1.4分子动能和分子势能 练习（Word版含答案）

1.4分子动能和分子势能 精选练习5（解析版）
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．只要温度相同，任何分子的平均速率都相同
B．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动
C．100个分子的分子动能和分子势能的总和就是这100个分子的内能
D．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈
2．两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轴交点的坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远处时分子势能为零，下列说法正确的是（　　）
A．在r>r0阶段，F做负功，分子动能减少，势能增加
B．在rC．在r=r0时，分子势能最小为零，动能最大
D．分子动能和势能之和在整个过程中不变
3．根据分子动理论，物质分子之间的距离为某一个值时，分子所受的斥力和引力相等，则此时（　　）
A．分子力最大
B．分子具有最小势能
C．引力和斥力都是最大值
D．引力和斥力都是最小值
4．一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力。若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近时，固定甲分子不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中（乙分子的质量为m），下列说法错误的是（　　）
A．乙分子的动能变化量为mv2
B．分子力对乙分子做的功为mv2
C．分子斥力比分子引力多做的功为mv2
D．分子引力比分子斥力多做的功为mv2
5．下列说法中正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增大
B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同
C．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
D．可看作理想气体的质量相等的氢气和氧气，温度相同时氧气的内能小
6．下列说法正确的是（　　）
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
C．分子势能增大时，分子间的作用力一定减小
D．悬浮在水中花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
7．两个分子间作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是（　　）
A．在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变小后变大
B．在r由无限远到趋近于0的过程中，F先做正功后做负功
C．在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小
D．在r = r0处分子势能为零
8．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
9．根据分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
B．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间距离的增大而增大
10．关于物体的内能，以下说法正确的是（　　）
A．不同的物体，若温度相同，则内能也相同
B．物体速度增大，则分子动能增大，内能也增大
C．冰熔化时，吸收热量，温度不变，但内能增大
D．静止在地面上的物体，机械能和内能均为零
11．关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　 　）
A．10 g 水的内能等于10 g 水蒸气的内能
B．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零
C．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大
D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力
12．如图为两分子系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系图像，下列说法正确的是（　　）
A．当r等于时，分子间的作用力表现为零
B．当r大于时，分子间的作用力表现为引力
C．当r由变到的过程中，分子势能逐渐变大
D．当r由变到的过程中，分子间的作用力做正功
13．分子势能与分子间距r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为，图线最低点对应的横坐标值为.下列说法正确的是（　　）
A．在处分子引力和分子斥力大小相等
B．在处分子引力和分子斥力大小相等
C．在阶段，随r的减小分子力一直减小
D．在阶段，随r的减小分子力一直增大
14．甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，甲、乙两分子间的分子势能与甲、乙两分子间距离的关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为。若甲、乙两分子所具有的总动能和分子势能之和为0，则下列说法正确的是（　　）
A．乙分子在P点时，加速度最大，分子力最大
B．乙分子在P点时，分子动能最大，且其动能为
C．乙分子在Q点时，处于平衡状态，其分子力为零
D．乙分子的运动范围为
二、解答题
15．根据内能的定义，分别比较下列三组中各系统内能的大小，并说明道理。
（1）的水和的水
（2）的水和的水
（3）的水和的水汽
16．随着科学技术的发展，近几年来，也出现了许多的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等。摩擦焊接是使焊件的两个接触面高速地向相反的方向旋转，同时加上很大的压力（每平方厘米加到几千到几万牛顿的力），瞬间就焊接成一个整体了。试用学过的分子动理论知识分析摩擦焊接的原理。
参考答案
1．D
【详解】
A．温度相同，则分子平均动能相同，由动能表达式可知，平均速率不一定相同，故A错误；
B．做布朗运动的固体颗粒需要借助于显微镜才能看到，肉眼可见的尘埃的运动不是布朗运动，故B错误；
C．物体的内能是构成物体的所有分子的无规则热运动的动能和分子势能的代数和，具有统计意义，对单个或几个分子无意义，故C错误；
D．水的温度越高，水分子的平均速率就越大，热运动就越剧烈，故D正确。
故选D。
2．D
【分析】
开始时分子之间距离大于r0，分子力为引力，分子相互靠近时分子力做正功，分子势能减小，当分子之间距离小于r0时，分子力为斥力，再相互靠近分子力做负功，分子势能增大，因此根据分子力做功情况可以分析分子势能的变化。
【详解】
A．可以根据分子力做功情况判断分子势能的变化情况，开始时分子之间距离大于r0，分子力为引力，分子相互靠近时分子力做正功，分子势能减小，动能增大，A错误；
B．当分子之间距离小于r0时，分子力为斥力，相互靠近分子力做负功，分子势能增大，动能减小，B错误；
C．由以上的分析可知，在r=r0时，分子势能最小但不为零，动能最大，C错误；
D．在分子运动过程中，只有分子力做功，所以分子动能和势能之和在整个过程中不变，D正确；
故选D。
3．B
【详解】
当分子间距离等于平衡距离时，分子间相互作用的引力与斥力相等，分子力为零，分子势能最小，当分子间距离变小时，分子间的引力与斥力都变大，分子力表现为斥力，分子势能增大；
当分子间距离大于平衡距离时，分子间的引力与斥力都减小，分子力表现为引力，分子势能增大，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．乙分子的动能变化量
故A正确，不符合题意；
B．根据动能定理，分子力对乙分子做的功
故B正确，不符合题意；
CD．分子力对乙分子做的功等于斥力做功和引力做功之和，即
即分子斥力比分子引力多做了的功，故C正确，不符合题意；D错误，符合题意。
故选D。
5．D
【详解】
A．温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必减少，故A错误；
B．温度相同，分子的平均动能就相等，氧气的分子的质量大于氢气的分子质量，那么氧气分子的平均速率小于氢气分子的平均速率，故B错误；
C．分子动理论告诉我们，物质是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如温度升高，所有分子的平均动能增大，故C错误；
D．氧气和氢气的摩尔质量不同，质量相等的氧气和氢气的摩尔数不同，所以氧气的分子数比氢气分子数少，分子平均动能相同，所以氧气的内能要比氢气的内能小，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场。故A错误；
B．周期性变化的电场- -定产生同周期变化的磁场,而均匀变化的电场则产生恒定的磁场，所以B正确；
C．分子势能增大时。表明分子力做负功，但是分子间的作用力不一定减小，故C错误；
D．悬浮在水中花粉的布朗运动反映了水分子的热运动，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．r0为分子间的平衡距离，根据分子间的作用力的合力F与分子间距离r的关系，可知在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变大后变小再变大，故A错误；
BC．在r由无限远到趋近于0的过程中，在r > r0阶段，分子间作用力表现为引力，F做正功，分子势能由零减小，在r < r0阶段，分子力表现为斥力，F做负功，分子势能逐渐增加，故B正确，C错误；
D．在r= r0处，分子引力等于斥力，故分子力合力为零，分子势能最小，但不等于零，分子势能小于零，故D错误。
故选 B。
8．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。
9．C
【详解】
A．气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比是一个气体分子平均活动的空间，远大于分子体积。A错误；
B．布朗运动是固体小颗粒的运动，它间接说明分子永不停息地做无规则运动。B错误；
C．当分子间表现为斥力时，分子间距离增大时，分子力由斥力变为引力，则分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大。C正确；
D．分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间距离的增大而减小。D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量等都有关，则不同的物体，若温度相同，则内能不一定也相同，选项A错误；
B．宏观物体的动能与微观物体的分子动能无关，即物体速度增大，则分子动能不一定增大，内能也不一定增大，选项B错误；
C．冰熔化时，吸收热量，温度不变，但内能增大，选项C正确；
D．物体的内能永远不为零，静止在地面上的物体，机械能也不一定为零，选项D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．10g水吸收热量转变为水蒸气，故10g水的内能小于10g水蒸气的内能，A错误；
B．某种物体的温度是，分子仍然在做无规则运动，物体中分子的平均动能并不为零，B错误；
C．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大。内能等于物体内部所有分子的动能与分子势能总和，分子势能与物体的体积有关，当物体温度升高的同时体积发生变化，即增加的分子动能可能小于减小的势能，所以物体的内能不一定增加，C正确；
D．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小但斥力减小得更快，当 ，分子力表现为引力， ，分子力表现为斥力，D错误。
故选C。
12．D
【详解】
由图象可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离。
A．r2是分子的平衡距离，r等于r1时两个分子之间的距离小于平衡距离，可知r=r1时分子力为斥力，故A错误；
B．r2是平衡距离，当r1＜r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，故B错误；
CD．当r1＜r＜r2时，分子间的作用力表现为斥力，增大分子间距离，分子间作用力做正功，分子势能Ep减小，故C错误，D正确。
故选D。
13.BD
【详解】
A．当r=r2时，分子间作用力为零，分子势能最小，引力和分子斥力大小相等，故A错误，B正确；
CD．当r＜r2时，分子间作用力表现为斥力，随着分子间距离r减小而增大，所以分子力一直增大，故C错误，D正确。
故选BD。
14．BD
【详解】
AC．乙分子在P点（x=x2）时，分子势能最小，即为平衡位置，则分子力为零，加速度为零，故AC错误；
B．乙分子在P点（x=x2）时，分子势能最小，由能量守恒可知，分子动能最大，由于总能量为0，则分子动能为，故B正确；
D．当x＜x1时分子势能为正，总能量为0，动能应为负，是不可能的，因此分子的运动范围为x≥x1，故D正确。
故选BD。
15．（1）的水的内能小于的水的内能，理由见解析；（2）的水的内能小于的水的内能，理由见解析；（3）的水的内能小于的水汽的内能，理由见解析
【详解】
（1）温度是分子平均动能的量度，温度相同，分子的平均动能相同。的水和的水，分子的平均动能相同，但的水的物质的量小于的水的物质的量，故的水的内能小于的水的内能。
（2）的水的物质的量等于的水的物质的量，但的水的分子平均动能小于的水的分子平均动能，故的水的内能小于的水的内能。
（3）的水和的水汽温度相同，物质的量相同，但的水变为的水汽需要吸热，故的水的内能小于的水汽的内能。
16．见解析
【详解】
摩擦焊接是利用了分子引力的作用。当焊接的两个物体的接触面朝相反的方向高速旋转时，又施加上很大的压力，就可以使两接触面上大量分子间的距离达到或接近r0，从而使两个接触面瞬间焊接在一起。