A、温度相同的两物体中,分子热运动平均动能相同,同一时刻分子的运动是无规则的,每个分子的动能不完全相同,故A错误;
B、质量和温度都相同的两个物体,内能不一定相同,还要看物体的体积关系.比如同温度、同质量的水与冰,水的内能较大,故B错误;
C、温度相同的水和水蒸气,分子平均动能相同,由于水变成水蒸汽要吸热,所以水蒸汽的内能,分子势能较大,故D错误,
D、分子力作正功,根据能量转化与守恒定律得知,分子动能增大,分子势能一定减小,故D正确;
故选:D.
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