2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第一章分子動理論第3節(jié)　分子運動速率分布規(guī)律含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第一章分子動理論第3節(jié)分子運動速率分布規(guī)律學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.了解隨機性與統(tǒng)計規(guī)律。2.知道氣體分子運動的特點、分子運動速率分布圖像規(guī)律。3.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強產(chǎn)生的原因。4.知道影響氣體壓強大小的微觀因素。1.科學(xué)推理利用微觀解釋分析氣體壓強。2.科學(xué)思維用統(tǒng)計規(guī)律分析分子運動速率分布。一、隨機性與統(tǒng)計規(guī)律氣體分子運動的特點1.隨機性與統(tǒng)計規(guī)律(1)必然事件：在一定條件下必然出現(xiàn)的事件。(2)不可能事件：在一定條件下不可能出現(xiàn)的事件。(3)隨機事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件。(4)統(tǒng)計規(guī)律：大量隨機事件整體表現(xiàn)出來的規(guī)律。2.氣體分子運動的特點(1)由于氣體分子間的距離比較大，分子間作用力很弱。通常認為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能達到的整個空間。(2)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目幾乎相等?！九幸慌小?1)由于氣體分子間距離較大，所以氣體很容易被壓縮。(√)(2)氣體之所以能充滿整個空間，是因為氣體分子間相互作用的引力和斥力十分微弱，氣體分子可以在空間自由運動。(√)(3)某一時刻一個分子的速度大小和方向是偶然的。(√)二、分子運動速率分布圖像1.氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布。當(dāng)溫度升高時，對某一分子在某一時刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值在增加。2.溫度越高，分子的熱運動越劇烈。三、氣體壓強的微觀解釋1.氣體壓強的大?。旱扔跉怏w作用在器壁單位面積上的壓力。2.產(chǎn)生原因：大量氣體分子對器壁的碰撞引起的。3.決定氣體壓強的微觀因素(1)若某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力就越大。(2)若容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會較大?！九幸慌小?1)密閉容器中氣體的壓強是由氣體的重力而產(chǎn)生的。(×)(2)密閉容器中氣體的壓強是由于分子間的相互作用力而產(chǎn)生的。(×)(3)氣體分子的平均速率越大，分子數(shù)密度越大，氣體壓強越大。(√)探究1氣體分子運動的特點1.對統(tǒng)計規(guī)律的理解(1)個別事件的出現(xiàn)具有偶然性，但大量事件出現(xiàn)的機會，卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是無規(guī)則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律。2.氣體的微觀結(jié)構(gòu)特點(1)氣體分子間的距離較大，大于10r0(10－9m)，氣體分子可看成質(zhì)點。(2)氣體分子間的分子力很微弱，通常認為氣體分子除了相互碰撞或與器壁碰撞外，不受其他力的作用。3.氣體分子運動的特點(1)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1cm3氣體中的分子數(shù)比地球上的人口總數(shù)還要多上許多億倍。大量氣體分子做無規(guī)則熱運動，因此，分子之間頻繁地碰撞，每個分子的速度大小和方向頻繁地改變。(2)正是“頻繁碰撞”，造成氣體分子不斷地改變運動方向，使得每個氣體分子可自由運動的行程極短(理論研究指出通常情況下氣體分子自由運動行程的數(shù)量級僅為10－8m)，整體上呈現(xiàn)為雜亂無章的運動。(3)分子運動的雜亂無章，使得分子在各個方向運動的機會均等?！纠?】對于氣體分子的運動，下列說法正確的是()A.一定溫度下某種氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁，但同一時刻，每個分子的速率都相等B.一定溫度下某種氣體的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少C.一定溫度下，某種氣體的分子做雜亂無章的運動，可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D.一定溫度下某種氣體，當(dāng)溫度升高時，其中某10個分子的平均速率一定增大答案B解析一定溫度下某種氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統(tǒng)計規(guī)律，速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少，向各個方向運動的分子數(shù)目幾乎相等，A、C錯誤，B正確；溫度升高時，大量分子的平均速率增大，但個別或少量(如10個)分子的平均速率有可能減小，D錯誤。探究2氣體分子運動速率分布圖像1.大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多(速率中等的分子數(shù)目多)兩頭少(速率大或小的分子數(shù)目少)的規(guī)律。2.當(dāng)溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動，即速率大的分子數(shù)目增多，速率小的分子數(shù)目減少，分子的平均速率增大，分子的熱運動劇烈。【例2】(2021·山東日照市高二期中)某種氣體分子在0℃和100℃溫度下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中的兩條曲線所示。下列說法正確的是()A．圖中虛線對應(yīng)氣體分子平均速率較小的情形B．氣體溫度越高，圖線的峰值越高C．圖線反應(yīng)了溫度越高，每個分子的熱運動都越劇烈D．氣體分子在0℃和100℃溫度下都滿足“中間多，兩頭少”的規(guī)律答案D解析由圖可知，具有最大比例的速率區(qū)間，溫度越高分子熱運動越激烈，100℃時對應(yīng)的速率400～500m/s，0℃時對應(yīng)的速率300～400m/s，說明虛線為100℃分布圖像，對應(yīng)的平均速率較大，實線對應(yīng)氣體分子平均速率較小的情形，A錯誤；由圖可知，實線為0℃的分布圖像，虛線為100℃的分布圖像，氣體溫度越高，圖線的峰值越低，B錯誤；由圖可知，0℃時300～400m/s速率分布最多，100℃時400～500m/s速率分布最多，所以圖線反應(yīng)了溫度越高，分子的熱運動越劇烈，但不是每個分子的熱運動都越劇烈，C錯誤；由圖可知，氣體分子在0℃和100℃溫度下都滿足“中間多，兩頭少”的規(guī)律，D正確?！踞槍τ?xùn)練1】(2021·江蘇鎮(zhèn)江中學(xué)高二月考)氧氣分子在0℃和100℃溫度下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說法錯誤的是()A.圖中兩條曲線下面積相等B.圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均速率較小的情形C.圖中實線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形D.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目答案D解析分子總數(shù)目是一定的，故題圖中兩條曲線下的面積是100%，即相等，故A正確；題圖中虛線占百分比較大的分子速率較小，所以對應(yīng)于氧氣分子平均速率較小的情形，故B正確；題圖中實線占百分比較大的分子速率較大，分子平均速率較大，根據(jù)溫度越高，分子的熱運動越劇烈，可知實線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形，故C正確；題圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目占總分子數(shù)的百分比，氧氣分子數(shù)目不知，不能得出任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目，故D錯誤。探究3氣體壓強的微觀解釋1.氣體壓強的產(chǎn)生單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力。所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。2.決定氣體壓強大小的微觀因素(1)氣體分子數(shù)密度：氣體分子密集程度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強就越大。(2)氣體分子的平均速率：分子的平均速率越大，在單位時間內(nèi)單位面積器壁受氣體分子撞擊的沖力就越大，氣體壓強就越大。3.密閉氣體壓強與大氣壓強不同(1)密閉氣體壓強因密閉容器中的氣體密度一般很小，由于氣體自身重力產(chǎn)生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，大小由氣體的分子數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)，氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的。(2)大氣壓強大氣壓強是由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強。如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓。地面大氣壓的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值，大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強?！纠?】下列說法正確的是()A.氣體對器壁的壓強等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B.氣體對器壁的壓強等于大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均作用力C.氣體分子熱運動的平均速率減小，氣體的壓強一定減小D.單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大答案A解析氣體壓強為氣體分子對器壁單位面積的撞擊力，故A正確，B錯誤；氣體壓強的大小與氣體分子的平均速率和氣體分子密集程度均有關(guān)，故C、D錯誤。【針對訓(xùn)練2】如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空氣，則下列說法中正確的是(容器容積恒定)()A.兩容器中器壁上的壓強都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的B.兩容器中器壁上的壓強都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的C.甲容器中pA＞pB，乙容器中pC＝pDD.當(dāng)溫度升高時，pA、pB變大，pC、pD也要變大答案C解析甲容器中壓強產(chǎn)生的原因是液體受到重力的作用，而乙容器中壓強產(chǎn)生的原因是分子撞擊器壁，故A、B錯誤；液體產(chǎn)生的壓強p＝ρgh，由hA＞hB可知pA＞pB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等，與位置無關(guān)，所以pC＝pD，故C正確；溫度升高時，pA、pB不變，而pC、pD增大，故D錯誤。1．(氣體分子運動的特點)大量氣體分子運動的特點是()A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，還可在空間內(nèi)自由移動B．分子的頻繁碰撞致使它們都是沿相反的方向運動C．同一時刻觀察時，所有分子沿相同方向運動D．分子的速率分布毫無規(guī)律答案A解析因氣體分子間的距離較大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空間內(nèi)自由移動，A正確；分子間的頻繁碰撞使分子的運動雜亂無章，且向各方向運動的機會均等，B、C錯誤；氣體分子速率按“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布，D錯誤。2．(氣體分子運動的特點)下列有關(guān)氣體分子運動的說法錯誤的是()A．某時刻某一氣體分子向左運動，則下一時刻它一定向右運動B．在一個正方體容器里，任一時刻與容器各側(cè)面碰撞的氣體分子數(shù)目基本相同C．當(dāng)溫度升高時，速率大的氣體分子數(shù)目增多，氣體分子的平均動能增大D．氣體分子速率呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律答案A解析分子的運動雜亂無章，某時刻某一氣體分子向左運動，下一時刻它的運動方向并不能確定，故A錯誤；正方形容器各個側(cè)面的氣體壓強相等，所以任一時刻與容器各側(cè)面碰撞的氣體分子數(shù)目基本相同，故B正確；當(dāng)溫度升高時，速率大的氣體分子數(shù)目增多，氣體分子的平均動能增大，故C正確；氣體分子速率呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律，故D正確。3．(氣體分子運動速率分布圖像)某種氣體在不同溫度下的分子速率分布曲線如圖所示，圖中F(v)表示v處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對應(yīng)的溫度分別為T1、T2，對比不同溫度情況，下列說法正確的是()A．T1＞T2B．圖中兩條曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積相等C．溫度為T1時氣體分子的平均速率較大D．溫度為T1的氣體分子速率出現(xiàn)在0～200m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小答案B解析因為氣體的溫度越高，速率大的分子所占的比例越大，所以T2＞T1，即當(dāng)溫度為T1時氣體分子的平均速率較小，故A、C錯誤；由題圖可知，在兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，即相等，故B正確；由圖可知，溫度為T1的氣體分子速率出現(xiàn)在0～200m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大，選項D錯誤。4．(氣體壓強的微觀解釋)(2021·福建楓亭中學(xué)高二開學(xué)考)關(guān)于氣體的壓強，下列說法正確的是()A．氣體分子頻繁地碰撞器壁是產(chǎn)生壓力形成壓強的重要因素B．大量氣體分子對器壁的碰撞毫無規(guī)律，故器壁各部分壓強不相等C．溫度升高，分子對器壁碰撞更加頻繁，壓強增大D．溫度一定時，體積變大，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，對器壁碰撞更加頻繁，壓強增大答案A解析氣體分子頻繁地碰撞器壁是產(chǎn)生壓力形成壓強的重要因素，A正確；大量氣體分子對器壁的碰撞滿足統(tǒng)計規(guī)律，機會均等，故器壁各部分壓強相等，B錯誤；溫度升高，分子的平均速率增大，分子對器壁的撞擊力增大，體積增大，氣體分子的密集程度減小，氣體壓強可能減小，C錯誤；溫度一定時，體積變小，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，對器壁碰撞更加頻繁，壓強增大，D錯誤。課時定時訓(xùn)練(限時15分鐘)1．關(guān)于氣體分子的運動情況，下列說法中正確的是()A．某一時刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B．某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C．某一時刻向任意一個方向運動的分子數(shù)目完全相等D．某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化答案B解析具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律，選項A錯誤；由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時都會改變自己運動速度的大小和方向，因此在某一時刻一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，選項B正確；雖然每個分子的速度瞬息萬變，但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計規(guī)律。由于分子數(shù)目巨大，某一時刻向任意一個方向運動的分子數(shù)目只有很小的差別，不是完全相等的，選項C錯誤；某一溫度下，每個分子的速率仍然是瞬息萬變的，只是分子運動的平均速率相同，選項D錯誤。2.如圖是氧氣分子在不同溫度下的速率分布規(guī)律圖，橫坐標(biāo)表示速率，縱坐標(biāo)表示某一速率內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由圖可知()A.同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律B.隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大C.隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增大D.①狀態(tài)的溫度比②狀態(tài)的溫度高答案A解析同一溫度下，中等速率的氧氣分子數(shù)所占的比例大，即氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，故A正確；溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，不一定每一個氧氣分子的速率都增大，故B錯誤；隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例增大，從而使分子平均速率增大，故C錯誤；由圖可知，②中速率大的分子占據(jù)的比例較大，則說明②對應(yīng)的平均速率較大，故②對應(yīng)的溫度較高，故D錯誤。3.有關(guān)氣體壓強，下列說法正確的是()A.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強一定增大B.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強有可能減小C.氣體分子的密集程度增大，則氣體的壓強一定增大D.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強一定減小答案B解析氣體分子的平均速率增大，分子數(shù)密度可能減小，氣體的壓強可能增大，可能不變，也可能減小，故B正確，A、D錯誤；氣體分子的密集程度增大，分子熱運動的平均動能可能減小，故氣體的壓強不一定增大，故C錯誤。4.關(guān)于氣體的壓強，下列說法正確的是()A.氣體的壓強是由氣體分子間的吸引和排斥產(chǎn)生的B.氣體分子的平均速率增大，氣體的壓強一定增大C.氣體的壓強等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力D.當(dāng)某一容器自由下落時，容器中氣體的壓強將變?yōu)榱愦鸢窩解析氣體的壓強是由于大量氣體分子頻繁撞擊器壁產(chǎn)生的，等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，A錯誤，C正確；氣體分子的平均速率增大，若氣體分子數(shù)密度減小，氣體的壓強不一定增大，B錯誤；當(dāng)某一容器自由下落時，容器中氣體分子的無規(guī)則運動不受影響，氣體的壓強不為零，D錯誤。5.某同學(xué)記錄2021年3月10日教室內(nèi)溫度如下：時刻6：009：0012：0015：0018：00溫度12℃15℃18℃23℃17℃教室內(nèi)氣壓可認為不變，則當(dāng)天15：00與9：00相比，下列說法正確的是()A.教室內(nèi)所有空氣分子速率均增大B.教室內(nèi)空氣密度增大C.教室內(nèi)單位體積內(nèi)的分子個數(shù)一定增加D.單位時間碰撞墻壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少答案D解析溫度越高，分子的平均速率越大，溫度升高則分子的平均速率增大，不是所有空氣分子速率均增大，故A錯誤；溫度升高，分子的平均速度增大，又教室內(nèi)氣壓不變，則氣體分子的密集程度變小，即教室內(nèi)空氣密度減小，故B錯誤；由B可知密度減小，單位體積內(nèi)分子數(shù)減小，故C錯誤；與9點相比，15點時教室內(nèi)的溫度變大，空氣分子的平均速率增大，又因為教室內(nèi)氣壓不變，那么單位時間內(nèi)碰撞墻壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少，故D正確。6.氣體分子的運動是無規(guī)則的，每個分子運動的速率一般是不同的，但大量分子的速率分布卻有一定的統(tǒng)計規(guī)律。如圖所示描繪了某種氣體在不同溫度下分子數(shù)百分比按速率分布的曲線，兩條曲線對應(yīng)的溫度分別為T1和T2，則下列說法正確的是()A.T1＜T2B.T1＞T2C．T1曲線對應(yīng)的氣體分子數(shù)量更多D.兩曲線與橫軸所圍圖形的“面積”不相等答案A解析由于氣體的溫度越高，速率較大的分子所占的比例越大，故T1＜T2，A正確，B錯誤；分子總數(shù)目是一定的，故圖線與橫軸所圍圖形的“面積”是100%，故兩個圖線與橫軸所圍圖形的“面積”是相等的，C、D錯誤。7.對于一定質(zhì)量的氣體，下列四個論述中正確的是()A.當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強必增大B.當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變C.當(dāng)分子間平均距離變大時，壓強必變大D.當(dāng)分子間平均距離變大時，壓強必變小答案B解析分子熱運動變劇烈，表明氣體溫度升高，分子平均速率增大，但不知氣體分子的密集程度怎么變化，故壓強的變化趨勢不明確，A錯誤，B正確；分子的平均距離變大，表明氣體分子的密集程度變小，但因不知此時分子的平均速率怎么變化，故氣體的壓強不知怎么變化，C、D錯誤。8.某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示，圖中f(v)表示v處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所對應(yīng)的溫度分別為TⅠ、TⅡ、TⅢ，則()A.TⅠ＞TⅡ＞TⅢ B.TⅢ＞TⅡ＞TⅠC.TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D.TⅠ＝TⅡ＝TⅢ答案B解析曲線下的面積表示分子速率從0→∞所有區(qū)間內(nèi)分子數(shù)的比率之和，顯然其值應(yīng)等于1，當(dāng)溫度升高時，分子的平均速率增大，所以曲線的高峰向右移動，曲線變寬，但由于曲線下總面積恒等于1，所以曲線的高度相應(yīng)降低，曲線變得平坦。所以TⅢ＞TⅡ＞TⅠ。選項B正確。第4節(jié)分子動能和分子勢能學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.知道分子動能和分子熱運動的平均動能的概念。了解溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志。2.了解分子勢能的概念，知道分子勢能與分子力做功的關(guān)系，分子勢能與分子間的距離的關(guān)系。3.知道什么是物體的內(nèi)能，知道物體的內(nèi)能跟哪些宏觀量有關(guān)。1.科學(xué)推理(1)采用類比方法分析分子力做功和分子勢能變化的關(guān)系。(2)從做功角度分析分子勢能的變化。2.關(guān)鍵能力利用功能關(guān)系分析問題的能力。一、分子動能1.分子動能(1)定義：由于分子永不停息地做無規(guī)則運動而具有的能。(2)分子的平均動能：所有分子的熱運動動能的平均值。①溫度是物體的分子熱運動的平均動能的標(biāo)志，溫度升高，分子熱運動的平均動能增大。②雖然同一溫度下，不同物體的分子熱運動的平均動能相同，但由于不同物體的分子質(zhì)量不盡相同，平均速率大小一般不相同。2.溫度的意義(1)宏觀：描述物體的冷熱程度。(2)微觀：分子熱運動的平均動能的標(biāo)志?！九幸慌小?1)溫度反映了每個分子熱運動的劇烈程度。(×)(2)溫度是分子平均動能的標(biāo)志。(√)(3)溫度升高時物體的每個分子的動能都將增大。(×)二、分子勢能1.分子勢能的定義：由分子間的相對位置決定的能。2.分子勢能與分子間距離的關(guān)系(1)當(dāng)r＞r0時，分子力表現(xiàn)為引力，若r增大，需克服引力做功，分子勢能增大。(2)當(dāng)r＜r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，若r減小，需克服斥力做功，分子勢能增大。(3)當(dāng)r＝r0時，分子力為零，分子勢能最小。3.決定因素(1)宏觀上：分子勢能的大小與物體的體積有關(guān)。(2)微觀上：分子勢能與分子之間的距離有關(guān)?！九幸慌小?1)當(dāng)分子間距離r＝r0時，分子間合力為0，所以分子勢能為0。(×)(2)當(dāng)r→∞時，分子勢能最小，且為0。(×)(3)當(dāng)分子間距離由0逐漸增大到∞時，分子勢能先減小后增大。(√)(4)當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大。(√)三、物體的內(nèi)能1.內(nèi)能定義：物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和。2.內(nèi)能普遍性：組成任何物體的分子都在做著無規(guī)則的熱運動，所以任何物體都具有內(nèi)能。3.相關(guān)因素(1)物體所含的分子總數(shù)由物質(zhì)的量決定。(2)分子熱運動的平均動能由溫度決定。(3)分子勢能與物體的體積有關(guān)。故物體的內(nèi)能由物質(zhì)的量、溫度、體積共同決定，同時受物態(tài)變化的影響。探究1分子動能1.單個分子的動能(1)定義：組成物體的每個分子都在不停地做無規(guī)則運動，因此分子具有動能。(2)由于分子運動的無規(guī)則性，在某時刻物體內(nèi)部各個分子的動能大小不一，就是同一個分子，在不同時刻的動能也可能是不同的，所以單個分子的動能沒有意義。2.分子的平均動能(1)定義：物體內(nèi)所有分子的動能的平均值。(2)決定因素：物體的溫度是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志。溫度升高的物體，分子的平均動能增大，但不是每個分子的動能都增大，個別分子的動能可能減小或不變，但總體上所有分子的動能之和一定是增加的。3.物體內(nèi)分子的總動能物體內(nèi)分子運動的總動能是指所有分子熱運動的動能總和，它等于分子熱運動的平均動能與分子數(shù)的乘積。物體內(nèi)分子的總動能與物體的溫度和所含分子總數(shù)有關(guān)?！纠?】關(guān)于溫度與分子動能的關(guān)系，下列說法正確的是()A.某物體的溫度為0℃，說明物體中分子的平均動能為零B.溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志C.溫度較高的物體，其分子平均動能較大，則分子的平均速率也較大D.物體的運動速度越大，則物體的溫度越高答案B解析某物體溫度是0℃，物體中分子的平均動能并不為零，因為分子在永不停息地做無規(guī)則運動，A錯誤；溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志，溫度越高的物體，分子的平均動能越大，但由于分子的質(zhì)量不一定相同，則分子平均速率不一定大，B正確，C錯誤；物體內(nèi)分子無規(guī)則熱運動的速度與機械運動的速度無關(guān)，物體的運動速度越大，不能代表物體內(nèi)部分子的熱運動越激烈，所以物體的溫度不一定高，D錯誤?！纠?】當(dāng)氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都相同時，下列說法正確的是()A．兩種氣體分子的平均動能相等B．兩種氣體分子的總數(shù)量相等C．兩種氣體分子熱運動的總動能相等D．兩種氣體分子熱運動的平均速率相等答案A解析因為溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度相同，則分子平均動能相同，故選項A正確；因為氫氣分子的質(zhì)量小于氧氣分子的質(zhì)量，而分子平均動能又相等，所以氫氣分子的平均速率大，故選項D錯誤；雖然氣體質(zhì)量和分子平均動能(溫度)都相等，但由于氣體摩爾質(zhì)量不同，分子數(shù)目就不相等，故選項B、C錯誤。探究2分子勢能1.分子力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系(如圖所示)分子間距離rr＝r0r＞r0r＜r0分子力F等于零表現(xiàn)為引力表現(xiàn)為斥力分子力做功W分子間距增大時，分子力做負功分子間距減小時，分子力做負功分子勢能Ep最小隨分子間距的增大而增大隨分子間距的減小而增大2.分子勢能的特點由分子間的相對位置決定，隨分子間距離的變化而變化。分子勢能是標(biāo)量，正、負表示的是大小，具體的值與零勢能點的選取有關(guān)。3.分子勢能的影響因素(1)宏觀上：分子勢能跟物體的體積有關(guān)。(2)微觀上：分子勢能跟分子間距離r有關(guān)，分子勢能與r的關(guān)系不是單調(diào)變化的?！纠?】兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近。在此過程中，下列說法正確的是()A.分子力先增大，后一直減小，分子力先做正功，后做負功B.分子動能先增大，后減小，分子勢能先增大，后減小C.兩個分子的速度大小始終相等，方向相反D.兩個分子系統(tǒng)分子勢能和分子動能之和不變，動量守恒答案D解析當(dāng)分子間距大于平衡間距時，分子力表現(xiàn)為引力時，隨著距離的減小，分子間的作用力先增大，后減??；平衡位置時作用力為零；而小于平衡位置時，分子間為斥力，分子力一直增大；兩個相距較遠的分子僅在分子力作用下由靜止開始運動，直至不再靠近的過程中，分子力先是引力后是斥力，故先做正功后做負功，故選項A錯誤；只有分子力做功，先做正功后做負功，根據(jù)能量守恒定律，動能先增加后減小，故分子勢能先減小后增大，故選項B錯誤；因為分子質(zhì)量關(guān)系未知，所以速度大小關(guān)系也未知，故選項C錯誤；系統(tǒng)外力為零，兩個分子系統(tǒng)分子勢能和動能之和不變，動量守恒，故選項D正確?！踞槍τ?xùn)練1】分子間存在著相互作用的引力和斥力，分子間實際表現(xiàn)出的作用力是引力與斥力的合力。圖甲是分子引力、分子斥力隨分子間距離r的變化圖像，圖乙是實際分子力F隨分子間距離r的變化圖像(斥力以正值表示，引力以負值表示)。將兩分子從相距r＝r2處由靜止釋放，僅考慮這兩個分子間的作用力，下列說法錯誤的是()A.從r＝r2到r＝r1分子間引力、斥力都在增大B.從r＝r2到r＝r1分子間引力減小，斥力增大C.當(dāng)r＜r0時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力D.從r＝r2到r＝r0分子間的作用力一直做正功答案B解析由圖甲可知，隨分子間距離減小，分子間的引力和斥力都在增大，故A正確，B錯誤；由圖乙可知，當(dāng)r＜r0時，分子間的作用力為正，即表現(xiàn)為斥力，故C正確；從r＝r2到r＝r0過程中，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故隨距離的減小，分子力一直做正功，動能增大，分子勢能一直減小，故D正確。探究3物體的內(nèi)能1.內(nèi)能的決定因素(1)宏觀因素：物體內(nèi)能的大小由物質(zhì)的量、溫度和體積三個因素決定，同時也受物態(tài)變化的影響。(2)微觀因素：物體內(nèi)能的大小由物體所含的分子總數(shù)、分子熱運動的平均動能和分子間的距離三個因素決定。2.溫度、內(nèi)能和熱量的比較(1)溫度宏觀上表示物體的冷熱程度，是分子平均動能的標(biāo)志。(2)內(nèi)能是物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和。(3)熱量指在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱的多少。3.內(nèi)能和機械能的區(qū)別與聯(lián)系內(nèi)能機械能對應(yīng)的運動形式微觀分子熱運動宏觀物體機械運動常見的能量形式分子動能、分子勢能物體動能、重力勢能、彈性勢能影響因素物質(zhì)的量、物體的溫度、體積及物態(tài)物體的質(zhì)量、機械運動的速度、相對于零勢能面的高度、彈性形變量大小永遠不等于零一定條件下可以等于零聯(lián)系在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化4.物態(tài)變化對內(nèi)能的影響一些物體在物態(tài)發(fā)生變化時，如冰的熔化、水在沸騰時變?yōu)樗魵?，溫度不變，此過程中分子的平均動能不變，由于分子間的距離變化，分子勢能變化，所以物體的內(nèi)能變化?！纠?】關(guān)于內(nèi)能，下列說法正確的是()A．質(zhì)量一定時物體的內(nèi)能保持不變B．做加速運動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能越來越大C．內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運動的平均動能可能相同D．物體溫度改變時，物體分子的平均動能不一定改變答案C解析物體的內(nèi)能跟物質(zhì)的量、溫度、體積等都有關(guān)系，故A錯誤；做加速運動的物體，其宏觀動能逐漸增大，但是物體的溫度未必升高，所以分子的平均動能變化情況不能確定，故B錯誤；內(nèi)能不同的物體，只要溫度相同，它們分子熱運動的平均動能就相同，故C正確；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，物體溫度改變時，物體分子的平均動能一定改變，故D錯誤?！踞槍τ?xùn)練2】一輛運輸瓶裝氧氣的汽車，由于某種原因，司機緊急剎車，最后停下來，則下列說法正確的是()A．汽車機械能減小，氧氣內(nèi)能增加B．汽車機械能減小，氧氣內(nèi)能減小C．汽車機械能減小，氧氣內(nèi)能不變D．汽車機械能增大，汽車(輪胎)內(nèi)能增加答案C解析氧氣溫度不變，體積沒變，內(nèi)能不變，A、B錯誤，C正確；汽車機械能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，D錯誤。1．(分子動能的理解)下列關(guān)于分子動能的說法正確的是()A．物體的溫度升高，每個分子的動能都增加B．物體的溫度升高，分子的平均動能增加，內(nèi)能也增加C．如果分子的質(zhì)量為m，平均速率為v，則平均動能為eq\f(1,2)mv2D．分子的平均動能等于物體內(nèi)所有分子的動能之和與所有分子的總數(shù)之比答案D解析溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度升高，分子的平均動能增加，但是其中個別分子的動能卻有可能減小，A錯誤；內(nèi)能跟物質(zhì)的量、溫度、體積等因素都有關(guān)系，B錯誤；分子的平均動能等于物體內(nèi)所有分子的動能之和與所有分子總數(shù)的比值，所以C錯誤，D正確。2.(分子勢能)關(guān)于分子勢能，下列說法正確的是()A.分子間表現(xiàn)為引力時，分子間距離越小，分子勢能越大B.分子間表現(xiàn)為斥力時，分子間距離越小，分子勢能越小C.物體在熱脹冷縮時，分子勢能發(fā)生變化D.物體在做自由落體運動時，分子勢能越來越小答案C解析分子間的作用力表現(xiàn)為引力，分子間的距離減小時，分子力做正功，分子勢能隨分子間距離的減小而減小，A錯誤；分子力為斥力，分子間的距離減小時，分子力做負功，分子勢能隨分子間距離的減小而增大，B錯誤；物體在熱脹冷縮時，物體體積發(fā)生變化，說明分子勢能發(fā)生變化，C正確；物體在做自由落體運動時，物體重力勢能減小，但分子勢能與重力勢能無關(guān)，D錯誤。3.(分子勢能)甲、乙兩圖分別表示兩個分子之間分子力和分子勢能隨分子間距離變化的圖像。由圖像判斷以下說法中正確的是()A.當(dāng)分子間距離為r0時，分子力和分子勢能均最小且為零B.當(dāng)分子間距離r＞r0時，分子力隨分子間距離的增大而增大C.當(dāng)分子間距離r＞r0時，分子勢能隨分子間距離的增大而減小D.當(dāng)分子間距離r＜r0時，分子間距離逐漸減小，分子力和分子勢能都增加答案D解析當(dāng)分子間距離為r0時，分子力為0，分子勢能最小但不為0，所以A錯誤；當(dāng)分子間距離r＞r0時，由圖像可知隨分子間距離的增大，分子力先增大后減小，所以B錯誤；當(dāng)分子間距離r＞r0時，分子力為引力，分子間距離增大時，分子引力做負功，則分子勢能隨分子間距離的增大而增大，所以C錯誤；當(dāng)分子間距離r＜r0時，分子間距離逐漸減小，分子力越來越大，分子斥力做負功，則分子勢能增加，所以D正確。4．(物體內(nèi)能的理解)關(guān)于內(nèi)能和機械能，下列說法正確的是()A．物體的機械能損失時，內(nèi)能必然會減少B．物體的內(nèi)能損失時，機械能必然會減少C．物體內(nèi)能為零時，機械能可以不為零D．物體的機械能為零時，內(nèi)能不為零答案D解析在空中下降的物體由于克服空氣阻力做功，機械能損失，因摩擦物體的溫度升高，內(nèi)能增加，A錯誤；物體靜止時，溫度降低，內(nèi)能減少，而機械能可能不變，B錯誤；分子運動永不停息而且分子間有相互作用，內(nèi)能不可能為零，但機械能可以為零，C錯誤，D正確。課時定時訓(xùn)練(限時30分鐘)1.有關(guān)“溫度”的概念下列說法中正確的是()A.溫度反映了每個分子熱運動的劇烈程度B.溫度是分子平均動能的標(biāo)志C.一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，內(nèi)能增加，溫度一定升高D.溫度升高時物體的每個分子的動能都將增大答案B解析溫度是分子平均動能大小的標(biāo)志，而對某個確定的分子來說，其熱運動的情況無法確定，不能用溫度反映，故A、D錯誤，B正確；溫度不升高而僅使分子的勢能增加，也可以使物體內(nèi)能增加，冰熔化為同溫度的水就是一個例證，故C錯誤。2.下列說法正確的是()A.只要溫度相同，任何物體分子的平均動能都相同B.分子動能指的是由于分子定向移動具有的動能C.100個分子的動能和分子勢能的總和就是這100個分子的內(nèi)能D.溫度高的物體中每一個分子的運動速率大于溫度低的物體中每一個分子的運動速率答案A解析溫度相同，物體分子的平均動能相同，A正確；分子動能是由于分子無規(guī)則運動而具有的動能，B錯誤；物體內(nèi)能是對大量分子而言，對100個分子毫無意義，C錯誤；相同物質(zhì)，溫度高的物體分子平均速率大，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，對單個分子沒有意義，D錯誤。3．對于20℃的水和20℃的水銀，下列說法正確的是()A．兩者的分子平均動能相同B．水銀的分子平均動能比水的大C．兩者的分子平均速率相同D．兩者的內(nèi)能相同答案A解析溫度相同的任何物體，分子平均動能都相等，所以A正確，B錯誤；分子平均動能相同，平均速率不一定相同，還與分子質(zhì)量有關(guān)，水銀的分子質(zhì)量大，平均速率小，所以C錯誤；內(nèi)能跟物質(zhì)的量、溫度、體積等因素都有關(guān)系，D錯誤。4.關(guān)于物體的內(nèi)能，下列敘述中正確的應(yīng)是()A.溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大B.物體的內(nèi)能不可能為零C.內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動能一定相同D.物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)都無關(guān)答案B解析溫度高低反映分子平均動能的大小，但由于物體不同，分子數(shù)目不同，所處狀態(tài)不同，無法反映內(nèi)能大小，故A錯誤；由于分子都在做永不停息的無規(guī)則運動，因此，任何物體內(nèi)能不可能為零，故B正確；內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動能不一定相同，故C錯誤；物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān)，故D錯誤。5．下列有關(guān)溫度與分子動能、物體內(nèi)能的說法中正確的是()A．溫度升高，每個分子的動能一定都變大B．溫度升高，每個分子的內(nèi)能一定都變大C．溫度升高時，分子的平均動能一定變大D．溫度降低，物體的內(nèi)能必然變小答案C解析溫度升高時，分子的平均動能一定變大，即平均速率增大，但每個分子的動能不一定變大，故A錯誤，C正確；決定物體內(nèi)能的是組成物體的分子總數(shù)、溫度和體積等因素。單個分子沒有內(nèi)能可言，溫度降低，物體的內(nèi)能可能減小，還有可能不變，甚至增加，故B、D錯誤。6.下列說法中正確的是()A.物體的內(nèi)能變化時，它的溫度一定發(fā)生變化B.氣體的體積增大時，分子勢能一定增大C.分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小D.用阿伏伽德羅常數(shù)和某種氣體的密度，就一定可以求出該種氣體的分子質(zhì)量答案C解析物體的內(nèi)能變化時，它的溫度不一定發(fā)生變化，例如0℃的冰熔化成同溫度的水，選項A錯誤；氣體分子之間的距離比較大，所以氣體分子的勢能忽略不計，氣體的體積增大時，分子勢能不變，故B錯誤；分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，選項C正確；用阿伏伽德羅常數(shù)加氣體的摩爾質(zhì)量，才能求出該種氣體的分子質(zhì)量，故D錯誤。7.關(guān)于分子動理論和物體的內(nèi)能，下列說法正確的是()A.某種物體的溫度為0℃，說明該物體中分子的平均動能為零B.當(dāng)分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都增大，但引力增大的更快，所以分子力表現(xiàn)為引力C.懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動D.物體的溫度升高時，分子的平均動能一定增大，但內(nèi)能不一定增大答案D解析某種物體的溫度是0℃，不是物體中分子的平均動能為零，分子做永不停息的無規(guī)則熱運動，故A錯誤；當(dāng)分子間的距離增大時，分子間的引力和斥力都減小但斥力減小得更快，所以分子力表現(xiàn)為引力，故B錯誤；花粉是由花粉顆粒組成的，布朗運動是花粉顆粒的運動，不是花粉分子的熱運動，是液體分子熱運動的反映，故C錯誤；溫度從微觀角度看表示了大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度，物體溫度升高時，速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多，分子的平均動能一定增大，但內(nèi)能不一定增大，故D正確。8.在某變化過程中，兩個分子間相互作用的勢能在增大，則()A.兩個分子之間的距離可能保持不變B.兩個分子之間的距離一定在增大C.兩個分子之間的距離一定在減小D.兩個分子之間的距離可能在增大也可能在減小答案D解析分子間分子勢能與距離的關(guān)系如圖所示從圖可以看出，分子勢能增大，分子間距可能增加，也可能減??；若分子間距小于平衡間距，分子間距減小，分子勢能增大；若分子間距大于平衡間距，分子間距增大，分子勢能增大，故A、B、C錯誤，D正確。9.兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點的橫坐標(biāo)為r0，相距很遠的兩分子僅在分子力作用下，由靜止開始相互接近。若兩分子相距無窮遠時分子勢能為零，下列說法正確的是()A.在r＞r0階段，分子間作用力先變小后變大B.在r＞r0階段，F(xiàn)做正功，分子動能增加，分子勢能減小C.在r＜r0階段，F(xiàn)做負功，分子動能減小，分子勢能也減小D．在r＝r0時，分子勢能最大，動能最小答案B解析當(dāng)兩分子逐漸靠近時，在r＞r0階段，分子間作用力先變大后變小，選項A錯誤；在r＞r0階段，分子力表現(xiàn)為引力，則當(dāng)兩分子逐漸靠近時，F(xiàn)做正功，分子動能增加，分子勢能減小，選項B正確；在r＜r0階段，分子力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)兩分子逐漸靠近時，F(xiàn)做負功，分子動能減小，分子勢能增加，選項C錯誤；在r＝r0時，分子勢能最小，動能最大，選項D錯誤。10.在兩個分子間的距離由r0(平衡位置)變?yōu)?0r0的過程中，關(guān)于分子間的作用力F和分子間的勢能Ep的說法正確的是()A.F不斷減小，Ep不斷減小B.F先增大后減小，Ep不斷增大C.F不斷增大，Ep先減小后增大D.F、Ep都是先減小后增大答案B解析分子間距r＝r0時，分子力F＝0；隨r的增大，分子力表現(xiàn)為引力，F(xiàn)先增大后減小。在分子間距由r0至10r0的過程中，始終克服分子引力做功，所以分子勢能一直增大，所以選項