1.4分子动能和分子势能基础巩固（word版含答案）

1.4分子动能和分子势能基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共14题）
1．下列说法正确的是
A．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．物体温度改变时，物体的分子平均动能不一定改变
D．1g100℃水的内能与1gl00℃水蒸气的内能相等
2．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
3．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙两分子间的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置，现将乙分子从a处由静止释放，那么在乙分子从a运动到d的过程中，乙分子加速度增大和两分子间势能也增大的阶段是（　　）
A．从a到b B．从b到c C．从b至d D．从c到d
4．如图所示为两分子系统的势能EP与两分子间距离r的关系曲线，下列说法正确的是（　　）
A．分子间的距离从r1开始，分子相互远离的过程中分子势能先增大后减小
B．当r等于r2时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
5．一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
6．分子甲和分子乙距离较远，设分子甲固定不动，分子乙逐渐向分子甲靠近，直到不能再靠近。在这一过程中( )
A．分子力总是对分子乙做正功
B．分子乙总是克服分子力做功
C．先是分子乙克服分子力做功，然后分子力对分子乙做功
D．先是分子力对分子乙做正功，然后分子乙克服分子力做功
7．下图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是
A．当r>r1时，随分子间距离的增大，分子力做正功
B．当r=r2时，分子间的作用力为零
C．当r=r1时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
8．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　）
A．温度相同的物体接触时不发生热传递
B．0 ℃的冰块熔化成0 ℃的水后，才开始有内能
C．扩散现象只能发生在气体与液体中
D．固体很难被压缩，说明分子间存在引力
9．关于物体的内能，下列叙述中正确的应是（　　）
A．温度高的物体比温度低的物体内能大
B．物体的内能不可能为零
C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同
D．物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都无关
10．关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零
B．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大但引力增大的更快，所以分子力表现为引力
C．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
D．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
11．下列有关热现象和内能的说法中正确的是（　　）
A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能增加
B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大
C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的
D．分子间引力和斥力相等时，分子势能最大
12．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
13．如图所示a，b两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离r的变化关系，两曲线交点的横坐标为r0则以下说法正确的是（　　）
A．当r等于r0时，分子势能一定为零
B．当r大于r0时，分子力随r增大而一直增大
C．当r大于r0时，分子势能随r增大而逐渐增大
D．当r小于r0时，分子势能随r减小而逐渐减小
14．关于物体的内能，下列叙述中不正确的是（　　）
A．温度高的物体比温度低的物体内能大
B．物体的内能不可能为零
C．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同
D．物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关
二、填空题（共4题）
15．宇航员王亚萍太空授课呈现了标准水球，这是由于水的表面张力引起的。在水球表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为引力。如图，所示，A位置固定一个水分子甲，若水分子乙放在C位置，其所受分子力恰为零，则将水分子乙放在如图______之间（填“AC”或“BC”），其分子力表现为引力。若空间两个分子间距从无限远逐渐变小，直到小于r0，则分子势能变化的趋势是______。
16．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）
17．100℃的水的分子平均动能_____100℃的水蒸气的分子平均动能；100℃的水的内能_____100℃相同质量的水蒸气的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
18．一定质量的某种理想气体，______保持不变时，分子的平均动能是一定的．体积减小时，分子的数密度______ （填“增大”或“减小”），单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就______（填“增大”或“减小”）．
三、综合题（共4题）
19．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。
20．根据你的认识，对机械能和内能这两种形式的能作一比较。
21．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，若规定无限远处分子势能为零，则：
(1)乙分子在何处的势能最小？是正值还是负值？
(2)乙分子的运动范围多大？
(3)在乙分子运动的哪个范围内分子力和分子势能随距离的减小都增加？
22．分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图象中表现出来，就图象回答：
（1）从图中看到分子间距离在r0处分子势能最小，试说明理由．
（2）图中分子势能为零的点选在什么位置？在这种情况下分子势能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，对吗？
（3）如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？
参考答案
1．A
【详解】
A．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致,分子直径的数量级是，故A正确；
B．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，故B错误；
C．温度为分子平均动能的村志，即温度改变分子平均动能一定改变，故C错误；
D．100℃水变成100℃水蒸气要吸热，所以内能增大，即1g100℃水的内能比1gl00℃水蒸气的内能小，故D错误．
故选Ａ．
2．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。
3．D
【详解】
A．乙分子由a到b一直受引力，分子力增大，乙分子加速度增大，分子力做正功，分子势能减小，故A错误；
B．从b到c分子力逐渐变小，乙分子加速度减小，但仍为引力，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；
C．从b到d分子力先减小后增大，分子力先是引力后是斥力，分子力先做正功后做负功，分子势能先减少后增大，故C错误；
D．从c到d分子力是斥力，增大，乙分子加速度增大，分子力做负功，分子势能增大，故D正确；
故选D。
4．C
【详解】
当分子间距为r2时分子势能最小，此时分子力表现为零，当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力；在r由r1变到r2的过程中，分子力表现为斥力，分子力做正功；当分子间的距离从r1开始，分子相互远离的过程中分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大；则选项ABD错误，C正确。
故选C。
5．B
【详解】
AB．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块，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；
CD．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势能与动能的总和，所以乙醚的内能增加，故CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
开始时由于两分子之间的距离大于r0，因此分子力为引力当相互靠近时分子力做正功，分子势能减少；当分子间距小于r0，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，分子势能增加，故选D。
7．B
【详解】
AD．当r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，因此分子间作用力做正功；当r大于r2随距离增大的过程中，分子力为引力，因此分子间作用力做负功，故AD错误；
BC．由图可知r=r2，分子间的作用力为零，故B正确，C错误；
故选B．
8．A
【详解】
A．发生热传递的条件是有温度差，温度相同的物体接触时不发生热传递，故A正确；
B．一切物体在任何情况下都有内能，所以0℃的冰块也有内能，故B错误；
C．一切气体、液体和固体都能发生扩散现象，故C错误；
D．固体很难被压缩，说明分子间存在斥力，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
A．温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能大小，故A错误；
B．由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能不可能为零，故B正确；
C．内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，故C错误；
D．物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．某种物体的温度是0℃，不是物体中分子的平均动能为零，而分子做永不停息的无规则热运动，温度是分子平均动能的标志，故A错误；
B．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，所以分子力表现为引力，故B错误；
C．花粉是由花粉颗粒组成的，布朗运动是花粉颗粒的运动，不是花粉分子的热运动，是液体分子的热运动的反映，故C错误；
D．温度从微观角度看表示了大量分子无规则运动的剧烈程度，物体温度升高时，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多；分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大，故D正确；
故选D。
11．C
【详解】
A．把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温度不变，物体内能不变，选项A错误；
B．物体的内能与物体做什么性质的运动没有直接关系，选项B错误；
C．电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，选项C正确；
D．根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于r0时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r0增大还是减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子间距离等于r0时分子势能最小，选项D错误。
故选C。
12．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。
13．C
【详解】
A．因零势能面是人为规定的，故当r等于r0时，分子势能最小，但不一定为零，故A错误；
B．当r大于r0时，分子间距离增大时，分子力减小，故B错误；
C．当r大于r0时，分子间作用力为吸引力；当距离增大时，分子力做负功；故分子势能随r增大而逐渐增大，故C正确；
D．当r小于r0时，分子力为斥力；当距离减小时，分子力做负功；故分子势能随r减小而增大，故D错误。
故选C。
14．A
【详解】
A．温度是分子平均动能的标志，温度高只能表明分子平均动能大，而总的分子动能还与分子数有关，另外内能包括分子动能和分子势能，分子势能与物体的体积有关，因此不能简单的说温度高的物体比温度低的物体内能大，物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都有关，A错误，D正确；
B．由于分子永不停息的做无规则运动，分子动能不可能为零，因此物体的内能不可能为零，B正确；
C．内能包括分子动能和分子势能，温度相同，分子的平均动能相同，但分子势能不一定相同，因此内能有可能不同，比如0℃的冰融化成0℃的水，内能增加，C正确。
故不正确的选A。
15．BC 先减小再增大
【详解】
[1]依题意，水分子乙放在C位置，其所受分子力恰为零，当两分子距离大于r0，即将水分子乙放在如图BC之间，其分子力表现为引力。
[2]若空间两个分子间距从无限远逐渐变小，直到等于r0，分子力做正功，分子势能减小。当分子间距小于r0后再继续减小，分子力做负功，分子势能增加。故分子势能变化的趋势是先减小再增大。
16．汽化 液化
【详解】
[1]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；
[2]气态氨上升过程中受冷，由气态变为了液态，这是液化现象。
17．等于 小于
【分析】
温度是分子平均动能的标志，只要温度相同，分子的平均动能就相同，内能除了与温度有关外，还与物体所处的形态有关．
【详解】
温度是分子平均动能的标志，所以100℃的水的分子平均动能 等于100℃的水蒸气的分子平均动能；同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100℃的水的内能 小于100℃相同质量的水蒸气的内能．
答案为：等于，小于．
18．温度 增大 增大
19．
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。
20．
内能和机械能是两种不同形式的能，它们的含义是不相同的。机械能是由物体的整体运动的状态和相对于地面的位置等所决定的。而内能是由物体内分子的热运动和分子间的相对位置所决定的。内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和，一切物体都具有内能，但是一个物体不一定具有机械能。
21．(1)c点，为负值；(2)运动范围在ad之间；(3)cd范围内
【详解】
(1)由于乙分子由静止开始，在ac间一直受到甲分子的引力而做加速运动，引力做正功，分子势能一直在减小，到达c点时所受分子力为零，加速度为零，速度最大，动能最大，分子势能最小（为负值）。
(2)由于惯性，到达c点后乙分子继续向甲分子靠近，由于分子力为斥力，故乙分子做减速运动，直到速度为零，设到达d点后返回，故乙分子运动范围在ad之间。
(3)在分子力表现为斥力的那一段cd上，随分子间距的减小，乙分子克服斥力做功，分子力、分子势能随间距的减小一直增加。
22．(1)在r0处分子势能最小；(2) 分子势能可以大于零，也可以小于零，还可以等于零；(3) 在r≠r0时，分子势能将大于零，但随分子间距离的变化规律不变
【详解】
(1)当分子间距离时分子力为零，当分子间距离小于时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大，如果分子间距大于时，分子间的相互作用力表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间的距离增大而增大．
从以上两种情况综合分析，分子间距离以为基准，分子间距离不论减小或增大，分子势能都增大，所以说在处分子势能最小．
(2)由图可知，选两个分子相距无穷远时分子势能为零，时分子势能最低且小于零，故在这种情况下，分子势能可以大于零，也可以小于零，还可以等于零．
(3)若选时，分子势能为零，则 图象为：
故可知在时，分子势能将大于零，但随分子间距离的变化规律不变．