第一章　分子动理论　4　分子动能和分子势能 课时练（含解析）-2024春高中物理选择性必修3（人教版）

4　分子动能和分子势能
考点一　分子动能
1．关于温度与分子动能的关系，下列说法正确的是(　　)
A．某物体的温度为0 ℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．温度是分子热运动平均动能的标志
C．温度较高的物体，其分子平均动能较大，则分子的平均速率也较大
D．物体的运动速度越大，则物体的温度越高
2．(2023·徐州市高二期中)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．气体分子间的平均速率减小
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
3．(2022·盐城市高二期末)一块10 ℃的铁与一块10 ℃的铝相比，以下说法正确的是(　　)
A．铁的分子动能之和与铝的分子动能之和相等
B．铁的每个分子动能与铝的每个分子的动能相等
C．铁的分子平均速率与铝的分子平均速率相等
D．以上说法均不正确
考点二　分子势能
4．(2022·江苏省徐州一中高二月考)关于分子势能的下列说法中，正确的是(　　)
A．当分子距离为r0(分子引力与分子斥力大小相等的位置)时分子势能最大
B．当分子距离为r0时分子势能最小，但不一定为零
C．当分子距离为r0时，由于分子力为零，所以分子势能为零
D．分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能不变
5．分子甲和乙相距较远(此时分子间作用力可以忽略)，设甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲靠近直到不能再靠近，在这个过程中，下列说法正确的是(　　)
A．分子间作用力总对乙做正功，分子势能不断减小
B．乙总是克服分子间作用力做功，分子势能不断增大
C．乙先是克服分子间作用力做功，然后分子间作用力对乙做正功，分子势能先增大后减小
D．先是分子间作用力做正功，然后乙克服分子间作用力做功，分子势能先减小后增大
6.(2022·北京市昌平区高二期末)分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示，取r趋于无穷大时Ep为零，若甲分子固定在坐标原点O处，乙分子从r3处由静止释放运动到r1的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．当r＝r1时，分子引力与分子斥力大小相等
B．当r＝r2时，分子引力大于分子斥力
C．从r3到r2分子力对乙做正功，分子势能减少
D．从r2到r1分子力对乙做负功，分子势能减少
7．(2022·江苏省宿迁中学高二校考期末)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力，下列说法正确的是(　　)
A．从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在减小
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分子势能先减小后增大
D．从r＝r2到r＝r1分子动能先增大后减小
考点三　物体的内能
8．(2023·徐州市高二期中)关于物体的内能，下列说法中正确的是(　　)
A．机械能可以为零，但内能永远不为零
B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能
C．物体的温度越高，内能越大
D．0 ℃的冰的内能与等质量的0 ℃的水的内能相等
9．关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是(　　)
A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加
B．物体温度不变，内能可能变大
C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关
D．把物体举得越高，分子势能越大
10．18 g的水，18 g的水蒸气，32 g的氧气，在它们的温度都是100 ℃时(　　)
A．它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大
B．它们的分子数目相同，分子的平均速率相同
C．它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水大
D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同
11.设有甲、乙两分子，如图，甲固定在O点，r0为其与平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子间的作用力作用下由距甲0.5r0处开始沿x轴正方向运动，则(　　)
A．乙分子的加速度一直减小
B．乙分子到达r0处时速度最小
C．分子间作用力对乙一直做正功，分子势能减小
D．乙分子在r0处时，分子势能最小
12．(2022·徐州市高二期末)两个分子M、N，固定M，将N由静止释放，N仅在分子力作用下远离M，其速度和位移的图像如图所示，则(　)
A．N由x＝0到x＝x2过程中，M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力
B．N由x＝x1到x＝x2过程中，N的加速度一直减小
C．N由x＝0到x＝x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大
D．N在x＝x1时，M、N间分子力最大
4　分子动能和分子势能
1．B　[某物体温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地做无规则运动，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高的物体，分子的平均动能越大，但由于分子的质量不一定相同，则分子平均速率不一定大，B正确，C错误；物体内分子无规则热运动的速度与机械运动的速度无关，物体的运动速度越大，不能代表物体内部分子的热运动越激烈，所以物体的温度不一定高，D错误。]
2．D　[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A、B、C错误，D正确。]
3．D
4．B　[设分子距离为r。当r＞r0时，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当r＜r0时，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当r＝r0时，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为r0时分子势能最小，但不一定为零，故A、C错误，B正确。分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能先变小后变大，选项D错误。]
5．D　[甲和乙相距较远时，此时分子间作用力为零，分子势能为零，甲分子固定不动，乙向甲靠近直到r＝r0的过程中，由于r＞r0，分子间作用力为引力，分子间作用力做正功，分子势能越来越小，r＝r0时分子势能最小，乙分子从r＝r0到不能再靠近甲的过程中，由于r＜r0，分子间作用力为斥力，分子间作用力做负功，分子势能增加，所以先是分子间作用力对乙做正功，然后乙克服分子间作用力做功，分子势能先减小后增大，选项D正确。]
6．C　[r2为平衡位置，分子引力等于斥力，B错误；当r＝r1时，分子力表现为斥力，分子斥力大于分子引力，A错误；从r3到r2，分子力为引力，分子力对乙做正功，分子势能减小，C正确；从r2到r1，分子力为斥力，分子力对乙做负功，分子势能增大，D错误。]
7．D　[从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都在增加，故A错误；由题图可知，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；
在r＝r0时分子势能最小，故从r＝r2到r＝r0分子势能一直减小，故C错误；
从r＝r2到r＝r1分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。]
8．A　[机械能可以为零，但内能永远不为零，选项A正确；物体的内能与物体的种类、温度、体积及物态都有关系，故温度相同、质量相同的物体不一定具有相同的内能，物体的温度越高，内能不一定越大，选项B、C错误；因冰化成水要吸收热量，则0 ℃的冰的内能比等质量的0 ℃的水的内能小，选项D错误。]
9．B　[物体的速度增大，是物体的动能增大，增加的是物体的机械能，分子动能的变化只与物体的温度有关，故A错误；物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能，分子热运动的平均动能由温度决定，分子势能与物体的体积有关，当发生物态变化时，物体的温度不变，只是分子的平均动能不变，但分子势能可能变大，物体的内能可能增大，故B正确；物体的内能由物体的物质的量、温度、物体的体积共同决定，同时会受物态变化的影响，故C错误；分子势能与物体的体积有关，把物体举得越高，增加的是物体的重力势能，故D错误。]
10．C　[水和水蒸气的相对分子质量相同，摩尔质量相同，故分子数相同，为N1＝N2＝×6.02×1023＝6.02×1023个，32 g的氧气分子数为N3＝×6.02×1023＝6.02×1023个，故N1＝N2＝N3；温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能相同，但平均速率不相同，内能包括分子势能和分子动能，水需要吸热变成水蒸气，水蒸气的内能比水大，C正确，A、B、D错误。]
11．D　[由分子间作用力随分子间距离的变化规律可知0.5r0处到r0处，分子间作用力表现为斥力，斥力减小，乙分子的加速度也就减小，从r0处到无穷远处，分子间作用力表现为引力，引力先增大后减小，乙分子的加速度先增大后减小，A错误；从0.5r0处到r0处乙分子受到向右的斥力，做向右的加速运动，通过r0处后受到向左的引力，做向右的减速运动，在r0处加速度a＝0，速度最大，B错误；从0.5r0到r0处分子的斥力做正功，分子势能减小，通过r0后，分子的引力做负功，分子势能增大，故乙分子在r0处的分子势能最小，C错误，D正确。]
12．C　[由图可知，在x＝x1处N分子的动能最大，分子势能最小，则x＝x1处为平衡位置，此时分子力为零，当xx1时，分子力表现为引力，N由x＝0到x＝x2过程中，M、N间作用力先表现为斥力后表现为引力，A、D错误；由于x＝x1处为平衡位置，则根据F－x图像可知x1相当于F－x图像中的c点，则由x＝x1到x＝x2过程中，N所受的分子力F可能先增大后减小，则加速度可能先增大后减小，B错误；N由O到x＝x2过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大，C正确。
]