高中物理培优讲义 选修第三册：内能 基础版.pdfVIP

内能

一、内能

1．分子动能

像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。

物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能也有大有小，而且在不断改变。在

热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，因而重要的

不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫做分子热运

动的平均动能。

从扩散现象和布朗运动中可以看到，温度升高时分子的热运动加剧。因此可以说：物质的温

度是它的分子热运动的平均动能的标志。

2．分子势能

如果宏观物体之间存在引力或斥力，它们组成的系统就具有势能，例如重力势能、弹性势能。

现在我们知道，分子间存在着分子力，因此分子组成的系统也具有分子势能，分子势能的大

小由分子间的相互位置决定，即与物体的体积有关。

分子势能与分子间距离的关系比较复杂。由分子间作用力与分子间距离的关系可知，分子间

rrr

00

距离为时分子间合力为零；时表现为引力，这时增大分子间距离必须克服引力做功，

rr

因此分子势能随分子间距离的增大而增大；0时表现为斥力，这时要减小分子间的距离，

必须克服斥力做功，因此随着分子间距离的减小分子势能也要增大。分子势能与分子间距离

的关系如图所示。

典例精讲

【例2.1】（2019春•银川校级期末）关于分子势能下列说法正确的是（）

A．分子间表现为引力时，距离越大，分子势能越小

B．分子间表现为斥力时，距离越大，分子势能越大

C．分子的势能随物体的体积变化而变化

D．物体在热能胀冷缩时，分子的平均动能改变，分子的势能不变

【分析】当分子力做正功时，分子势能减小；当分子力做负功时，分子势能增大；分子势能

与物体的体积有关。

【解答】解：A、分子间表现为引力时，距离减小时，分子间做正功，分子势能减小，故A

错误；

B、分子间表现斥力时，距离减小时，分子力做负功，分子势能增大；故B错误；

C、由以上可知，分子的势能随物体的体积变化而变化；故C正确；

D、物体在热能胀冷缩时，分子的平均动能改变，分子的势能也改变；故D错误；

故选：C。

【例2.2】（2019春•杭锦后旗校级月考）下列关于分子间的相互作用力的说法中正确的是

（）

A．当分子间的距离r＝r时，分子力为零，说明此时分子间不存在作用力

0

B．当r＞r时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，

0

故分子力表现为引力

C．当r＜r时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快，

0

故分子力表现为斥力

﹣9

D．当分子间的距离r＞10m时，分子间的作用力可以忽略不计

【分析】分子间的相互作用是由于原子内的带电粒子的相互作用而引起的，分子间同时存在

引力和斥力，当分子间的引力大于斥力时，表现为引力，当分子间的斥力大于引力时，表现

为斥力，只与分子间的距离有关。

【解答】解：A、分子间的引力和斥力同时存在，当分子间的距离r＝r时，引力等于斥力，

0

分子力为零，故A错误；

BC、分子力随分子间的距离的变化而变化，当r＞r时，分子间的作用力随分子间距离的增

0

大而减小，斥力减小的更快，故分子力表现为引力；当分子间的距离r＜r时，随着距离的

0

减小，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大的快，故分子力表现为斥力；如果分

子间距离增大，分子间的引力和斥力也是减小的；故BC错误；

D、分子间距离大于分子直径10倍的时候，分子间作用力非常微弱，故当分子间的距离r

﹣9

＝10m时，分子间的作用力可以忽略不计，故D正确。

故选：D。

【例2.3】（2019春•海陵区校级月考）两个分子从靠得不能