2019-2020学年高中物理 第一章 分子动理论 第五节 物体的内能 第六节 气体分子运动的统计规

[随堂检测]1．(多选)下列说法正确的是()A．在10℃时，一个氧气分子的分子动能为Ek，当温度升高到20℃时，这个分子的分子动能为Ek′，则Ek′＜EkB．在10℃时，每一个氧气分子的温度都是10℃C．在10℃时，氧气分子平均速率为v1－，氢气分子平均速率为v2－，则v1－＜v2－D．在任何温度下，各种气体分子的平均速度都为零解析：选CD.单个分子的动能、速率是随时变化的，因而是没有意义的，温度是大量分子做热运动时分子平均动能的标志，对单个分子也是没有意义的．氧气与氢气温度相同，分子平均动能相等：E－k1＝E－k2，又因m1＞m2，则v1－＜v2－，C选项正确．速度是矢量，大量气体分子向各个方向运动的机会均等，所有分子的速度矢量和为零，故任何温度下，气体分子的平均速度都为零，故D选项正确．2．伽尔顿板可以演示统计规律．如图所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是()解析：选C.让大量小球从上方漏斗形入口落下，显示出规律性，按正态分布，落在槽内小球的分布形状如图C所示，故选C.3．(多选)把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是在下落的过程中发生的(不考虑空气阻力)()A．物体的动能增加，分子的平均动能不变B．物体的重力势能减少，分子势能却增加C．物体的机械能保持不变D．物体的内能保持不变解析：选ACD.物体下落的过程，不考虑空气阻力，只有系统内的重力做功，机械能不变；物体下落过程中，物体的温度和体积也没有发生变化，所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变，因此，选项B是错误的．4．(多选)如图所示，密闭容器内的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则()A．氢分子的平均动能增大B．氢分子的势能增大C．容器内氢气的内能增大D．容器内氢气的内能可能不变解析：选AC.温度是分子热运动的平均动能的标志，氢气的温度升高，则分子的平均动能一定增大，故A正确；气体分子之间的距离比较大，气体分子势能忽略不计，故B错误；气体的内能有分子动能决定，氢气的分子动能增大，则内能增大，故C正确，D错误．5．(多选)设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其平衡位置间的距离，今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动，则()A．乙分子的加速度先减小，后增大B．乙分子到达r0处时速度最大C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小D．乙分子在r0处时，分子势能最小解析：选BD.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.由图可知，乙分子受到的分子力先变小，位于平衡位置时，分子力为零，大于平衡位置时，分子力先变大再变小．故乙分子的加速度是先变小再反向变大，再变小，故A错误；当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做正功，分子动能增加，势能减小，当r等于r0时，动能最大，势能最小，当r大于r0时，分子间作用力表现为引力，分子力做负功，动能减小，势能增加．故B正确，C错误，D正确．[课时作业]一、单项选择题1．在研究热现象时，我们采用统计方法，这是因为()A．每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B．个别分子的运动也具有规律性，只是它对整体效果的影响不明显罢了C．在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的D．在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化解析：选C.只有大量分子运动的速率分布是有规律的，即遵守统计规律，而个别分子的运动速率瞬息万变，没有一定规律，故C项正确．2．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：选D.温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体分子平均动能小，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，选项A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，选项B错误．内能相同的物体只是指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，因而选项C错误．内能不同的物体，它们的温度却可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，选项D正确．故选D.3．关于分子的动能和势能，下列说法中正确的是()A．同种物质的两个物体，温度高的物体中每个分子的动能都大于温度低的物体中每个分子的动能B．分子的势能总是随着分子间距离的减小而增大C．当分子间斥力和引力大小相等时，分子的势能最小D．在相同温度下，质量相同的同一种物质组成的两个物体，体积大的物体中的分子势能大于体积小的物体中的分子势能解析：选C.温度是分子平均动能大小的标志，对单个分子没有意义；同种物质的两个物体，体积大的分子势能不一定大(例如相同质量的0℃的冰和水)．4．如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．图中曲线能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是()A．曲线①B．曲线②C．曲线③D．曲线④解析：选D.根据麦克斯韦气体分子速率分布规律可知，某一速率范围内分子数量最大，速率过大或过小的数量较少，曲线向两侧逐渐减少，故曲线④符合题意．选项D正确．5．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则()A．TⅠTⅡTⅢB．TⅢTⅡTⅠC．TⅡTⅠ，TⅡTⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ解析：选B.曲线下的面积表示分子速率从0→∞所有区间内分子数的比率之和，显然其值应等于1，当温度升高时，分子的速率普遍增大，所以曲线的高峰向右移动，曲线变宽，但由于曲线下总面积恒等于1，所以曲线的高度相应降低，曲线变得平坦．所以，TⅢTⅡTⅠ.6．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：选B.当r＝r0时引力与斥力的合力为零，即分子力为零，分子势能最小，故选B.7．一定质量的0℃的冰熔化成0℃的水时，其分子动能之和Ek和分子势能之和Ep的变化情况为()A．Ek变大，Ep变大B．Ek变小，Ep变小C．Ek不变，Ep变大D．Ek不变，Ep变小解析：选C.因为冰熔化时温度不变，所以分子的平均动能不变，再考虑到分子的总数不变，所以可以判断Ek不变；注意到熔化过程中要吸热，同时由于冰熔化为水时体积将减小，外界对系统做功，做功和热传递都使内能增加，由此可以判断Ep必增大，故正确选项为C.8．下列说法正确的是()A．熔融的铁块化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变B．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C．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D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同解析：选D.本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解，温度是分子平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化．两物体温度相同时，内能可能不同，分子的平均动能相同，但平均速率v－可能不同，故A项错误，D项正确．最易错的是认为有热量从A传到B，肯定A的内能大．其实有热量从A传到B只能说明A的温度高，但内能还要看它们的总分子数和分子势能这些因素，故C项错误．机械运动的速度增大与分子热运动的动能无关，故B项错误．二、多项选择题9．对于热量、功、内能三个物理量，下列说法中正确的是()A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都可以作为物体内能改变的量度C．热量、功、内能的单位相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的解析：选BCD.热量、功为过程量，内能为状态量，且热量、功都可表示物体能量的变化，而内能是表示物体具有能量的一种表达方式，且三者的国际制单位都为焦耳．10．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：选AD.温度相同的任何物体，内部的分子平均动能都相等，所以A对B错；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错D对．11．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近．在此过程中，下列说法正确的是()A．分子力先增大，后减小，又增大B．分子力先做负功，后做正功C．分子动能先增大，后减小D．分子势能和动能之和不变解析：选ACD.分子力F与分子间距r的关系是：当r＜r0时F为斥力；当r＝r0时F＝0；当r＞r0时F为引力．综上可知，当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变大再变小后又变大，A项正确．分子力为引力时做正功，分子势能减小，分子力为斥力时做负功，分子势能增大，故B项错误．因仅有分子力作用，故只有分子动能与分子势能之间发生转化，即分子势能减小时分子动能增大，分子势能增大时分子动能减小，其总和不变，C、D项均正确．三、非选择题12．(1)1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较，下列说法是否正确？①分子的平均动能和分子的总动能都相同．②它们的内能相同．(2)液体汽化时吸收的热量转化为哪种能量？解析：(1)①正确.1g水与1g水蒸气的分子数一样多，两者的温度都是100℃，因温度是分子平均动能的标志，故两者的分子的平均动能和分子的总动能都相同．②不正确．水变为水蒸气时要吸收热量，吸收的热量转化为水蒸气的内能，因此1g100℃的水和1g100℃的水蒸气内能相同是不正确的．(2)液体汽化时都要吸收一定的热量，吸收的热量并没有增大物体的平均动能，而是使分子势能增大，从而使物体的内能增大．答案：见解析