1.4分子动能和分子势能 课后练习（word版含答案）

1.4分子动能和分子势能
一、选择题（共15题）
1．以下关于分子动理论的说法中不正确的是(　　)
A．物质是由大量分子组成的
B．－2 ℃时水已经结为冰，部分水分子已经停止了热运动
C．分子势能随分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小
2．一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．分子引力减小，分子斥力减小 B．分子势能减小
C．乙醚的内能不变 D．分子间作用力增大
3．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．在10r0（r0为分子间作用力为零的间距，其值为10－10m）距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力
B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
C．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小
D．分子间距离越大，分子间的斥力越大
4．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能一定大
B．外界对物体做功，物体内能一定增加
C．当分子间的距离增大时，分子间的作用力就一直减小
D．悬浮微粒的布朗运动可以间接地反映液体分子运动的无规则性
5．根据分子动理论，分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，以及具有分子势能．当分子间距离减小时，下列说法正确的是：
A．分子间引力一定增大
B．分子间斥力一定减小
C．分子势能一定增大
D．引力和斥力的合力一定增大
6．分子具有与分子间距离有关的势能，这种势能叫做分子势能关于分子势能下列说法中正确的是　　
A．分子间作用力做负功，分子势能一定减少
B．分子间作用力做正功，分子势能一定减少
C．分子间距离增大时，分子势能一定增加
D．分子间距离减小时，分子势能一定增加
7．根据分子动理论，物质分子间距离为r0时分子所受到的引力与斥力相等，以下关于分子力和分子势能的说法正确的是（　　）
A．分子间距离小于r0时，分子间距离减小，分子力减小
B．分子间距离大于r0时，分子间距离增大，分子力一直增大
C．当分子间距离为r0时，分子具有最大势能，距离增大或减小时势能都减小
D．当分子间距离为r0时，分子具有最小势能，距离增大或减小时势能都增大
8．下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是（ ）
A．分子间距离减小时分子势能一定减小
B．温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈
C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关
D．非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性
9．关于分子动理论，下列说法正确的有（　　）
A．在油膜法估测分子直径的实验中，为了计算的方便，可以取1毫升的油酸酒精混合溶液滴入水槽
B．布朗运动不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性
C．压缩气体时，体积越小，越难压缩，说明气体分子间存在着斥力
D．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随距离的增大而减少
10．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．当一个物体加速运动时，其内能一定增加
B．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而先减小后增大
C．悬浮在液体中的颗粒越小，小颗粒受到各个方向液体分子的冲击力就越不平衡，布朗运动就越明显
D．物体内热运动速率大的分子数占总分子数的比例与温度无关
11．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处静止释放，则（　　）
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加
12．根据分子动理论，物质分子之间的距离为时，分子所受的斥力和引力相等，以下关于分子力和分子势能的说法正确的是（　　）
A．两分子间的距离大于时，分子间的引力小于分子斥力
B．两分子间的距离小于时，分子间的引力大于分子斥力
C．两分子之间的距离等于时，两分子间的分子势能最小
D．两分子之间的距离等于时，两分子间的分子势能一定为零
13．有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的物体，温度不变，物体的内能不变
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈
C．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和
D．当物体的体积增大时，内能一定增大
14．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是由于液体内各个部分的温度不同引起的
B．分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小
C．物体的温度升高时，分子的平均动能和物体的内能一定都增大
D．根据阿伏伽德罗常数、气体的密度和摩尔质量，可以估算分子间的平均距离
15．分子力与分子间距离的关系图像如图（a）所示，图中r0为分子斥力和引力平衡时两个分子间的距离；分子势能与分子间距离的关系图像如图（b）所示，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0。结合图像判断下列说法正确的是（ ）
A．r1=r0
B．r2=r0
C．在图（b）中r>r2的范围内，r=r3处图像切线的斜率最大
D．分子间距离从无限远减小到r0的过程中，分子间作用力为引力且先增大后减小，分子势能先减小后增大
E．分子间距离从r2减小到r1的过程中，分子间作用力为斥力，分子势能增大
二、填空题
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．甲分子固定在坐标原点O，乙分子只在两分子间的作用力作用下，沿x轴方向靠近甲分子，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示。当乙分子运动到P点处时，乙分子所受的分子力____________(填“为零”或“最大”)，乙分子从P点向Q点运动的过程，乙分子的加速度大小____________ (填“减小”“不变”或“增大”)，加速度方向沿x轴____________(填“正”或“负”)方向
18．如图所示，压紧的铅块甲和乙“粘”在一起，接触面铅分子间相互作用总体上表现为_____________，分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，能总体上反映接触面铅块分子Ep的是图中________（选填“A”“B”或“C”）的位置。
19．物体的内能是指物体里所有分子的______和______的总和。一定质量物体的内能大小跟物体的______和______有关。
三、综合题
20．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？
21．在研究物理学问题时，为了更好地揭示和理解物理现象背后的规律，我们需要对研究对象进行一定的概括和抽象，抓住主要矛盾、忽略次要因素，建构物理模型。谐振子模型是物理学中在研究振动问题时所涉及的一个重要模型。
（1） 如图1所示，在光滑水平面上两个物块A与B由弹簧连接（弹簧与A、B不分开）构成一个谐振子。初始时弹簧被压缩，同时释放A、B，此后A的v-t图像如图2所示（规定向右为正方向）。已知mA=0.1kg，mB=0.2kg，弹簧质量不计。
a. 在图2中画出B物块的v-t图像；
b. 求初始时弹簧的弹性势能Ep。
（2）双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时，这一系统可近似看作谐振子，其运动规律与（1）的情境相似。已知，两原子之间的势能EP随距离r变化的规律如图4所示，在r=r0点附近EP随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。假设原子A固定不动，原子B振动的范围为，其中a远小于r0，请画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线，并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值。
22．有人说：“在高速列车的速度由小变大的过程中，列车上所有物体的动能都在增大，组成这些物体的分子的平均动能也在增大。既然温度是分子平均动能的标志，因此在这个过程中列车上物体的温度是在升高的，只是升高得并不大，我们感觉不到而已。”你说对吗？为什么？
23．如图1所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立r轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能与它们之间距离r的关系图线如图2所示。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）。当两分子间距离为时，b分子的动能为（）。
(1)求a、b分子间的最大势能；
(2)并利用图2，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围；
(3)若某固体由大量这种分子组成，当温度升高时，物体体积膨胀。试结合图2所示的关系图线，分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A、物质是由大量分子组成的，故A正确；
B、-2℃时水已经结为冰，虽然水分子热运动剧烈程度降低，但不会停止热运动，故B错误；
C、分子势能随分子间距离的增大（当r＜r0），先减小，（当r＞r0）后增大，故C正确；
D、分子间的引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小，故D正确．
点睛：物质是由大量分子组成的，分子永不停息的做无规则的热运动，分子间存在相互作用的引力和斥力，并且引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小，在分子间距离变化过程中，伴随分子力做正或负功，分子势能会减小或增大．
2．A
【详解】
A. 乙醚液体蒸发过程，分子间的距离变大，分子间的引力和斥力都会减小，故A正确；
B. 蒸发过程中乙醚分子要克服分子间的引力做功，分子势能增加，故B错误；
C. 一定质量的乙醚液体全部蒸发，变为同温度的乙醚气体过程中，要从外界吸收热量，由于温度不变，故分子平均动能不变，而蒸发过程中乙醚分子要克服分子间的引力做功，分子势能增加，故内能增加，故C错误；
D. 由于乙醚液体蒸发过程，分子间的距离变大，分子之间的作用力从0开始，先增大后减小，故D错误。
故选：A。
3．A
【详解】
A．分子间同时存在引力和斥力，在平衡距离以内表现为斥力，在平衡距离以外表现为引力，在10r0距离范围内，分子间总存在着相互作用的引力，A正确；
BC．设分子平衡距离为r0，分子距离为r，当r>r0，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当rD．分子间距离越大，分子间的斥力越小，D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．物体的内能与温度、体积、物质的量等多种因素有关，故A错误；
B．外界对物体做功，若物体同时放热，则物体内能不一定增加，故B错误；
C．当分子间的距离增加时，分子间引力和斥力都减小，但作用力不一定一直减小，故C错误；
D．悬浮微粒的布朗运动可以间接地反映液体分子运动的无规则性，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】
试题分析:分子之间引力和斥力随着分子之间距离的变化关系是相同的，均随着距离增大而减小，随着距离的减小而增大，故A正确，B错误；由于不知开始时分子之间距离与r0的关系，因此不能确定随着分子间距离减小分子势能与分子力的变化情况，故C、D错误．
6．B
【详解】
分子力做正功，分子的动能增加，分子的势能减少，分子力做负功，分子动能减少，分子势能增加，A错误，B正确；在平衡位置以内，分子间距离增大时，分子势能减少，C错误；在平衡位置以外，分子间距离减小时，分子势能减少，D错误．故选B.
7．D
【详解】
r＜r0，分子力表现为斥力，当r减小，分子力增大．故A错误；r＞r0，分子力表现为引力，当r的距离增大，分子力先增大后减小．故B错误；r＞r0，分子力表现为引力，r＜r0，分子力表现为斥力，当r从无穷大开始减小，分子力做正功，分子势能减小，当r减小到r0继续减小，分子力做负功，分子势能增加，所以在r0处有最小势能．在r＞r0时，r越大，分子势能越大，在r＜r0时，r越大，分子势能越小．故C错误，D正确．故选D．
8．B
【详解】
A.由图知，当分子间距离小于r0时，分子势能随分子间距离的减小而增大，所以A错误；
B.由分子热运动理论知，温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈，所以B正确；
C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故C错误；
D.非晶体是各向同性的，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．在油膜法估测分子直径的实验中，先稀释后用累积法测量出n滴的油酸酒精混合溶液，然后取一滴，滴入水槽，不可以取1毫升的油酸酒精混合溶液滴入水槽，因为那样子体积太大，在水面形成的油膜不是单分子油膜，所以A错误；
B．布朗运动不是分子的运动，但间接地反映了液体分子运动的无规则性，所以B正确；
C．压缩气体时，体积越小，越难压缩，是由于气体的压强增大，所以C错误；
D．当分子间作用力表现为引力时，分子距离增大时，分子力做负功，则分子势能随距离的增大而增大，所以D错误；
故选B。
10．C
【详解】
A．物体宏观的动能和微观的内能没有没有必然的联系，因此宏观的动能增加，内能的变化不能确定。所以A错误；
B．当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小时，分子力做负功；故分子势能随分子间距离的减小而增大，所以B错误；
C．悬浮在液体中的颗粒越小，各个方向的液体分子对颗粒冲力的平均效果互相不平衡，布朗运动就越明显，所以C正确；
D．根据麦克斯韦统计规律可知，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故D错误。
故选C。
11．B
【详解】
AB．从a到c分子间的作用力都表现为引力，所以从a运动到c分子做加速运动，到达c时速度最大，故A错误，B正确；
C．从a到b分子间引力做正功，所以分子势能减小，故C错误；
D．从b到c过程中，分子间的引力做正功，分子势能减小，从c到d分子间斥力做负功，分子势能增加，故D错误。
故选B。
12．C
【详解】
A．随着距离的增大，分子引力和斥力都减小，但斥力减小快，当分子间距离，分子力表现为引力，分子间引力大于分子斥力，选项A错误；
B．当分子间距离相反，分子力表现为斥力，分子间的引力小于分子斥力，选项B错误；
C．当分子间距离，分子力表现为引力，当r减小时，分子引力做正功，分子势能减小；当，分子力表现为斥力，分子间距离越小时，分子斥力做负功，分子势能增大，所以当分子间距离等于时，两分子间的分子势能最小，选项C正确；
D．因为分子势能的大小与零势能的选取有关，所以两分子之间的距离等于时，两分子间的分子势能最小，但不一定为零，选项D错误。
故选C。
13．BC
【详解】
AD．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，宏观上与物体的温度、体积及物质的量有关，故AD错误；
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，故B正确；
C．物体的内能就是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，故C正确。
故选BC。
14．BD
【详解】
A．布朗运动是液体内微粒的无规则运动，是由液体分子的无规则运动引起的，A错误；
B．分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，B正确；
C．物体的温度升高时，分子的平均动能增大，而内能还跟分子势能有关，故内能不一定增大，C错误；
D．根据阿伏伽德罗常数NA、气体的密度和摩尔质量M，由
可求得摩尔体积V，则每个分子所占据的空间体积
把每个分子所占据的空间体积看成立方体，可知分子间的平均距离为
故根据阿伏伽德罗常数、气体的密度和摩尔质量，可以估算分子间的平均距离，D正确。
故选BD。
15．BCE
【详解】
AB．由于分子势能与分子间距离的关系可知，当分子间的距离为r0时分子势能最大，所以A错误；B正确；
C．根据分子势能与分子间距离的关系图像图像的斜率表示分子力，由(a)图可知在r=r3处分子力最大，则在图（b）中r>r2的范围内，r=r3处图像切线的斜率最大，所以C正确；
D．分子间距离从无限远减小到r0的过程中，分子间作用力为引力且先增大后减小，分子力做正功，分子势能一直减小，所以D错误；
E．分子间距离从r2减小到r1的过程中，分子间作用力为斥力，分子势能增大，所以E正确；
故选BCE。
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． 为零 增大 正
【详解】
由图象可知，乙分子在点（）时，分子势能最小，此时分子处于平衡位置，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零；
乙分子在点（）时，分子间距离小于平衡距离，分子引力小与分子斥力，合力表现为斥力，乙分子从点向点运动的过程，分子作用力增大，根据牛顿第二定律得乙分子的加速度大小增大，加速度方向沿轴正方向。
18． 引力 C
【详解】
铅块之所以可以黏在一起，是因为铅块表面分子间达到了引力范围，合力变现为引力，所以图中应为C位置，大于平衡位置。
19． 动能 势能 温度 体积
【详解】
物体的内能是指物体里所有分子的动能和势能的总和。一定质量物体的内能大小跟物体的温度和体积有关。
20．(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。
21．（1）a；b. ；（2）；
【详解】
（1）a. 如答图2所示
b. 由图像可知，当时弹簧恢复到原长 ，根据动量守恒定律
可得，此时
根据机械能守恒定律
（2）原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图3所示
由题意可知，原子B处于r1=r0处时，系统的动能为最大值，设为Ek1，系统的势能为最小值，为
原子B处于r2=r0-a处时，系统的动能为0，系统的势能为最大值，为
根据能量守恒定律可得
解得
22．这种说法不对；见解析。
【详解】
这种说法不对，因为高速列车的速度由小变大的过程，物体的动能增大，是宏观物理量，温度是分子平均动能的标志，分子平均动能是微观物理量，所以列车的速度大但列车的分子平均动能不一定会增大，它们没有必然联系。如果列车由于空气摩擦力的做功，使内能增大而发热时，列车的平均动能才会增大。
23．(1)；(2)；(3)见解析
【详解】
(1)当b分子速度为零时，此时两分子间势能最大，根据能量守恒定律可有
(2)由图像可知，当两分子间势能为时，b分子对应和两个位置坐标，b分子的活动范围为
如图所示
(3)当物体温度升高时，分子在时的平均动能增大，分子的活动范围将增大，由可以看出，曲线两边不对称，当时曲线较陡，当时曲线较缓，导致分子的活动范围主要向方向偏移，从宏观来看物体的体积膨胀。
答案第1页，共2页