1.4分子动能和分子势能
要点解析
1.分子势能产生的根本原因是什么？
我们知道重力做功可以量度重力势能的变化，弹簧弹力做功可以量度弹性势能的变化，而分子力与分子势能关系与前两者是一样的。当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离分子力做负功，分子势能增加；r
时，分子力表现为斥力，此时减小分子间距离分子当分子间距小于平衡距离r
时分子势能力还做负功，分子势能增加。由此可见分子间距离等于平衡距离r
最小，但不一定为零，因此分子势能是由分子间作用力引起的，所以分子势能与分子间的相互作用力的大小和相对位置有关，分子势能具有相对性。
研究分子势能时，通常把无限远处的势能选定为零势能点。对比分子间的作用力随距离发变化的图象，如图甲所示，假定其中一个分子固定，另一个分子从无限
的过程，都是分子引力在做正功，分子远逐渐靠近固定的分子，从无限远到r
再减少，分子必须克服斥力做功，分子势能增加。因此分势能减少。距离从r
时有最小值，分子势能随距离发变化的情况如图乙所示。子势能在距离等于r
2.内能与机械能有何不同？
物体的内能与机械能是两种完全不同的能量形式。内能是物质内部分子由于分子热运和分子相互作用而具有的能量。分子无规则热运动而具有动能，分子间的相对位置决定了分子势能，所有分子的动能和势能总和为物体的内能。机械能是物
体做机械运动具有的动能和物体由于被举高或发生形变而具有的势能的总和。物体可以同时具有内能和机械能。也可以只有内能而机械能为0，但内能却不可能为0。物体在机械运动中具有的动能和势能的多少与内能无关，但内能和机械能在一定条件下可以相互转化，能的总量保持不变。
3.内能与热量有何不同？
内能是物体的状态量，它是物体在某一时刻某一状态下所具有的一种能量；热量是过程量，它是在某一过程中物体之间发生热交换的那部分能量，热量是物体在热传递过程中其内能（热能）改变量的量度，只发生在热传递过程中，物体吸收（放出）多少热量，其内能就增加（减少）多少，热量不属于哪一个物体，它量度的是交换量。所以如果说某一物体具有多少热量，这种说法显然是不正确的。发生热传递时热量一定是由高温物体传给低温物体，除非借助外界帮助热量才可能从低温物体传给高温物体，例如电冰箱。
典例剖析
例题1 一杯水含有大量的水分子，若杯中水的温度升高，则（）
A．每个水分子的动能改变量均相同
B．只有个别水分子动能增大
C．所有水分子的动能都增大
D．水分子的平均动能增大
【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高，其内部分子运动剧烈，分子的平均动能增大；水的温度升高，即其内部的水分子运动越剧烈，即水分子的平均动能变大，即其内能增加，这是统计规律，个别分子不适用。每个分子的动能改变量不相同，并不是所有分子的动能都增大，D正确，ABC错。
【答案】D
例题2分子力F、分子势能E
P
与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所
示（取无穷远处为分子势能E
p ＝0），下列说法错误
．．的是（）
A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B．随分子间距离的增大，分子力先减少后一直增大
C．分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力减小得更快D．在r＜r
阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小
【解析】根据r＝r
0处交点坐标来判断，E
p
﹣r图象和F﹣r图象。r
是平衡位
置，E
p ﹣r图象中，r＝r
处，分子势能最小；F﹣r图象中，r＝r
处，分子力
为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，甲图对应的是F﹣r 图象，A正确；甲图为F﹣r图象，根据图象可知，分子从靠得很近位置开始，随分子间距离的增大，分子力先减少后增大，再减小，B错；分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力减小得更快，C正确；在r＜r
阶段，随着分子距离增大，分子力减小时，分子力做负功，分子势能减小，D正确。
【答案】B
例题3 下列说法正确的是（）
A．内能不同的物体，温度一定不同
B．物体机械能增大时，其内能一定增大
C．温度低的物体内能一定小
D．同温度、同质量的氢气和氧气，氢气的分子总动能大
【解析】内能是所有分子热运动的动能和分子势能的总和，温度是分子热运动平均动能的标志，内能不同可能是分子数不同，温度可能相同，A错；物体的机械能是由速度和高度决定，而内能由温度和分子间距决定，故机械能与内能无关，B错；温度是分子热运动平均动能的标志，温度低的物体的分子热运动平均动能低，但分子数情况不清楚，故无法比较内能情况，C错；温度是分子热运动平均动能的标志，同温度、同质量的氢气和氧气，分子热运动平均动能相同，氢气的分子数多，故氢分子的总动能大，D正确。
【答案】D
同步练习
1.关于温度与分子平均动能下列说法正确的是（）
①气体的温度是分子平均动能的标志。
②气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义。
③温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同。
④从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。
A．①②④B．①②③
C．②③④D．四种说法都正确
【解析】气体的温度是分子平均动能的标志；气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同。对于具体的某一个分子，温度是没有物理意义的，B正确，ACD错误。
【答案】B
2.下列有关分子运动理论的各种说法中正确的是（）
A．温度低的物体内能小
B．温度低的物体，其分子运动的平均动能也必然小
C．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大D．0℃的水和0℃的冰，
它们的分子平均动能可能不相同
【解析】温度是分子平均动能的标志，温度低只能说明分子平均动能小，而内能包括分子动能和分子势能，还与物质的量的多少有关，故A错；温度低的物体，分子平均动能一定小，与物体是否运动无关，B正确C错；温度是分子平均动能的唯一标志，温度相同说明分子平均动能相同，0℃的水和0℃的冰，它们的分子平均动能相同，D错。
【答案】B
3.下列说法正确的是（）
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移动具有的动能
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．对同一种物质组成的物体，温度高的物体中每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的运动速率
【解析】温度是分子平均动能的标志，温度相同任何物体分子的平均动能都相同，A正确；从微观来看，分子动能指的是由于分子做无规则的热运动具有的动能，B错；物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，对一个或几个分子不存在内能这一概念，C错；温度是分子的平均动能的标志，温度高的物体的
分子平均动能大，但不是温度高的物体中每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的运动速率，D 错。内能与什么有关
【答案】A
4.关于分子间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A ．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而增大
B ．分子间距离减小时，分子力一直做正功
C ．分子间距离增大时，分子势能一直减小
D ．分子间距离增大时，可能存在分子势能相等的两个位置
【解析】分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的减小而增加，A 错；两分子之间的距离大于r 0，分子力为引力，故当相互靠近时分子
力做正功；当分子间距小于r 0，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，B
错；两分子之间的距离大于r 0，分子力为引力，故当分子之间的距离增加时，分
子力做负功，分子势能增加，C 错；当两分子之间的距离等于r 0，分子势能最小；
从该位置起增加或减小分子距离，都是分子力做负功，分子势能增加，故分子之间的距离增大时，可能存在分子势能相等的两个点，D 正确。
【答案】D
5.如图所示，为分子力随分子间距离的变化关系图。设r0为A 、B 两分子间引力和斥力平衡时的位置，现将A 固定在O 点，将B 从与A 相距处21
r 0由静止释放，
在B 远离A 的过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．
B 速度最大时，分子势能最小
B ．B 在运动过程中分子势能一直减小
C ．B 速度最大时，A 对B 的分子斥力为零
D ．引力和斥力均减小，但引力减小得更快
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