人教版高中物理选择性必修第三册第一章分子动能和分子势能习题含答案

4.分子动能和分子势能

A级 必备知识基础练

1.(2022上海奉贤致远高级中学高二期末)对静止在桌面上的木块,下列说法正确的是(　　)

A.木块无动能,但有分子平均动能

B.木块无动能,也无分子平均动能

C.木块有动能,但无分子平均动能

D.木块有动能,也有分子平均动能

2.关于分子运动,下列叙述正确的是(　　)

A.如果氢气的温度低于氧气的温度,则氢分子的平均速率一定小于氧分子的平均速率

B.同质量同温度的氦气和氩气的分子的总动能相等

C.同物质的量的氮气和氧气,当温度相同时,它们的分子的总动能相等

D.二氧化碳气体在60 ℃时所有分子的运动速率都比它在50 ℃时所有分子的运动速率大

3.(多选)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,分子的平均动能不变

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

4.当某物质处于状态1,分子间距离为r0时,分子力为零;当它处于状态2,分子间距离为r,r>10r0时,分子力也为零。则              (　　)

A.状态1和状态2分子间相互作用情况完全一样

B.两个状态分子势能相同,且都为零

C.从状态1变化到状态2,分子的平均动能一定增大

D.从状态1变化到状态2,分子的势能一定增大

5.(2022上海长宁高二期末)下列关于温度与内能的说法正确的是(　　)

A.每个分子的内能等于它的势能和动能的总和

B.一个分子的运动速度越大,它的温度就越高

C.物体内能变化时,它的温度可以不变

D.同种物质,温度较高时的内能一定比温度较低时的内能大

6.(2022宁夏贺兰景博中学高二期末)如图所示既可以表示分子力随距离变化的图线,又可以表示分子间势能随距离变化的图线,则下列说法错误的是(　　)

A.若y表示分子之间的作用力,则c点对应为平衡距离

B.若y表示分子之间的作用力,则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子力一直减小

C.若y表示分子之间的势能(以无穷远处为零势能点),则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子系统的势能一直减小

D.若一个分子固定在坐标原点,另一个分子由a点释放,则这个分子由a到b的过程中,动能一直增加

7.(2022宁夏石嘴山第三中学高二期末)由于分子间存在着分子力,而分子力做功与路径无关,因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像,取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息,则下列说法正确的是(　　)

A.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互远离

B.假设将两个分子从r=r2处释放,它们将相互靠近

C.假设将两个分子从r=r1处释放,它们的加速度先增大后减小

D.假设将两个分子从r=r1处释放,当r=r2时它们的速度最大

8.在体积、温度、质量、阿伏加德罗常数四个量中,与分子平均动能有关的量是　　　　;与分子势能直接有关的量是　　　　;与物体内能有关的量是　　　　　　　　　　;联系微观量和宏观量的桥梁是　　　　　　　　　　。 

B级 关键能力提升练

9.关于物体的机械能和内能,下列说法正确的是(　　)

A.机械能大的物体,其内能一定很大

B.物体的机械能损失时,内能却可以增加

C.物体的内能损失时,机械能必然减小

D.物体的内能可以为零,机械能不可以为零

10.(2022上海浦东复旦附中分校高二期中)一定质量的乙醚液体全部蒸发,变为同温度的乙醚气体,在这一过程中(　　)

A.分子引力增大,分子斥力减小

B.分子势能增加

C.乙醚的内能不变

D.分子平均动能增加

11.(多选)设有甲、乙两分子,甲固定在O点,r0为其平衡位置间的距离,今使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动,则(　　)

A.乙分子的加速度先减小,后增大

B.乙分子到达r0处时速度最大

C.分子力对乙一直做正功,分子势能减小

D.乙分子在r0处时,分子势能最小

12.(多选)(2022山东聊城高二期末)一分子固定在原点O处,另一分子可在x轴上移动,这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示,曲线ab与cd的交点为e,则(　　)

A.x>x0的情况下,x越大,分子力越小

B.x<x0的情况下,x越小,分子力越大

C.x<x0的情况下,x越大,分子势能越大

D.x>x0的情况下,x越大,分子势能越大

4.分子动能和分子势能

1.A　木块静止在桌面上时,木块没有速度,所以没有动能; 但由于木块内部分子在做无规则运动,故存在分子平均动能,A正确。

2.C　氢气温度低于氧气温度,氢分子的平均动能小于氧分子的平均动能,由于氢分子质量小于氧分子的质量,故氢分子的平均速率不一定小于氧分子的平均速率,故A错误;同质量同温度的氦气、氩气比较,它们的分子的平均动能相等,但是物质的量不等,分子总数不等,它们的总动能不等,故B错误;同物质的量、同温度的氮气与氧气相比,它们分子的平均动能相等,分子总数也相等,故它们的分子总动能一定相等,故C正确;高温下的二氧化碳气体比低温下的二氧化碳气体的平均动能大,但不是所有分子的动能都大,因此不能说60 ℃的二氧化碳的所有分子的运动速率都比50 ℃的二氧化碳的所有分子的运动速率大,故D错误。

3.ACD　物体下落的过程,不考虑空气阻力,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B错误,选项A、C、D正确。

4.D　分子间距离为r0时,分子力为零,是指引力和斥力的合力为0,处于状态2,即分子间距离r>10r0时分子力为零,是指分子间相互作用力很小,可以忽略,故二者不同,则A错误;分子间距离为r0时分子势能最小,所以从此位置到其他任意位置,分子势能都增大,故B错误,D正确;分子的平均动能由温度决定,由于状态1变化到状态2过程中温度变化未知,故分子的平均动能无法确定,则C错误。

5.C　组成物质的所有分子动能与分子势能之和是物体的内能,对单个分子不能谈内能,故A错误;分子的平均动能越大,物体的温度越高,单个分子的运动速度大小与它的温度高低无关,故B错误;物体的内能与物质的量、温度和体积有关,物体内能变化时,它的温度可能不变,故C正确;物体的内能不光受温度的影响,还与物体的质量以及体积有关,所以温度高的物体内能不一定大,故D错误。

6.B　若y表示分子之间的作用力,则c点分子力为零,对应为平衡距离,A正确,不符合题意;力是矢量,若y表示分子之间的作用力,则分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子力先减小后增大,B错误,符合题意;分子势能是标量,若y表示分子之间的势能(以无穷远处为零势能点),则b点为平衡位置,分子之间的距离由rd增大到rb的过程中,分子系统的势能一直减小,C正确,不符合题意;若y表示分子之间的作用力,a、c间分子力表现为引力,若y表示分子之间的势能,a、b间分子力表现为引力,故一个分子固定在坐标原点,另一个分子由a点释放,则这个分子由a到b的过程中,分子力一定做正功,动能一直增加,D正确,不符合题意。

7.D　由题图可知,两个分子在r=r2处的分子势能最小,则分子之间的距离为平衡距离,分子之间的作用力恰好为0,所以假设将两个分子从r=r2处释放,它们既不会相互远离,也不会相互靠近,A、B错误。由于r1<r2,可知分子在r=r1处的分子之间的作用力表现为斥力,分子之间的距离将增大,分子力做正功,分子的速度增大,分子力减小,加速度减小;当分子之间的距离大于r2时,分子之间的作用力表现为引力,随距离的增大,分子力做负功,分子的速度减小,分子力先增大后减小,故加速度先增大后减小,所以当r=r2时它们的速度最大,加速度最小为零,C错误,D正确。

8.答案 温度　体积　体积、温度、质量　阿伏加德罗常数

解析 温度是分子热运动平均动能的标志,所以与分子平均动能有关的量是温度;分子势能是由分子间的分子力和分子间的相对位置决定的能,宏观上与物体的体积有关,所以与分子势能直接有关的量是体积;内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和,宏观上由物体的体积、温度、质量所决定,所以与物体内能有关的量是体积、温度、质量;联系微观量和宏观量的桥梁是阿伏加德罗常数。

9.B　内能和机械能是两种不同形式的能量,两者并不存在必然的联系,只有在系统的能量转化形式只发生在机械能与内能之间时,机械能的损失才等于内能的增加,故A、C错误,B正确;因为物质分子总在永不停息地做无规则运动,故内能不可能为零,D错误。故选B。

10.B　乙醚液体变为同温度的乙醚气体后,气体分子间距离增大,分子引力和斥力都减小,但斥力减小得比引力快,分子力表现为引力,分子克服引力做功,所以分子势能增加,故A错误,B正确;由于乙醚的温度不变,所以分子平均动能不变,而乙醚的内能等于所有分子的动能和分子势能的总和,所以乙醚的内能增加,故C、D错误。

11.BD　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。由图可知,乙分子受到的分子力先变小,位于平衡位置时,分子力为零,大于平衡位置时,分子力先变大再变小,故乙分子的加速度是先变小再反向变大,再变小,故A错误;当r小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,F做正功,分子动能增加,分子势能减小,当r等于r0时,分子动能最大,分子势能最小,当r大于r0时,分子间作用力表现为引力,分子力做负功,分子动能减小,分子势能增加,故B、D正确,C错误。

12.BD　x>x0的情况下,分子力表现为引力,x从x0开始逐渐增大,分子力先增大后减小,故A错误;x<x0的情况下,分子斥力比分子引力变化得快,分子力表现为斥力,x越小,分子力越大,故B正确;x<x0的情况下,x越大,分子力做的正功越多,分子势能越小,故C错误;x>x0的情况下,x越大,分子力做的负功越多,分子势能越大,故D正确。