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7-5 内能

上传时间: 2014-08-23

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基础夯实

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

答案：D

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选项符合题意。

2．(2012·潍坊模拟)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[来源:学科网]

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

答案：AD

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。

3．容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则容器内(　　)

A．冰的分子平均动能大于水的分子平均动能

B．水的分子平均动能大于冰的分子平均动能

C．水的内能大于冰的内能

D．冰的内能大于水的内能

答案：C

解析：冰水混合物温度为0℃，冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同，A、B错；水分子势能大于冰分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能，C对，D错。

4．(广州高二检测)关于内能和机械能的下列说法中不正确的是(　　)

A．内能和机械能各自包含动能和势能，因此，它们在本质上是一样的[来源:学.科.网Z.X.X.K]

B．运动物体的内能和机械能均不为零

C．一个物体的机械能可以为零，但它们的内能永远不可能为零

D．物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变

答案：AB

解析：机械能是指宏观物体动能、重力势能、弹性势能等，内能是指分子动能、分子势能，有本质的区别，A错，物体的分子运动永不停息，内能不能为零，但物体机械能可以为零，B错，C对，机械能内能在一定条件下可相互转化，但没有转化时，一个可以变化，另一个可以不变，D对。

5．当分子间距离大于10r0(r0是分子平衡位置间距离)时，分子力可以认为是零，规定此时分子势能为零。当分子间距离是平衡距离r0时，下面的说法中正确的是(　　)

A．分子力是零，分子势能也是零

B．分子力是零，分子势能不是零

C．分子力不是零，分子势能是零

D．分子力不是零，分子势能不是零

答案：B

解析：根据分子力随分子间距的变化关系知，r＝r0时，分子力为0。根据分子力做功与分子势能的关系知，当r＞10r0时分子势能为0。r＝r0时，分子势能最小，并且小于0。故B对。

6．(1)1kg的40℃的水跟1kg的80℃的水哪个内能多？

(2)1kg的40℃的水跟2kg的40℃的水哪个内能多？[来源:学科网ZXXK]

(3)一杯100℃的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？

(4)1kg的100℃的水跟1kg的100℃的水蒸气哪个内能多？

答案：(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1kg的80℃的水的总动能比1kg的40℃的水大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1kg的80℃的水的内能多。

(2)1kg的40℃的水跟2kg的40℃的水比较，2kg的40℃的水内能多，因为后者分子数目多。

(3)虽然100℃的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1kg的100℃的水蒸气的内能比1kg的100℃的水的内能多。

7．甲、乙两名同学对0℃的水和0℃的冰进行了如下争论：

甲说：“冰和水的温度相同，所以分子平均动能相等。质量相同时，冰的体积大，因此冰的分子势能大，所以说冰的内能大于水的内能。”

乙说：“0℃的水变成0℃的冰需要向外界放出热量，在质量相同的情况下，水的内能大于冰的内能。”

请你判断一下甲、乙两名同学谁的说法是正确的？[来源:Z§xx§k.Com]

答案：乙同学的说法成立。甲同学认为冰的体积大，分子势能大，这是错误的说法(冰的体积大的主要原因在于宏观的冰晶粒间空隙大)。分子势能大小与体积有关，但二者并不一定成正比。0℃的冰变为0℃的水需吸热，故水的内能大，它们相同的物理量是分子动能，不同的物理量是分子势能，显然水的分子势能大。

能力提升

1．(2012·攀枝花高三期末)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现将乙分子从a移动到d的过程中，两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是(　　)

A．从a到b B．从b到c

C．从b至d D．从c到d[来源:学科网]

答案：D

2．对于物体的“热胀冷缩”现象下列说法正确的是(　　)

A．物体受热后温度升高，分子的平均动能增大；降低温度后，分子的平均动能减小

B．受热后物体膨胀，体积增大，分子势能增大，收缩后，体积减小，分子势能减小，分子的平均动能不会改变

C．受热膨胀，温度升高，分子平均动能增大；体积增大，分子势能也增大。遇冷收缩，温度降低，分子平均动能减小；体积减小；分子势能也减小[来源:学科网ZXXK][来源:学科网ZXXK]

D．受热膨胀，分子平均动能增大，分子势能也增大；遇冷收缩，分子平均动能减小，但分子势能增大

答案：A

解析：温度升高，分子平均动能增加，反之，温度降低，分子平均动能减小，而体积与分子势能间关系复杂，因而选A。

3．一绝热容器内封闭着一些气体，容器在高速运输途中突然停下来，则(　　)

A．因气体温度与机械运动速度无关，故容器内气体温度不变

B．因容器是绝热的，故容器中气体内能不变

C．因容器突然停止运动，气体分子运动速度亦随之减小，故容器中气体温度降低

D．容器停止运动时，由于分子和容器壁的碰撞，容器中气体温度将升高

答案：D

解析：容器里的分子除做无规则的热运动外，还随容器做机械运动，当容器停止机械运动时，气体分子由于惯性与器壁或分子间的碰撞，使热运动加剧，气体的温度升高，故D选项正确。

4．关于物体的内能，下列说法正确的是(　　)

A．热水的内能一定比冷水的大

B．当温度等于0℃时，分子动能为零

C．分子间距离为r0时，分子势能为零[来源:Zxxk.Com]

D．温度相等的氢气和氧气，它们的分子平均动能相等

答案：D

解析：物体内能的多少除了与温度有关之外，还与物体的质量、体积等因素有关，仅根据某一个方面不能比较两个物体内能的大小，因此热水的内能不一定比冷水大，选项A的说法错误。

0℃是人为规定的一个温度标准，即使在零摄氏度以下，分子也在不停地做无规则运动，因此零摄氏度时分子动能不会等于零。选项B的说法错误。

分子势能是相对的，零势能点的选取是任意的，在理论分析和计算中都以无穷远为零势能点。因此当分子间距离为r0时，分子势能不一定为零，选项C的说法错误。

选项D的说法是正确的，因为“温度是分子平均动能的标志”。这个结论在中学的知识范围内还不能严格的证明，要把它作为一个结论记住，这是一个非常有用的结论，在很多问题中要利用它进行判断。[来源:学。科。网Z。X。X。K]

5．如果取分子间距离r＝r0(r0＝10－10m)时为分子势能的零势能点，则r<r0时，分子势能为________值；r>r0时，分子势能为________值。并试着在图中画出Ep－r的图象。(填“正”、“负”或“零”)

答案：正　正　如图所示

[来源:学,科,网]

6．2012年6月长征二号F型火箭“神舟九号”飞船顺利托举上天，中国长征系列运载火箭已累计109次发射成功。如图所示是火箭发射离地过程，火箭加速上升的过程中，速度逐渐增大，高度逐渐升高，有的同学说，由于火箭速度增大，所以组成火箭的每个分子动能也在增大；火箭升高具有较大的势能，因此分子也具有较大的势能。

该同学的说法是否正确？说明理由。

答案：不正确。分子动能是分子无规则运动产生的，分子势能是分子间相互作用的结果。物体的机械能与内能是两个完全不同的概念，物体的机械能可以为零，但物体的内能永远不为零。

7．杀虫药剂从喷雾器中射出时变成雾状液沫，设其温度不变，药液的内能是否变化？

答案：内能增大

解析：解法一原因是：液体变成雾状液沫后，分子之间的距离在r0的基础上变大了，分子势能的总和变大，所以内能增大。

解法二原因是：要使液体变成雾状液沫，必须克服分子力做功，外界对液体做功，液体的内能就增加了。

在物体分子平均动能不变的情况下，判断物体内能变化时，只考虑分子势能的变化即可。

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