项正确；物体静止在水平面，温度降低时，内能减少，而机械能不变，B项错误；分子运动永不停息而且分子间有相互作用，内能不可能为零，但机械能可以为零，C项错，D项正确．‎ 答案：AD ‎8．关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是(　　)‎ A．某种物体的温度是‎0 ℃‎，说明物体中分子的平均动能为零 B．物体温度降低时，每个分子的动能都减小 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 解析：温度是分子平均动能的标志．温度是‎0 ℃‎，分子的无规则运动不会停止，物体中分子的平均动能并不为零，A项错误；温度降低时，分子的平均动能减小，并非每个分子的动能都减小，B项错误；物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，C项正确；物体的运动速度增大，宏观机械能(动能)增大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不一定升高，D项错误．‎ 答案：C ‎9．有甲、乙两个物体，已知甲的温度比乙的温度高，则可以肯定(　　)‎ A．甲物体的内能比乙物体的内能大 B．甲物体含的热量比乙物体含的热量多 C．甲物体分子的平均动能比乙物体分子的平均动能大 D．如果降低相同的温度，甲物体比乙物体放出的热量多 解析：温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子平均动能一定大；而内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，故温度高的物体内能不一定大，A项错误，C项正确；热量是热传递过程中内能转移的多少，与内能的多少无关，B项错误；放出热量的多少与物体的质量、降低的温度及比热容均有关，D项错误．‎ 答案：C ‎10．(多选)关于物体的内能，下列说法正确的是(　　)‎ A．相同质量的两种物质，升高相同的温度，内能的增量一定相同 B．物体的内能改变时温度不一定改变 C．内能与物体的温度有关，所以‎0 ℃‎的物体内能为零 D．分子数和温度相同的物体不一定具有相同的内能 E．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体 - 8 -‎ 解析：相同质量的两种不同物质的物质的量可能不同，可知分子数可能不同，故升高相同的温度时(分子平均动能的变化量相同)，其内能的增量可能不相同，A项错误；物体内能改变时，可能是分子平均动能不变，分子势能改变，因此温度不一定改变，B项正确；分子永不停息地做无规则运动，故物体的内能不可能为零，C项错误；物体的内能与分子数、温度和体积有关，分子数和温度相同，体积不同的物体，内能不同，D项正确；发生热传递的条件是存在温度差，而内能小的物体温度可能高，所以内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，E项正确．‎ 答案：BDE ‎11．(多选)将一定质量的液氮注入一个导热的真空容器中，当容器的温度达到常温时，液氮全部变成氮气，下列说法正确的是(　　)‎ A．液氮中氮分子的间距大于平衡距离，分子间的作用力表现为引力 B．液氮中氮分子的间距近似等于平衡距离，分子间的作用力可认为为零 C．氮气分子的间距远大于平衡距离，分子间作用力可以忽略 D．液氮变成氮气，内能减小 解析：液氮中氮分子的间距近似等于平衡距离，分子间的作用力可认为等于零，A项错误，B项正确；氮气分子的间距远大于平衡距离，分子间作用力可以忽略，C项正确；液氮变成氮气，温度升高，分子平均动能增加，同时分子间距离增大，分子间作用力表现为引力，且分子间作用力做负功，分子势能增加，则内能增加，D项错误．‎ 答案：BC ‎12．(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时，分子势能为零，下列说法正确的是(　　)‎ A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能也增大 B．在rr0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为引力，两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，F做正功，分子动能增大，势能减小，A项错误；在r0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处由静止释放后仅在分子力作用下运动，下列四个选项中分别表示乙分子的速度v、加速度a、势能Ep、动能Ek与两分子间距离的关系，其中大致正确的是(　　)‎ 解析：靠近过程中，乙分子的运动方向始终不变，A项错误；加速度与力的大小成正比，方向与力的方向相同，加速度等于0的点是C点，故B项错误；乙分子从A处由静止释放，分子势能先减少，到C点减至最小后再增加，故C项正确；分子动能不可能为负值，故D项错误．‎ 答案：C - 8 -‎