人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论4 分子动能和分子势能优秀学案及答案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论4 分子动能和分子势能优秀学案及答案，共10页。
一、分子动能
1．分子动能：由于分子不停地做无规则运动而具有的能量。
2．分子的平均动能
(1)所有分子热运动动能的平均值。
(2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志。
3．物体内分子运动的总动能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。
(1)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大。( × )
(2)物体运动的速度越大，其分子的平均动能也越大。( × )
(3)相同温度的不同物体，分子的平均动能相同。( √ )
(4)只要温度相同，任何物体分子的平均速率都相同。( × )
(5)物体温度升高时，分子的平均动能增大。( √ )
例1 (多选)当氢气和氧气温度相同时，下列说法中正确的是( )
A．两种气体的分子平均动能相等
B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
C．两种气体分子热运动的总动能相等
D．两种气体分子热运动的平均速率相等
答案 AB
解析 因为温度是分子平均动能的标志，温度相同，两种气体的分子平均动能相同，故选项A正确；因为氢气和氧气的分子质量不同，所以两种气体分子的平均速率不同，由Ek＝eq \f(1,2)mv2可知，分子质量大的平均速率小，故选项B正确，D错误；虽然两种气体分子平均动能相等，但由于两种气体的质量不清楚，即分子数目关系不清楚，则总动能关系不确定，故选项C错误。
由于不同物质的分子质量一般不同，所以同一温度下，不同物质的分子热运动的平均动能相同，但平均速率一般不同。
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，分子势能增加。
(2)当rr0时，分子间为引力，分子靠近过程中分子力做正功，分子势能减小；当rr0阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小
B．在rr0阶段，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；在rr0阶段，相互靠近时F做正功，势能减小，故在r＝r0时，分子势能小于零，故D正确。
例3 (多选)两个分子由于距离发生变化而使得分子势能变小，则可以判断在这一过程中( )
A．一定是分子力做了正功
B．两个分子间的相互作用力可能变大
C．两个分子间的距离一定变大
D．两个分子间的相互作用力一定是引力
答案 AB
解析 分子势能变小，说明分子力做正功，故A正确；如图所示为Ep－r、F－r图像，若分子间距大于平衡间距r0，分子势能变小，分子间距变小，分子力可能变大也可能变小；若分子间距小于平衡间距r0，分子势能变小，分子间距变大，分子力变小，表现为斥力，故B正确，C、D错误。
三、物体的内能
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．内能普遍性：组成任何物体的分子都在做无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。
3．影响内能的相关因素
(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，同时受物态的影响。
物体运动得越快，其内能就越大吗？静止在地面上的物体，内能为0吗？
答案 物体运动得越快，物体动能越大，但内能不一定越大，静止在地面上的物体，如果以地面作为零势能面，那么这个物体的机械能为0，但这个物体内的分子却始终处在永不停息的热运动中，物体的内能不为0。
例4 (2022·徐州市高二期中)关于质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气，下列说法中正确的是( )
A．分子平均动能不相同，分子势能相同，内能相同
B．分子平均动能相同，分子势能不相同，内能相同
C．分子平均动能相同，分子势能不相同，内能不相同
D．分子平均动能不相同，分子势能相同，内能不相同
答案 C
解析 质量相同的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气的分子数相同；温度是分子平均动能的标志，所以100 ℃的水分子平均动能等于100 ℃的水蒸气的分子平均动能。相同质量的水和水蒸气的体积不同，故分子势能不相同。同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100 ℃的水的内能小于100 ℃相同质量的水蒸气的内能，故A、B、D错误，C正确。
物态变化对内能的影响
一些物质在物态发生变化时，如冰的融化、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。
例5 (多选)(2022·扬州市公道中学高二月考改编)下列关于内能和机械能的说法正确的是( )
A．机械能增大的物体，其内能一定增大
B．物体的机械能损失时，内能有可能增大
C．物体的内能损失时，机械能必然会减小
D．物体的机械能可以为0，内能不可以为0
答案 BD
解析 内能和机械能是两种不同形式的能，二者的决定因素不同，A错误；例如在物体克服空气阻力匀速下降过程中，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，B正确；例如在物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，C错误；物体内分子在永不停息的运动中，内能不可能为0，但机械能可以为0，D正确。
内能和机械能的区别与联系
课时对点练
考点一 分子动能
1．(多选)下列关于分子动能的说法，正确的是( )
A．物体的温度升高，每个分子的动能都增加
B．物体的温度升高，分子的平均动能增加
C．如果分子的质量为m，平均速率为v，则平均动能为eq \f(1,2)mv2
D．分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子的总数之比
答案 BD
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却有可能减小或不变，A错，B对；分子的平均动能等于物体内所有分子的动能之和与所有分子总数的比值，C错，D对。
2．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是( )
A．气体分子的平均速率减小
B．气体分子的平均速率增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体分子的平均动能不变
答案 D
解析 气泡在上升的过程中，内部气体温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，故D正确。
3．(2022·盐城市高二期末)一块10 ℃的铁与一块10 ℃的铝相比，以下说法正确的是( )
A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等
B．铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等
C．铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等
D．以上说法均不正确
答案 D
考点二 分子势能
4．(多选)用r表示两分子间的距离，Ep表示分子势能，当r＝r0时引力等于斥力，设两分子相距大于10倍的r0时，Ep＝0，则( )
A．当r＞r0时，Ep随r的增大而增大
B．当r＜r0时，Ep随r的减小而增大
C．当r＜r0时，Ep不随r的变化而变化
D．当r＞r0时，Ep＝0
答案 AB
解析 当r＞r0时，分子间作用力表现为引力，当r增大时，分子间作用力做负功，Ep增大，故A正确；当r＜r0时，分子间作用力表现为斥力，当r减小时，分子间作用力做负功，则Ep增大，故B正确，C错误；因两分子相距大于10倍的r0时，Ep＝0，当r＞r0时，随r的减小，分子势能减小，则当r＞r0时，Ep