-2021_2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册1.4分子动能和分子势能-同步练习(Word版含答案)

1.4分子动能和分子势能
一、选择题（共15题）
1．关于分子和分子力、分子势能，下列说法正确的是（　　）
A．分子间距离增大，分子势能一定增大
B．分子间距离等于平衡位置距离时，分子势能不一定最小
C．分子之间一定同时存在引力和斥力
D．气体分子之间的距离很大，其分子之间的作用力不可忽略
2．分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能Ep＝0）．下列说法正确的是（ ）
A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B．当r＝r0时，分子势能为零
C．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
D．在r＜r0阶段，分子力减小时，分子势能有可能增大
3．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．0.18 g水中所含的水分子数目和地球的总人口数（约为60亿）差不多
B．悬浮在液体中的固体小颗粒越大，布朗运动就越明显
C．二手烟会影响整个屋子里的人，这是气体分子的无规则热运动造成的
D．不计分子之间的分子势能，温度相同的氢气和氧气一定具有相同的内能
4．A、B两个分子的距离等于分子直径的10倍，若将B分子向A分子靠近，直到不能再靠近的过程中，关于分子力做功及分子势能的变化下列说法正确的是（　　）
A．分子力始终对B做正功，分子势能不断减小
B．B分子始终克服分子力做功，分子势能不断增大
C．分子力先对B做正功，而后B克服分子力做功，分子势能先减小后增大
D．B分子先克服分子力做功，而后分子力对B做正功，分子势能先增大后减小
5．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中，温度保持不变，体积增大，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是（　　）
A．气体分子间的作用力增大
B．气体分子的平均速率增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体分子的平均动能不变
6．分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分于间的作用，下列说法正确的是（　　）
A．从到分子间引力、斥力都在减小
B．从到分子力的大小先减小后增大
C．从到分子势能先减小后增大
D．从到分子动能先增大后减小
7．分子力F随分子间距离r的变化如图所示，将两分子从相距r=r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　）
A．从r=r2到r=r0分子间引力增大、斥力减小
B．从r=r2到r=r1分子力的大小先减小后增大
C．从r=r2到r=r0分子势能一直减小
D．从r=r2到r=r1分子动能一直增大
8．关于分子动理论，下列说法正确的是
A．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
B．相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力变大
C．给自行车打气时，气筒压下后反弹是由分子斥力造成的
D．当分子间的距离为r0时合力为0，此时，分子势能最大
9．上海世博会于2010年5月到10月在黄浦江畔举行。上海夏季气候炎热，为了凸现“城市让生活更美好”的主题，改善游客在世博园区露天场地活动时的环境，可采取的措施是（　　）
①建筑、树木保留间隔通风道
②适当增加水面面积和瀑布
③地面尽可能铺设低吸热材料
④采用新材料建造场馆
⑤采用大功率设备降温
A．②③④ B．①②③ C．③④⑤ D．①②⑤
10．将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上．甲、乙分子间作用力与距离间关系图像如图所示，若把乙分子从r3处由静止释放，仅在分子力作用下，乙分子从r3到r1的过程中（ ）
A．两分子的势能一直增大 B．两分子的势能先增大后减小
C．乙分子的动能先减小后增大 D．乙分子的动能一直增大
11．关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是（　　）
A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小
B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢
12．下列说法中正确的是（　　）
A．已知某物质的摩尔质量和分子质量，可以算出阿伏加德罗常数
B．已知某物质的摩尔质量和分子体积，可以算出阿伏加德罗常数
C．当两个分子之间的距离增大时，分子引力和斥力的合力一定减小
D．当两个分子之间的距离增大时，分子势能一定减小
13．分子间存在着分子力，并且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此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是（　　）
A．图中r1是分子间引力和斥力平衡的位置
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，当r = r2时它们的加速度最大
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
14．下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
B．分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能也越小
C．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小
D．若某气体摩尔体积为V，阿伏加德罗常数用NA表示，则该气体的分子体积为
15．下列说法正确的是（ ）
A．液体中悬浮微粒的布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B．物体的温度越高，物体内分子热运动越激烈，物体的动能越大
C．密封在体积不变的容器中的气体温度升高时，单位时间打到单位面积器壁的分子数变多
D．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时，两系统的内能相同
二、综合题（共8题 )
16．改变物体的内能有两种物理过程，从能的转化观点来看，_______是其他形式的能转化为内能；______是不同物体（或一个物体的不同部分）之间的内能的转移。
17．在青藏铁路的一些路段，路基两旁各插有一排碗口粗细、高约2米的棒，我们叫它热棒．热棒在路基下还埋有约5米深，整个棒体是中空的，里面封装有适量液氨。热棒的工作原理很简单：当路基温度上升时，液态的氨受热发生________，上升到热棒的上端，通过散热片将热传导给空气，气态氨由此冷却________变成了液态氨，又沉入了棒底。这样，热棒就相当于一个天然“制冷机”。这是我国科技工作者为解决“千年冻土”的许多创新和发明之一。（请在文中横线处填上适当的物态变化名称）
18．拔罐是中医传统养生疗法之一，以罐为工具，将点燃的火源放入小罐内加热，然后移走火源并迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。假设罐内封闭气体质量不变，可以看作理想气体。与刚压在皮肤上的时刻对比，火罐“吸”到皮肤上经一段时间后，火罐内气体的内能___________，单位体积内的分子数___________。（都选填“增大”“减小”或“不变”）
19．分子势能Ep随分子间距离r变化的情况如图所示，当r＝_______时，分子势能最小。
20．功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？
21．（1）1 kg的 的水跟1 kg的 的水哪个内能多？
（2）1 kg的的水跟2 kg的的水哪个内能多？
（3）一杯 的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？
（4）1 kg的的水跟1 kg的的水蒸气哪个内能多？
22．有人说：“当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，因此分子势能增大，这就导致物体的内能增大，我们举起物体所做的功，就等于物体内能的增加量。”你说对吗？为什么？
23．研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。
(1)由图中可知，两分子间距离为r0时，分子势能最小，请说出r=r0时两分子间相互作用力的大小，并定性说明曲线斜率绝对值的大小及正负的物理意义；
(2)假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为r1时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为Ep1，系统的动能与分子势能之和为E。请在如图所示的Ep—r曲线图象中的r轴上标出r1坐标的大致位置，并求出此时两分子之间的分子作用力大小。
参考答案
1．C
【详解】
A．若分子间距离从小于平衡位置处开始增大至平衡位置时，分子力表现为斥力，做正功，分子势能减小，故A错误；
B．分子间距离等于平衡位置距离时，分子力为零，分子势能一定最小，故B错误；
C．分子之间一定同时存在引力和斥力，故C正确；
D．若气体分子之间的距离很大，其分子之间的作用力可以忽略，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
AB．是平衡位置，图象中，处的分子势能最小，不为零；图象中，处的分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，甲图对应的是图象，故A正确，B错误；
C．甲图为图象，根据图象可知，分子从靠得很近（）位置开始，随分子间距离的增大，分子力先减少后增大，再减小，故C错误；
D．在阶段，随着分子距离增大，分子力减小时，分子力做正功，分子势能减小，故D错误；
故选A。
3．C
【详解】
A．0.18g水中所含的分子数为
远大于地球总人口数，故A错误；
B．悬浮在液体中的固体小颗粒越小，布朗运动越明显，故B错误；
C．由于分子无规则热运动，二手烟会充满整个房屋，故C正确；
D．温度相同的氢气和氧气分子的平均动能相同，但是两者的分子数不一定相同，故内能不一定相同。
4．C
【详解】
由于两分子的距离等于分子直径的10倍，即r＝10－9m，则将B分子向A分子靠近的过程中，分子间相互作用力先为引力后为斥力，对B分子先做正功、后做负功，分子势能先减小后增大，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．气泡中气体体积增大，气体分子间平均距离增大，所以分子间作用力减小，故A错误；
BCD．由于气体温度不变，所以气体分子的平均速率、平均动能均不变，故BC错误，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．从到分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；
B．由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；
C．分子势能在时分子势能最小，故从到分子势能一直减小，故C错误；
D．从到分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；
B．由图可知，在r=r0时分子力为零，故从r=r2到r=r1分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；
C．分子势能在r=r0时最小，故从r=r2到r=r0分子势能一直在减小，故C正确；
D．从r=r2到r=r1分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D错误。
故C正确。
8．A
【详解】
A．当分子力表现为引力时，随着分子间距离增大，分子力做负功，故分子势能增大，故A正确；
B．分子之间同时存在引力和斥力，当相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力也减小，故B错误；
C．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由活塞上下的压强差造成的，故C错误；
D．分子间的距离为r0时合力为0，此时，分子势能最小，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
改善游客在世博园区露天场地活动时的环境，其中关键之一是降低温度。应在建筑、树木保留间隔通风道，使空气流通；水的比热容较大，可以吸收大量的热量，所以应适当增加水面面积和瀑布；地面尽可以铺设低吸热材料，降低地面温度。用新材料建造场馆与露天场地不吻合，采用大功率设备降温也不能在天场地使用，所以正确的是①②③，ACD不正确，B正确；
故选择：B。
10．D
【详解】
仅在分子力作用下，乙分子从r3到r1的过程中，仅受甲分子的吸引力作用，分子力做正功，动能逐渐变大，分子势能逐渐减小。
故选D。
11．D
【详解】
A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离增大时，分子力做负功，则分子势能增大，选项A错误；
B．分子间作用力为零时，分子间的势能最小，但不是零，选项B错误；
C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而减小，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，但是引力减小的慢，所以分子力表现为引力，选项C错误；
D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢，选项D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．已知某物质的摩尔质量和分子质量，阿伏加德罗常数等于摩尔质量与物质分子的质量的比值，故A正确；
B．已知某物质的摩尔质量和分子体积，需要再知道密度，才可以算出阿伏加德罗常数，故B错误；
C．当两个分子之间的距离增大时，分子引力和斥力都减小；当二者的合力表现为分子引力时，随距离的增大，合力先增大后减小；故C错误；
D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小；若二者的合力做正功，分子势能减小；若分子力的合力做负功，分子势能增大，故D错误。
故选A。
13．D
【详解】
A．由图可知，两个分子在处的分子势能最小，此处为分子之间的平衡位置，故A错误；
B．当分子间距离等于平衡距离时，分子作用力为零，分子势能最小，所以假设将两个分子从处释放，它们静止不动，故B错误；
C．由于，可知在之间分子作用力表现为斥力，随着分子之间的距离增大到r2时，合力减小，则加速度减小；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，引力先增大后减小，所以加速度也先增大后减小，整个过程中，加速度最大的位置不在处，故C错误；
D．分子在之间分子作用力表现为斥力，从分子力做正功，分子的速度增大，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，所以当时，分子的速度最大，故D正确。
故选 D。
14．C
【详解】
A．扩散现象是分子运动造成的一种物理现象，故A错误；
B．分子间作用力为引力时，分子间距离越大，分子势能越大；分子间作用力为斥力时，分子间距离越大，分子势能越小；故B错误；
C．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，故C正确；
D．若某气体摩尔体积为V，阿伏加德罗常数用NA表示，则每个气体分子平均所占据的空间体积为，分子的体积则小于，故D错误。
故选C。
15．C
【详解】
A．布朗运动是悬浮液体中微粒的无规则运动，产生的原因是液体分子对微粒撞击的冲力不平衡造成的，布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，但不是液体分子的无规则运动，A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，分子热运动越剧烈，温度越高分子平均动能越大，B错误；
C．密封在体积不变的容器中的气体温度升高时，单位时间打到单位面积器壁的分子数变多，C正确；
D．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时，两系统的温度相同，D错误。
故选C。
16．做功 热传递
【详解】
改变内能的方式有做功和热传递，做功是将其他形式的能转化为内能，热传递是不同物体（或一个物体的不同部分）之间的内能的转移。
17．汽化 液化
【详解】
当路基温度上升时，液态氨吸收热量，由液态变为气态，这是一种汽化现象；
气态氨上升过程中受冷，由气态变为了液态，这是液化现象。
18．减小 增大
【详解】
把罐扣在皮肤上，气体经过热传递，温度不断降低，气体的内能减小；
罐内封闭气体质量不变，总分子数不变，但是火罐“吸”到皮肤上经一段时间后，部分皮肤会进入火罐，则气体体积减小，单位体积内的分子数增大。
19．r0
20．分子力做功对应分子势能的变化
21．（1）1 kg的的水的内能多；（2）2 kg的的水内能多；（3）一池塘常温下的水；（4）1 kg的的水蒸气
【详解】
（1）两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而的水比的水的水分子平均动能大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的的水的内能多。
（2）1 kg的的水跟2 kg的的水比较，2 kg的的水内能多，因为后者分子数目多。
（3）虽然的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯的开水的内能多。
（4）它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但的水蒸气分子势能比的水的分子势能大，故1 kg的的水蒸气的内能比1 kg的的水的内能多。
22．不正确，分子势能的大小与分子间距有关，与宏观物体被举高无关
【详解】
解：说的不正确，因为物体举高后，物体宏观的重力势能增加，对于微观中分子势能是没有影响的，分子势能的大小变化微观上决定于分子间的距离，举起物体所做的功与物体内能的增加量无关。
23．(1)当r=r0时两分子间相互作用力0，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力；(2)见解析，此时两分子之间的分子作用力大小为
【详解】
(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力的合力就是分子间相互作用力，有
根据能量守恒，分子势能的减少量等于分子作用力做的功，即
图像斜率为
由图象可知，分子间距离为时，分子势能最小，；当小于时，分子势能随的增大而减小，作用力表现为斥力，此时图像斜率为负，当大于时，分子势能随的增大而增大，作用力表现为引力，此时图像斜率为正，当时，分子间作用力为零，此时图像斜率为零；根据上述分析，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。
(2)由于做的是匀速圆周运动，分子作用力表现应该是引力，此时分子的加速度最大，即分子力最大，故在势能与两者之间距离的关系曲线中，在右边曲线斜率最大的点上，如下图所示
由题意可知
联立解得