1.4分子动能和分子势能 同步练习(Word版含答案)

1.4、分子动能和分子势能
一、选择题（共16题）
1．下列说法中正确的是（　　）
A．布朗运动是指液体分子的无规则运动
B．物体对外做功，其内能一定减小
C．两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大
D．用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，说明气体分子间存在斥力
2．2021年3月15日，西起喀什，东至哈尔滨的广大地区陷入一片扬沙之中。这是近10年来影响我国最强的一次沙尘暴，给人们的生活带来了极大不便。假设一团沙尘暴中所含物质种类及每种物质质量均不变，关于这团沙尘暴，以下说法正确的是（　　）
A．该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体分子的无规则运动的动能和势能以及其它物质颗粒无规则运动的动能和势能的总和
B．沙尘暴中沙尘颗粒的分子之间存在着相互作用的引力和斥力
C．该沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到温度较高的黄淮地区，温度逐渐升高、风势逐渐减弱，则其内能逐渐减小
D．沙尘暴中的所有沙尘颗粒所做的无规则运动是布朗运动
3．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，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，设分子间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P点时加速度最大
B．乙分子在Q点时分子势能最小
C．乙分子在Q点时处于平衡状态
D．乙分子在P点时分子动能最大
4．下列关于分子力和分子势能的说法中正确的是（　　）
A．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
D．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
5．关于分子间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A．分子之间的斥力和引力同时存在
B．分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增加而增大
C．分子之间的距离减小时，分子力一直做正功
D．分子之间的距离增加时，分子势能一直减小
6．甲、乙两个分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能变化情况的下列说法，哪个是正确的(　　)
A．分子势能不断增大 B．分子势能不断减小
C．分子势能先增大后减小 D．分子势能先减小后增大
7．关于温度的概念，下述说法中正确的是(　　)
A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，则分子平均动能越大
B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大
C．当某物体的内能增加时，则该物体的温度一定升高
D．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大
8．下列说法正确的是（ ）
A．扩散和布朗运动都是分子的无规则热运动
B．水凝结成冰后，水分子的平均动能为零
C．随着分子间距离的减小，分子间引力和斥力都在增大
D．不计分子间的分子势能，温变和质量相同的氢气和氧气具有相同的内能
9．在下列说法中正确的是　（ ）
A．在分子间距离增大的过程中，分子间的作用力可能增加可能减小
B．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少
C．布朗运动说明悬浮在液体中花粉颗粒的分子在永不停息地做无规则的热运动
D．给自行车轮胎打气，越来越费力，主要是由于打气过程中分子间斥力逐渐增大，引力逐渐减小的缘故
10．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
11．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是指液体或气体分子所做的永不停息的无规则运动
B．一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射
C．当分子间的作用力表现为引力时，分子间的距离越小，分子势能越大
D．根据氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个氦气分子的体积
12．下列说法中正确的是（　　）
A．物体的内能变化时，它的温度一定发生变化
B．气体的体积增大时，分子势能一定增大
C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小
D．用阿伏伽德罗常数和某种气体的密度，就一定可以求出该种气体的分子质量
13．两分子间的分子势能Ep与分子间距离r的关系如图中曲线所示。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时分子势能为零，下列说法正确的是（　　）
A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能增加
B．在rC．在r=r0时，分子势能最小，动能最大
D．分子动能和势能之和在整个过程中越来越大
14．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是液体分子的无规则热运动
B．分子间同时存在着引力和斥力
C．物质的温度是它的分子热运动的平均动能的标志
D．分子势能随分子间距离增大而增大
15．下列说法中正确的是_____。
A．一定质量的理想气体吸收热量后温度不一定升高
B．质量相等的两种气体，温度相同时内能相同
C．布朗运动是液体分子的无规则运动
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能都随分子间距离的增大而减小
E．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的实际压强越接近同一温度时水的饱和汽压
16．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，物体内能不一定减小
D．质量、温度、体积都相等的物体的内能不一定相等
E．温度和质量都相同的氢气和氧气内能不相等
二、填空题
17．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，时分子间的作用力表现为斥力，时分子间的作用力表现为引力，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，则乙分子在___________处的动能最大；乙分子从b处运动到d处的过程中加速度的变化规律是___________。
18．分子力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与横轴交点的坐标为r0，两个相距较远r1的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不能再靠近。在r>r0阶段，分子加速度___________，（填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）分子势能___________。（填“增大”或“减小”）。
19．两个分子之间的距离由r＜r0开始向外移动，直至相距无限远的过程中：分子力的大小变化的情况是先________，后________，再________；分子力做功的情况是先做________功，后做________功；分子势能变化的情况是先________，后________．
20．新型冠状病毒2019-nCoV主要依靠呼吸道飞沫传播，在空气中含病毒飞沫微粒的运动取决于空气分子的不平衡碰撞，所以含病毒飞沫微粒所做的无规则运动属于___________运动；空气分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，r=r0时，F=0。相距较远的两个分子距离减小到r0的过程中，分子势能___________（填“先减小后增大”、“先增大后减少”、“一直增大”或“一直减少”）。
三、综合题
21．根据你的认识，对机械能和内能这两种形式的能作一比较。
22．自然界真是奇妙，微观世界的规律竟然与宏观运动规律存在相似之处．在长期的科学探索实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法，其中一种能量是势能，势能是有由于物体间存在相互作用而具有的、由物体间相对位置决定的能．如重力势能，弹性势能，分子势能和电势能等．
（1）可以认为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同，k为其劲度系数，l0为弹性绳的原长．
a．游客相对蹦极平台的位移为x，弹性绳对游客的弹力为F，取竖直向下为正方向，请在图中画出F随x变化的示意图，并借助F-x图像推导当游客位移为x（x>l0）时，弹性绳弹性势能EP的表达式；
b．已知l0=10m，k=100N/m，蹦极平台与地面间的距离D=55m．取重力加速度g=10m/s2．计算总质量M=160kg的游客使用该蹦极设施时距离地面的最小距离．
（2）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．
a．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；
b．推导两分子间距为x（x>r0）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？
23．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？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误；
B．改变内能的方式有做功和热传递，只知道物体对外做功，而不知道热传递的情况，无法确定其内能变化，故B错误；
C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，故C正确；
D．用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，是因为气体压强增大的缘故，并不能说明气体分子间存在斥力，而且气体分子间的分子力几乎可以忽略不计，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体分子的无规则运动的动能和势能以及其它物质颗粒内分子无规则运动的动能和势能的总和，不包含物质颗粒运动的宏观的动能和势能，故A错误；
B．沙尘暴中沙尘颗粒的分子之间存在着相互作用的引力和斥力，故B正确；
C．该沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到温度较高的黄淮地区，温度逐渐升高、则其内能逐渐增大，故C错误；
D．沙尘暴中的所有沙尘颗粒所做的无规则运动是风力作用下的定向移动，不是布朗运动，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．由图象可知，乙分子在P点（x=x2）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，加速度为零，A错误；
B．由图象可知，乙分子在Q点时分子势能为零，大于分子在P点的分子势能，因此在Q点分子势能不是最小，B错误；
C．乙分子在Q点（x=x1）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，在Q点分子不处于平衡状态，C错误；
D．乙分子在P点（x=x2）时，分子势能最小，由能量守恒定律则知，分子的动能最大，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
AB．当分子力表现为斥力时，当分子间距离的增大，分子力是减小，分子力做正功，分子势能减小，所以分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小，故A错误，B正确；
CD．当分子力表现为引力时，当分子间距离的增大，分子力是先增大后减小，克服分子力做功，分子势能增大，所以分子力是随分子间距离的增大时先增大后减小，分子势能总是随分子间距离的增大而增大，故C、D错误；
故选B。
5．A
【详解】
分子间既存在引力，也存在斥力，只是当分子间距离大于平衡距离时表现为引力，小于平衡距离时表现为斥力，A正确；分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的减小而增加，B错误；两分子之间的距离大于，分子力为引力，故当相互靠近时分子力做正功；当分子间距小于，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，C错误；两分子之间的距离大于，分子力为引力，故当分子之间的距离增加时，分子力做负功，分子势能增加，D错误．
6．D
【详解】
从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道，当分子间距离大于10r0时，分子间的作用力十分小，可以忽略，所以当乙从较远处向甲尽量靠近的过程中，分子力先是对乙做正功，后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功，而由做功与分子势能变化的关系又知道，若分子力做正功，分子势能减小，若分子力做负功，分子势能增加。因此当乙尽量向甲靠近的过程中，分子势能是先减小后增大。
故选D。
7．A
【详解】
试题分析：
AD．温度的微观意义是分子平均动能的标志，温度越高，则分子平均动能越大，不是平均速率，A正确D错误；
B．温度升高，分子平均动能增大，但是不意味着每个分子的动能都增加，B错误；
C．当某物体的内能增加时但也有可能对外做功，所以温度可能降低，C错误．
8．C
【详解】
A．扩散是分子的无规则热运动，而布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，选项A错误；
B．分子在永不停息的做无规则运动，任何物质分子的平均动能都不能为零，选项B错误；
C．随着分子间距离的减小，分子间引力和斥力都在增大，选项C正确；
D．不计分子间的分子势能，质量相同的氢气和氧气中分子数不同，虽然温度相同，分子平均动能相同，但是由于分子数不同，氢气和氧气具有的内能不相同，选项D错误；
故选C.
9．A
【详解】
当分子间距大于r0时，随分子间距离增大，分子力先增大后减小；当分子间距小于r0时，随分子间距离增大，分子力减小，选项A正确； 对于气体不考虑分子势能，故B错误．布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量分子撞击引起的，反应了液体分子的无规则运动，故C错误．给自行车轮胎打气时，轮胎内气体压强逐渐增大，因此打气越来越费力，并非分子之间斥力导致，故D错误．故选A.
10．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。
11．B
【详解】
A．布朗运动是指由于分子的无规则运动而引起的固体小颗粒的运动，不是指液体或气体分子的运动，故A错误；
B．理论和实验证明机械波也会发生折射，如一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射现象，故B正确；
C．当分子间的作用力表现为引力时，分子间的距离减小，分子力做正功，分子势能减小，故C错误；
D．根据氦气的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出每个氦气分子所占据空间的体积，但气体分子的体积远小于其所占据空间的体积，故D错误；
故选B。
12．C
【详解】
A．物体的内能变化时，它的温度不一定发生变化，例如0℃的冰化成同温度的水，选项A错误；
B．气体的分子之间的距离比较大，所以气体的分子势能忽略不计，气体的体积增大时，分子势能不变，故B错误。
C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，选项C正确；
D．用阿伏伽德罗常数和某种气体的密度，加气体的摩尔质量，才能求出该种气体的分子质量，故D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A．由Ep-r图可知，在r>r0阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A错误；
B．在rC．在r=r0时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故C正确；
D．在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，故D错误。
故选Ｃ。
14．BC
【详解】
A． 布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，A错误；
B．根据分子动理论，分子间同时存在着引力和斥力，B正确；
C．根据分子动理论，温度是分子热运动的平均动能的标志，C正确；
D．当分子间的距离小于平衡距离时，分子势能随分子间距离的增大而减小，D错误。
故选BC。
15．ADE
【详解】
A．物体吸收热量的同时若对外做功，内能可能不变，温度可能不变，A正确；
B．温度是分子平均动能的标志，所以内能不一定相等，B错误
C．布朗运动是固体小颗粒的无规则的运动，C错误；
D．当分子力表现为斥力时，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能随分子间距增大而减少，D正确；
E．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的实际压强越接近同一温度时水的饱和汽压，E正确；
故选ADE。
16．CDE
【详解】
AB．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。分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），而物体的动能可能为零，故AB不正确；
C．物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能可能增加，故C正确；
D．质量、温度、体积都相等的物体，如果是由不同物质组成，分子数不一定相同，因此，物体内能不一定相等，故D正确；
E．温度和质量都相同的氢气和氧气具有相同的分子平均动能，但由于分子数不相等，分子总动能不相等，分子势能也不相等，故其内能不相等，故E正确。
故选CDE。
17． c 先减小后增大
【详解】
乙分子从a处运动到c处的过程中一直受引力作用，且引力做正功，所以动能一直增大，在c处动能最大。
乙分子从b处运动到d处的过程中先受引力作用，后受斥力作用，且引力减小、斥力增大，所以加速度先减小后增大。
18． 先增大后减小 减小
【详解】
由图可知，分子间的引力先增大后减小，由牛顿第二定律可知，分子的加速度先增大后减小；
靠近过程中分子引力做正功，分子势能减小。
19． 减小、 增大、 减小； 正， 负； 减少， 增加
【详解】
两个分子之间的距离由r＜r0开始向外移动，直至相距无限远的过程中：分子力的大小变化的情况是先是斥力减小，后是引力增大，再引力减小；分子力做功的情况先是斥力做正功，后是引力做负功；分子势能变化的情况是先减小，后增大.
20． 布朗运动 一直减少
【详解】
由于空气分子的不平衡碰撞造成的运动是布朗运动。
分子间距离大于平衡距离r0时，分子间的作用力表现为引力，两个相距较远的分子距离减小到r0的过程中分子力一直做正功，根据分子力做功和分子势能间的关系可知，分子势能减小。
21．见解析
【解析】
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。
22．（1）a． b．（2）a．弹力是分子力的宏观表现，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．简谐运动b．振动范围温度升高，Ek0增大，振动范围增大，频率不变．
【详解】
解：(1)a．设弹性绳的原长为，根据胡克定律则有，弹性绳对游客的弹力随游客位移变化关系的图线如图所示
在图中，图线与轴所围面积表示弹力做的功，则在游客位从变为的过程中，弹力做的功：
所以弹性绳的弹性势能：
b．设游客从蹦极平台第一次到达最低点的距离为，在此过程中，根据机械能守恒定律：
解得：或（舍）
(2)a．弹力是分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在附近，分子力才和分子偏离的距离成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围；
在“弹性限度”范围内，微观层面上分子的运动形式为简谐运动；
b．根据，可得振动范围
温度升高，增大，振动范围增大，频率不变．
23．这种说法不对；见解析。
【解析】
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。
答案第1页，共2页