1.4分子动能和分子势能 同步练习4（Word版含答案）

1.4分子动能和分子势能 精选练习4（解析版）
一、选择题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．若两个分子只受到它们间的分子作用力，在两分子间距离增大的过程中，分子势能定增大
B．用表示阿伏伽德罗常数，表示铜的摩尔质量，表示铜的密度，那么一个铜原子所占空间的体积可表示为
C．布朗运动就是液体分子的运动
D．容器中的气体对器壁的压强是由气体分子间有排斥力而产生
2．下列说法中正确的是（　　）
A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大
B．物体的机械能为零时内能也为零
C．物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小
D．气体体积增大时气体分子势能一定增大
3．当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大，则（ ）
A．分子力一定减小 B．分子力一定增大
C．分子势能一定减小 D．分子势能一定增大
4．一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下速率分布情况如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．实线对应的氧气温度为0℃
B．虚线对应的氧气分子平均动能较小
C．温度降低，曲线峰值向右移动
D．从图可以得到任意速率区间的氧气分子数
5．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
6．一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下速率分布情况如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．实线对应的氧气温度为0℃
B．虚线对应的氧气分子平均动能较小
C．温度降低，曲线峰值向右移动
D．从图可以得到任意速率区间的氧气分子数
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．分子间同时存在着引力和斥力
B．气体扩散的快慢与温度无关
C．分子势能总是随分子间距增大而增大
D．布朗运动是液体分子的无规则运动
9．两分子之间的分子力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．甲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．两分子在相互靠近的过程中，在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，分子势能减小
D．两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
10．关于物体的内能，以下说法正确的是（　　）
A．不同物体，温度相等，内能也相等
B．所有分子的势能增大，内能也增大
C．做功和热传递都能改变物体的内能，但二者本质不同
D．只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体内能一定相等
11．关于分子的热运动，下列说法正确的是（　　）
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了固体分子运动的无规则性
B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先增大后减小
C．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
D．分子势能随着分子间距离的增大，逐渐增大
12．当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大，则（ ）
A．分子力一定减小 B．分子力一定增大
C．分子势能一定减小 D．分子势能一定增大
13．关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A．若仅知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，则不能算出氮气分子的体积
B．温度越高，分子热运动越缓慢
C．相同质量的水和冰在0℃时，内能一定相等
D．当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子势能越大
E.两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力的变化总是比斥力的变化慢
14．分子势能E，与分子间距离r的关系图线如图中曲线所示，曲线与横轴交点为r1，曲线最低点对应横坐标为r2（取无限远处分子势能Ep= 0）。下列说法正确的是（　　）
A．分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小
B．当r=r1时，分子势能为零，分子间作用力最小
C．当rD．当r>r2时，随着分子间距离r增大，分子力可能先做正功后做负功
E.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离减小而增大
15．以下说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能一定大
B．多晶体物理性质表现为各向异性
C．热量可能从内能小的物体传递到内能大的物体
D．布朗运动说明分子永不停息地做无规则运动
E.固体很难被压缩是因为分子之间存在斥力的作用
二、解答题
16．当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，分子势能如何变化？
17．如图甲所示，a、b为某种物质的两个分子，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上），以a为原点，沿两分子连线建立x轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离x的F—x关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k，当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时：
(1)弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律，请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解。说明在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式；
(2)推导两分子间距为x（xr0）时，两分子间分子势能EP的表达式；当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时，热运动加剧，A同学认为分子振动范围变大，B同学认为分子振动频率变大，哪位同学的观点正确？
参考答案
1．B
【详解】
A．当时，分子力表现为斥力，在两分子间距离增大时，斥力做正功，分子势能减小；当时，分子力表现为引力，在两分子间距离增大时，引力做负功，分子势能增大，A错误；
B．用表示阿伏伽德罗常数，表示铜的摩尔质量，表示铜的密度，表示摩尔体积，那么一个铜原子所占空间的体积可表示为
B正确；
C．布朗运动就是固体颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，C错误；
D．容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子频繁撞击容器壁产生的，气体分子间几乎不存在作用力，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．物体的机械能和内能是两个完全不同的概念。物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定。选项A错误；
B．分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），故物体的内能不可能为零，而物体的机械能可能为零，选项B错误；
C．物体温度不变、体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，例如0℃的冰变成0℃的水，温度相同，分子平均动能相同，但由于吸热内能变大，则分子势能将增大，选项C错误；
D．由于气体分子间距离一定大于r0，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，选项D正确。
故选D。
3．D
【详解】
如图所示为分子引力，分子斥力，分子力随分子间距离变化的关系图线，由此可见当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大分子力可能增大。可能减少；此过程中分子力做负功，因此分子势能一定增加。
故选D。
4．B
【详解】
AB．温度越高，分子平均动能越大，速率大的分子比例越高，所以实线对应的氧气温度为100℃，虚线对应的氧气温度为0℃，后者分子平均动能较小，故A错误，B正确；
C．温度降低，分子平均动能减小，曲线峰值向低速率区间移动，即向左移动，故C错误；
D．从图只能得到任意速率区间的氧气占总分子数的百分比，由于不知道总分子数，所以不能得到任意速率区间的氧气分子数，故D错误。
故选B。
5．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。
6．B
【详解】
AB．温度越高，分子平均动能越大，速率大的分子比例越高，所以实线对应的氧气温度为100℃，虚线对应的氧气温度为0℃，后者分子平均动能较小，故A错误，B正确；
C．温度降低，分子平均动能减小，曲线峰值向低速率区间移动，即向左移动，故C错误；
D．从图只能得到任意速率区间的氧气占总分子数的百分比，由于不知道总分子数，所以不能得到任意速率区间的氧气分子数，故D错误。
故选B。
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．分子间同时存在着引力和斥力，对外表现的是引力和斥力的合力，A正确；
B．温度越高，分子运动的越剧烈，扩散的越快，因此气体扩散的快慢与温度有关，B错误；
C．当时，分子力表现为斥力，当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小；当时，分子力表现为引力，当分子间距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，C错误；
D．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，D错误。
故选A。
9．C
【详解】
AB．在r=r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故AB错误；
C．在r>r0阶段，分子力表现为引力，两分子在相互靠近的过程中，分子力F做正功，分子动能增大，分子势能减小，故C正确；
D．由图甲可知，两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先增大后一直减小，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．不同物体，温度相同，内能不一定相同，还与两物体的摩尔数、体积有关。故A错误。
B．物体所有分子的势能增大，物体内能不一定增大，还要看分子动能的变化，分子的平均动能取决于温度，故B错误；
C．做功和热传递都能改变物体的内能，但两者的本质不同，做功是内能与其他形式的能之间的相互转化，而热传递是物体间内能的转移。故C正确；
D．两物体的质量、温度和体积均相等，它们的内能却不一定相同，还与分子总数有关。故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性，故A错误；
B．当分子间距离为r0时，分子间作用力最小，当分子间距离从r0处增大时，分子力先增大后减小，故B错误；
C．分子之间存在间隙，在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素，故C正确；
D．当分子间距小于r0时，分子力表现为斥力，随着分子间距离的增大，分子力做正功，分子势能减小，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】
如图所示为分子引力，分子斥力，分子力随分子间距离变化的关系图线，由此可见当分子间的作用力表现为引力时，若分子间距离增大分子力可能增大。可能减少；此过程中分子力做负功，因此分子势能一定增加。
故选D。
13．ADE
【详解】
A．若仅知道氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，只能算出每个氮气分子占据的空间，不能算出氮气分子的体积，故A正确；
B．温度越高，分子热运动越剧烈，故B错误；
C．相同质量的水和冰在0℃时，虽然温度没有变化，但融化是一个吸热的过程，吸收热量用于增加分子的势能，故水的内能大于冰的内能，故C错误；
D．当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分力力做负功，分子势能越大，故D正确；
E．两个分子间的距离小于，她们之间既有引力也有斥力，而斥力大于引力，分子力表现为斥力，当分子间距离等于，斥力等于引力，合力为0，当分子间距离大于时，斥力小于引力，表现为引力，故两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力的变化总是比斥力的变化慢，故E正确。
故选ADE。
14．AE
【详解】
A．分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，故A正确；
B．当r=r2时，分子间作用力为零，分子势能最小，故B错误；
C．当rD．当r>r2时，分子间作用力表现为引力，随着分子间距离r增大，分子间作用力做负功，分子势能增加，故D错误；
E．当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小，分子间作用力做负功，分子势能增大，故E正确；
故选AE。
15．CDE
【详解】
A．物体内能与温度体积和摩尔数有关，温度越高，分子平均动能越大，如果分子数少，内能也小，故A错误；
B．多晶体物理性质表现为各向同性，故B错误；
C．热量是从高温物体传向低温物体，物体内能与温度体积和摩尔数有关，高温物体的内能可能小，故C正确；
D．布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的，反应了液体分子的无规则运动，故D正确；
E．因为分子间存在斥力，阻止物体分子相互靠近，导致固体很难被压缩，故E正确；
故选CDE。
16．分子势能先减小后增大
【详解】
略
17．(1)见解析，简谐振动；(2)，，A同学正确。
【详解】
(1)弹力时分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏离r0的距离成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围。在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式时简谐运动。
(2)在F—x图中，当x≥r0时图线与x轴所围成的面积表示弹力F做的功，则在游客位移从r0变为x的过程中，弹力做功为
所以弹性绳的弹性势能为
当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0，以此位置为起点，当b分子的动能全部转化为分子势能时即为最远点，所以有
可得
根据简谐振动的对称性可知振动范围为
当温度小范围升高时，热运动加剧，Ek0增大，则振动范围增大，频率不变，故A同学正确。