2.物体的内能与机械能的区别
通过下表可看出二者的区别
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能 |
定义 |
决定 |
量值 |
测量 |
本质 |
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内能 |
物体内所有分子动能和势能之和 |
由物体内部状态决定 |
任何物体都有内能,恒不为零 |
无法测量 |
微观分子的运动和相互作用的结果 |
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机械能 |
物体的动能,重力势能和弹性势能统称 |
跟宏观运动状态,参照系和零势能点的选取有关 |
可以为零 |
可测量 |
宏观物体的运动和相互作用的结果 |
[难题巧解点拨]
例1 甲、乙两个分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略),设甲固定不动,在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中,关于分子势能变化情况的下列说法,哪个是正确的?( )
A.分子势能不断增大 B.分子势能不断减小
C.分子势能先增大后减小 D.分子势能先减小后增大
解析 从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道,当分子间距离大于10r0时,分子间的作用力十分小,可以忽略,所以当乙从较远处向甲尽量靠近的过程中,分子力先是对乙做正功,后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功,而由做功与分子势能变化的关系又知道,若分子力做正功,分子势能减小,若分子力做负功,分子势能增加.因此当乙尽量向甲靠近的过程中,分子势能是先减小后增大,故选D.
例2 有甲乙两种气体,如果甲气体内分子平均速率比乙气体内分子平均速率大,则( )
A.甲气体温度一定高于乙气体温度
B.甲气体温度一定低于乙气体温度
C.甲气体温度可能高于也可能低于乙气体的温度
D.甲气体的每个分子运动都比乙气体每个分子运动快
解析 气体温度是气体分子的平均动能的标志,而分子平均动能不仅跟分子的平均速率有关,还跟分子的质量有关,通常认为分子运动越剧烈(即分子的平均速率越大)温度越高是指同一物体而言.本题涉及两种不同气体(分子质量不同),它们的分子质量和平均速率的大小是无法确定分子平均动能的大小的,因而也无法确定这两种气体温度高低,故AB错,C正确,平均值大,并不一定每个分子速率都大,故D不正确.
例3 以下说法正确的是( )
A.机械能为零,内能不为零是可能的
B.温度相同,质量相同的物体具有相同内能
C.温度越高,物体的内能越大
D.0℃的冰的内能比等质量的0℃的水内能大
解析 由内能和机械能的区别可知A正确;物体内能由物体的温度、体积和物态等因素决定,故BC不正确;由于0℃的冰的体积比0℃的水大,温度相同,有的同学误认D正确,实际上水有较为复杂的反常膨胀现象,我们用体积来讨论其内能是不适合的,我们可以从能量角度来讨论,因为0℃的冰溶解为0℃的水要吸收热量,或对它做功(如摩擦),所以有其它形成的能转化或内能转移给冰,所以0℃的水的内能比等质量的0℃的冰内能大.
答案 选A.
[命题趋势分析]
本节主要考查三个概念分子平均动能、分子势能、物体内能的理解,以及内能的决定因素、内能与机械能之间的区别等内容.
[典型热点考题]
例1 x、y两容器中装有相同质量的氦气,已知x中氦气的温度高于y中氦气的温度,但压强却低于y中氦气的压强,由此可知( )
A.x中氦气分子的平均动能一定大于y中氦气分子的平均动能
B.x中每个氦气分子的动能一定大于y中氦气分子的动能
C.x中动能大的氦气分子数一定大于y中动能大的氦气分子数
D.x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动激烈
答案 选ACD.
例2 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,分子势能越大
B.分子间表现为斥力时,分子间距离越小,分子势能越大
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
答案 选BC.
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[同步达纲练习]