【物理】2018届一轮复习人教版13-4温度和温标内能学案
专题13.4 温度和温标 内能
课前预习 ● 自我检测
1．下列有关“温度”的概念的说法中正确的是( )
A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度
B．温度是分子平均动能的标志
C．一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高
D．温度升高时物体的每个分子的动能都将增大
【答案】 B
【解析】 温度是分子平均动能的标志，而对某个确定的分子来说，其热运动的情况无法确定，不能用温度反映．故A、D错，B对；温度不升高而仅使分子的势能增加，也可以使物体内能增加，冰熔化为同温度的水就是一个例证，故C错．
2． (多选)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.相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是( )
A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r
r0时，F合<0，即为引力，所以此时增大r，克服分子力做功，Ep增大．
(3)当r0即为斥力，所以此时减小r，克服分子力做功，Ep增大．
5．分子势能与体积的关系
分子势能与体积有关，一般体积变化，势能就变化(气体除外)，但不能说体积变大，势能就变大．
知识点五：内 能
1．定义：物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和．
2．内能的普遍性：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．决定因素
(1)物体所含的分子总数由物质的量决定．
(2)分子的热运动平均动能由温度决定．
(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，同时受物态变化的影响．
4．内能与机械能的区别和联系
项目
内能
机械能
对应的运动形式
微观分子热运动
宏观物体的机械运动
能量常见形式
分子动能、分子势能
物体动能、重力势能或弹性势能
能量存在的原因
由于物体做机械运动和物体发生弹性形变或被举高
物体内大量分子的热运动和分子间存在相互作用力
影响因素
物质的量、物体的温度和体积
物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于参考平面的高度)或弹性形变
能否为零
永远不能等于零
一定条件下可以等于零
联系
在一定条件下可以相互转化
【典例1】下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是( )
A．将一根铁丝的一端插入100 ℃的水中，另一端插入0 ℃的冰水混合物中，经过足够长的时间，铁丝处于平衡态
B．两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态
C．0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
【答案】 B
【反思总结】
1两步法判断热力学系统是否处于平衡态
（1）判断热力学系统是否受到外界的影响.
（2）判断系统的状态参量(压强、体积和温度)是否发生变化.如果系统不受外界的影响，且状态参量不发生变化，系统就处于平衡态，否则就是非平衡态.
2. 处理平衡态的问题要注意以下三点
（1）平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡．
（2）必须要经过较长一段时间，直到系统内所有性质都不随时间变化为止．
（3）系统与外界没有能量的交换．
【典例2】对不同的物体而言，下列说法中不正确的是( )
A．高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大
B．高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能
C．高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大
D．高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率
E．若两物体的质量和温度都相同，两物体分子热运动的总动能不一定相等
【答案】 BCD
【解析】 温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物质分子的质量不同；对单个分子的速率、动能讨论温度是没有意义的，因为温度是大量分子表现出的宏观规律；虽然物体质量和分子平均动能都相等，由于摩尔质量不同，分子数目不同，总动能不一定相等．
【典例3】．相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法不正确的是( )
A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大
B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大
C．两种气体的分子平均动能一定相等
D．两种气体的分子平均速率一定相等
E．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率
【答案】 ABD
【反思总结】
理解分子动能的三点注意
(1)温度是分子平均动能的“标志”或者说“量度”，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，与单个分子的动能没有关系．
(2)每个分子都有分子动能且不为零，热现象是大量分子无规则运动的统计结果，个别分子动能没有实际意义．
(3)温度高的物体，分子的平均速率不一定大，还与分子质量有关．
【典例4】关于分子势能，下列说法正确的是( )
A．分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越小
B．分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越小
C．物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化
D．物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小
E．分子间分子力为零时；分子势能最小
【答案】 ACE
【典例5】．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的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．现把乙分子从a处由静止释放，则( )
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大
E．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能先减小后增加
【答案】 BCE
【解析】 乙分子由a运动到c的过程，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大，而后受甲的斥力作用做减速运动，A错，B对；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，C正确；而乙分子从b到d的过程，先是引力做正功，分子势能减少，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错，E对．
【反思总结】
分子势能图象问题的解题技巧
(1)首先要明确分子势能、分子力与分子间距离关系图象中拐点意义的不同．分子势能图象的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0
，而分子力图象的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0.
分子势能图象与r轴交点的距离小于r0，分子力图象与r轴交点表示平衡距离r0.
(2)其次要把图象上的信息转化为分子间距离，再求解其他问题．
【典例6】．下列有关温度与分子动能、物体内能的说法中正确的是( )
A．温度升高，每个分子的动能一定都变大
B．温度升高，分子的平均速率一定变大
C．温度升高时， 分子的平均动能一定变大
D．温度降低，物体的内能必然变小
E．温度降低，物体的内能可能增大
【答案】 BCE
【典例7】．一辆运输瓶装氧气的货车，由于某种原因，司机紧急刹车，最后停下来，则下列说法不正确的是( )
A．汽车机械能减小，氧气内能增加
B．汽车机械能减小，氧气内能减小
C．汽车机械能减小，氧气内能不变
D．汽车机械能减小，汽车(轮胎)内能增加
E．汽车机械能减小，汽车(轮胎)内能减小
【答案】 ABE
【解析】 氧气温度不变，体积没变，内能不变，A、B错，C对；汽车机械能减小，转化为内能，D对，E错．
【反思总结】
对内能理解的要点
1．内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态；
2．研究热现象时，一般不考虑机械能， 在机械运动中有摩擦时，有可能发生机械能转化为内能．
3．物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加．
课后巩固 ● 课时作业
1．下列关于热平衡定律的理解，正确的是( )
A．两系统的温度相同时，才能达到热平衡
B．A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统达到热平衡
C．甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平衡，再将丙与乙接触最终也达到热平衡，则甲、丙是处于热平衡的
D．热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同
E．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
【答案】 ABE
【解析】 两个系统达到热平衡的标志是它们温度相同但压强、体积不一定相同，故A、B、E对，C、D错．
2. 关于热平衡，下列说法正确的是( )
A．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值
B．标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
C．量体温时温度计需和身体接触达到5 min是为了让温度计跟身体达到热平衡
D．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
E．两个处于热平衡的系统，温度可以有微小的差别
【答案】 ACD
3．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的哪些因素，下列说法不正确的是 ( )
A．温度和体积 B．体积和压强
C．温度和分子间距离 D．温度和压强
E．压强和温度
【答案】 BDE
【解析】 温度是分子平均动能的标志．温度高，分子平均动能大．分子间势能与分子间距离r有关，分子间距离r变化，分子间势能就发生变化，所以A、C正确．【答案】是B、D、E.
4．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，则下列说法不正确的是( )
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．冰和水的分子平均动能相等
D．水的内能大于冰的内能
E．冰的内能大于水的内能
【答案】 ABE
【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，C对；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，D对，E错．
5．关于物体内能，下列说法中正确的是( )
A．每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能
B．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化
D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关
E．物体的温度不变，体积减小时，物体的内能可能减小
【答案】 BDE
6．下列关于分子力和分子势能的说法中，不正确的是( )
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为引力时，分子力先增大后减小，分子势能增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
E．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
【答案】 ABE
【解析】 当分子力表现为引力时，分子间距离r>r0，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能增大，A、B错，C对．当分子力表现为斥力时，分子间距离r
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