1.4分子动能和分子势能 课时提升练-2021—2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word含答案）

1.4分子动能和分子势能 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　）
A．在处分子力表现为相互作用的引力
B．在处分子力表现为相互作用的斥力
C．从到分子势能先减小后增大
D．从到分子势能先增大后减小
2．从微观的角度来看，一杯水是由大量水分子组成的，下列说法中正确的是（　　）
A．当这杯水静止时，水分子也处于静止状态
B．水的温度越高，水分子的平均动能越大
C．每个水分子都在运动，且速度大小相等
D．这些水分子的动能总和就是这杯水的动能
3．有甲、乙两分子，甲分子固定在坐标原点，乙分子只在相互间分子力作用下，由远处沿轴向甲靠近，两分子的分子势能与两分子间距离的关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是（　　）
A．乙分子在点时处于平衡状态
B．乙分子在点时加速度为0
C．乙分子由到的过程中分子力做正功
D．乙分子由到过程中分子势能一直减小
4．一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
5．两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r力的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。下列说法中正确的是（　　）
①时，分子力合力为零 ②时，分子势能为零
③阶段，分子动能增大，势能减小 ④阶段，斥力增大，引力减小
⑤分子动能和分子势能之和在整个过程中变小。
A．①③ B．②④ C．①②④ D．②③⑤
6．已知分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，其中分子间距离分别为A、B、C时，对应的势能如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．B点处对应分子间的引力和斥力为零
B．分子间距离由B变化到C，分子力一定一直在变大
C．A、B、C三位置最能反映荷叶上小水滴表面层中水分子间势能Ep的是图中C位置
D．分子间距离由A变化到C，分子势能先变大后变小
7．分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，时，。分子间势能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能______（填“减小”“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能______（填“减小”“不变”或“增大”）在间距等于r1处，势能______（填“大于”“等于”或“小于”）零，对应填空正确的选项是（　　）
A．减小、不变、大于
B．减小、减小、小于
C．增大、减小、小于
D．减小、增大、小于
8．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
9．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
10．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
11．关于分子动理论的基本观点中，下列说法正确的是（　　）
A．分子之间同时存在着引力和斥力，引力增大时，斥力减小
B．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显
C．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
D．随着分子间的距离增大，分子势能一定增大
12．两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
13．关于机械能和内能，下列说法中错误的是（　　）
A．物体的内能损失时，必然导致其机械能的减小
B．物体的机械能损失时，其内能可能增大
C．物体内能增大时，机械能不一定增大
D．机械能和内能不能互相转化
14．关于分子间的相互作用力，以下说法中正确的是（　　）
A．当分子间的距离r=r0时，分子力为零，分子势能最小
B．当分子间的距离r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力
C．当分子间的距离rD．当分子间的距离r>10-9 m时，分子间的作用力可以忽略不计，分子势能最小
15．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．分子力先增大，后一直减小
B．分子力先做正功，后做负功
C．分子动能先增大，后减小
D．分子势能先增大，后减小
E.分子势能和动能之和不变
二、解答题
16．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的函数图像如图所示。若质量为m＝1×10－26 kg的乙分子从r3（r3＝12d，d为分子直径）处以v＝100 m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来，仅在分子力作用下，则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大（选无穷远处分子势能为零）？
17．根据你的认识，对机械能和内能这两种形式的能作一比较。
参考答案
1．C
【详解】
A．在处分子力的相互作用力为零，故A错误；
B．在处分子力表现为相互作用的引力，故B错误；
CD．从到的过程中，分子作用力的合力先为引力，后为斥力，所以分子作用力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，故C正确，D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．分子永不停息地做无规则运动，故这杯水静止时，水分子也不可能都处于静止状态，A错误。
B．给水加热时，水吸收热量，温度升高，则内能增加，水分子的热运动变激烈，水分子的平均动能变大，B正确。
C．分子的运动是无规则的，速度大小不一定都相等，C错误。
D．动能是运动的物体所具有的能，与分子热运动无关，所以水分子的动能与这杯水的动能无关，D错误。
故选B。
3．B
【详解】
AB．乙分子在P点时，势能最小，分子引力和斥力相等，合力为零，加速度为零，处于平衡状态，A错误，B正确；
CD．乙分子由到的过程中分子力一直做负功，分子势能一直增加，CD错误。
故选B。
4．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。
5．A
【详解】
由图像知时，分子引力和斥力大小相等，所以分子力合力为零，①正确；
由于分子势能的零势能面是人为确定的，故时，分子势能不一定为零，②错误；
为分子间的平衡距离，时，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，③正确；
阶段斥力和引力都随r的减小而增大，只是斥力增加的更快，分子间的作用力表现为斥力，④错误；
由于没有外力做功，故分子动能和势能之和在整个过程中不变，⑤错误。
故选A。
6．C
【详解】
A． B点处对应分子势能最小，此时分子力表现为零，分子间的引力和斥力相等，A错误；
B．在B点处分子力表现为零，分子间距离由B变化到C，分子力可能先增大后减小，B错误；
C．在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力；B点表示平衡位置，故表现为引力的位置只能为C点，即能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中C位置，C正确；
D．由图可知，分子间距离由A变化到C，分子势能先变小后变大，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
在两分子间距减小到r2的过程中，分子力做正功，则分子势能减小；在间距由r2减小到r1的过程中，分子力仍表现为引力，分子力做正功，分子势能减小；因规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，则在间距等于r1处，势能小于零。
故选B。
8．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。
9．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。
10．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。
11．C
【详解】
A．分子之间同时存在着引力和斥力，当分子间距减小时，引力增大，斥力也增大，选项A错误；
B．悬浮在液体中的微粒越小，布朗运动就越明显，选项B错误；
C．当分子间的引力和斥力平衡时，分子力表现为零，此时分子势能最小，选项C正确；
D．当分子力表现为斥力时，随着分子间的距离增大，分子力做正功，则分子势能减小，选项D错误。
故选C。
12．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。
13．AD
【详解】
ABC．内能和机械能之间没有必然的联系，二者无必然数量关系，故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意；
D．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能，故D错误，符合题意。
故选AD。
14．AC
【详解】
A．当分子间的距离为r0时，引力等于斥力，分子力为零，分子势能最小，A正确；
B．当分子间的距离r>r0时，随着距离的增大，分子间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子力表现为引力，B错误；
C．当分子间的距离rD．当分子间的距离r>10-9 m时，分子间的作用力可以忽略不计，但分子势能不是最小，D错误。
故选AC。
15．BCE
【详解】
A．由分子动理论的知识，当两个分子相互靠近，直至不能靠近的过程中，分子力先是引力且先增大后减小，之后为分子斥力，一直增大，故A错误；
BCD．分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小再增大，分子动能先增大后减小，故BC正确，D错误；
E．因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，故E正确。
故选BCE。
16．5×10－23J
【详解】
在乙分子靠近甲分子的过程中，分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小，后增大。动能和势能之和不变，又因为无穷远处分子势能为零，当时分子力为零，分子势能可认为为零，所以当速度为零时，分子势能最大，即
。
17．见解析
【详解】
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。