间距离减小而增大,但斥力比引力变化得快,当引力快,故B、D正确,C错。正确选项为B、D。 答案:BD
时,随距离的减小,引力和斥力都增大,但斥力增加比
总结升华:本题考查分子力随分子间距离变化规律。对分子力认识,应掌握分子力随分子距离的增大而减小的关系。 举一反三
【变式】如图所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远处由静止释放,在分子力作用下靠近甲。图中b点是引力最大处,d点是分子靠得最近处,则乙分子加速度最大处可能是( ) A.a点 B. b点 C.c点 D. d点
答案:D
解析:a点和c点处分子间的作用力为零,乙分子的加速度为零。从a点到c点分子间的作用力表现为引力,分子间的作用力做正功,速度增加,从c点到d点分子间的作用力表现为斥力,分子间的作用力做负功。由于到d点分子的速度为零,因分子引力做的功与分子斥力做的功相等,即故分子在d点加速度最大。正确选项为D。
,所以
。
题型三——分子做功与分子势能变化的关系
(1)熟练掌握
和
图象。
(2)解决这类问题的关键要学会模型迁移:分子力做功与分子势能的关系与重力、弹性力做功与势能变化的关系一样。
(3)分子势能的变化与分子做功的关系 ①分子力做正功,分子势能减小。 ②分子为做负功,分子势能增大。
③分子势能的零值是人为规定的,但分子间距离为
3、如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上距原点为
的位置,虚线分别表示分子
时,分子势能一定有最小值。
间的斥力和引力的变化情况,实线表示分子间斥力和引力的合力的变化情况,若把乙分子由静止释放,则乙分子( ) A.从 B.从 C.从
到到到
做加速运动,从做加速运动,从
到O做减速运动 到
做减速运动
分子势能先减少后增加
D.从
到分子势能先增加后减少
思路点拨:利用题图确定分子的运动情况;利用 解析:由题图可知,分子力在从
到
确定分子势能的变化。
到O过程中分子
过程中表现为引力,乙分子做加速运动;在从
→
→
力表现为斥力,乙分子做减速运动,所以分子势能先减少后增加。即在→O过程中分子势能增加。故本题正确选项为A。 答案:A 总结升华:
过程中分子势能减小,在
(1)本题应特别注意分子力和分子力做功与距离变化的关系,此外还应注意分子力表现为引力时,分子做加速运动,分子力表现为斥力时,分子做减速运动。
(2)分子势能与弹簧振子的弹性势能相类似,当弹簧为原长时弹性势能最小,无论弹簧伸长是弹簧压缩
,弹性势能都会增大,分子势能与此非常类似,选无穷远处分子势能为零,当
或分子间距减小
,还时分子
势能最小,无论分子间距增大势能无关。(如图为分子势能
,分子势能都会增加。另外分子势能与物体的重力
与分子间距r之间的关系图线)。
举一反三
【变式】如图所示,纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小,横坐标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e为两曲线的交点,则下列说法正确的是( )
A.ab为斥力曲线,cd为引力曲线,e点横坐标的数量级为 B.ab为引力曲线,cd为斥力曲线,e点横坐标的数量级为
m m
C.若两个分子间距离大于e点的横坐标,则分子间作用力表现为斥力 D.若两个分子间距离越来越大,则分子势能越来越大
答案:B
解析:分子间同时存在着引力和斥力,它们都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,且量级
)处斥力和引力大小相等,故ab为引力曲线,cd为斥力曲线,e点坐标的数量级为
(数,A
错B对;若两分子间的距离大于e点坐标时,分子作用力表现为引力,C错;若在范围内,分子间距增
大,分子势能减小,D错。
题型四——物体的内能
一般说来物体内能的决定因素可从两个方面判定:微观决定因素;宏观决定因素。 (1)微观决定因素:分子的势能、分子的平均动能、分子的个数。
(2)宏观决定因素:物体的体积、物体的温度、物体所含物质的多少,即物质的量。
4、关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.当物体的机械能为零时,内能也一定为零
B.高空高速飞行的飞机,由于组成飞机的分子都具有这一高度和速度,所以分子由于上述原因所具有的动能和势能的总和就是飞机的内能
C.南极零下80摄氏度的冰块,其内能不为零
D.温度是物体内能的标志,温度低的物体的内能一定比温度高的物体的内能少些
解析:物体的内能是指物体内所有分子热运动动能和分子势能之和,与宏观机械运动的动能、势能(即机械能)大小无关.在任何情况下内能都不为零,故A、B错C对;温度是分子平均动能的标志,温度低的物体不一定比温度高的物体内能少,因为内能的多少除与物体温度有关外,还与物质的量、体积、物态有关,故D错。 答案:C
总结升华:一个具有机械能的物体,同时也具有内能;一个具有内能的物体不一定具有机械能。 举一反三
【变式】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,分子的平均动能也增加 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
答案:CD
解析:物体下落的过程,不考虑空气胆力,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A和B是错误的。
第二部分 热力学定律与能量守恒
知识要点梳理
知识点一——改变内能的两种方式
▲知识梳理
1、改变物体内能的两种方式 (1)热传递
①条件:存在温度差,最终结果是使两物体温度一样。 ②方式:热传导、热对流、热辐射。 ③规律:热量从高温物体传向低温物体。 ④和内能变化的关系
系统在单纯的传热过程中,内能的增量
(2)做功
做功改变物体内能的过程是将其他形式的能(如机械能)与内能相互转化的过程,做功使物体内能发生变化时,内能改变了多少用做功的数值来度量。
2.改变物体内能的两种方式的比较
内能变化 做功 外界对物体做功,物体的内能增加 物体对外做功,物体的内能减小 其他形式的能与内能之间的转化 热传递 物体吸收热量,内能增加 物体放出热量,内能减小 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移 等于外界向系统传递的热量Q,即
。
本质 相互联系
特别提醒:
做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的 (1)要使物体改变同样的内能,通过做功或者热传递都可以实现,若不知道过程,我们无法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变。
(2)做功是宏观的机械运动向物体的微观分子热运动的转化。热传递则是通过分子之间的相互作用,使不同物体间分子热运动变化,是内能的转移。前者能的性质发生了变化,后者能的性质不变。 (3)物体的内能增加与否,不能单纯地只看做功或热传递,两个过程需要全面考虑。
▲疑难导析
温度、内能、热量、功的区别:
概念 温度 内能(热能) 热量 功 做功过程是机械表示物体的冷热程度,是物体物体内所有分子动能是热传递过程中内分子平均动能大小的标志,它和势能的总和,它是由能的改变量,热量是能或其他形式的含义 是大量分子热运动的集体表大量分子的热运动和用来量度热传递过能和内能之间的转化过程 现,对个别分子来说,温度没分子的相对位置所决程中内能转移的多有意义 关系 定的能 少 温度和内能是状态量,热量和功则是过程量.热传递的前提条件是存在温差,传递的是热量而不是温度,实质上是内能的转移