高考物理一轮复习：分子运动速率、动能、势能
一、选择题
1．（2024高二下·济南月考）下列说法中正确的是
A．克的水的内能等于克的水蒸气的内能
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C．分子间的距离存在某一值，当时，分子间引力小于斥力，当时，分子间斥力小于引力
D．在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
2．（2024高二下·聊城月考）下列说法中正确的是( )
A．当分子间引力大于斥力时，随着分子间距离的增大，分子间作用力的合力一定减小
B．单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中
C．液晶具有液体的流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大
3．（2024高二下·许昌期末）关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是（ ）
A．密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等
B．大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布
C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对器壁的碰撞次数一定增多
D．一定质量的理想气体，温度不变，体积减小时，气体的内能一定增大
4．（2024高二下·福州期末）关于下列各图，说法正确的是（ ）
A．图甲液体对玻璃是浸润的
B．图乙当分子间距从开始逐渐增大，分子力先变大后变小
C．图丙，对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
5．（2024高二下·聊城月考）关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是 （ ）
A．物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大
B．物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小
C．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大
D．1g 100℃的水变成1g 100℃的水蒸汽，分子热运动的平均动能增大
6．（2024高二下·东城期末）关于下列几幅图的说法正确的是（ ）
A．图甲中将盐块敲碎后，得到的不规则小颗粒是非晶体
B．图乙中冰雪融化的过程中，其温度不变，内能增加
C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明石蜡是单晶体
D．图丁中水黾静止在水面上，是浮力作用的结果
7．（2024高二下·来宾期末）下列说法中正确的是（ ）
A．物理学中，把微观粒子无规则运动叫做布朗运动
B．温度低的物体分子运动的速率小
C．只要一定量的理想气体温度保持不变，其内能也保持不变
D．物体做减速运动时，物体的内能也越来越小
8．（2024高二下·沙坪坝期末）航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备，其内密封有一定质量的理想气体。某次对航天服进行性能测试过程中，航天服内气体压强随体积的变化情况如图所示，气体经历了A→B→C两个过程，其中A→B为等温过程，A、B、C状态的体积比为3∶2∶1。分析航天服内气体，可知（ ）
A．B→C过程中，气体内能增大
B．B→C过程中，单位时间内、单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数增大
C．A→B过程中外界对气体做的功大于B→C过程中外界对气体做的功
D．B→C过程中，由于气体温度降低，所有气体分子的速度都减小
9．（2024高二下·徐州期末）下列说法正确的是（ ）
A．防水衣服利用了水对衣物材料不浸润的特性
B．沙尘暴中沙粒在空气中做布朗运动
C．一端锋利的玻璃棒，用酒精灯烧熔变钝是由于分子间斥力作用
D．两个光滑的铅块挤压后可以粘合在一起，是由于表面张力的作用
10．（2024高三下·济南月考） 如图，某汽车机舱盖的支撑杆由汽缸和活塞组成。打开机舱盖时，汽缸内密闭压缩气体膨胀，将机舱盖顶起。在此过程中，汽缸内气体可视为理想气体，忽略缸内气体与外界的热交换。对于汽缸内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．对外做正功，内能增大
B．对外做负功，内能减小
C．对外做正功，分子平均动能增大
D．对外做正功，分子平均动能减小
11．（2024高二下·运城期末）图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子间引力，②分子间斥力，③分子间引力和斥力的合力，④分子势能，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是（ ）
A．①③② B．④③② C．④①③ D．①④③
12．（2024高二下·朝阳期末）关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．温度是物体分子热运动的平均动能的标志
C．分子间的作用力总是随着分子间距增大而增大
D．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小
二、多项选择题
13．（2024高二下·重庆市期末）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）
A．分子间距离大于时，分子间表现为引力
B．分子势能在处最小
C．分子从无限远靠近到距离处过程中分子势能变大
D．分子间距离小于且减小时，分子势能在减小
14．（2024高二下·深圳月考）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图像如图所示。整个过程中，气体在（ ）
A．状态a时的分子平均动能最小
B．状态b时的内能最小
C．ab过程中，温度不断下降
D．ca过程中，外界对气体做功100J
E．bc过程中的始末状态，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少
15．（2024高二下·大名月考）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，若两分子相距无穷远时分子势能为零，相关说法正确的是（ ）
A．在阶段，F做正功，分子势能减少
B．在阶段，F做负功，分子势能减少
C．在时，分子势能最小
D．在时，分子势能为零
16．（2024高二下·大名月考）下列说法正确的是（ ）
A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同
B．分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能
C．同一物体中，每个分子的动能总是相同的
D．温度高的物体分子平均速率大于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率
17．（2024高二下·东坡期末）如图，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。罐中气体可视为理想气体，如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计，下列说法正确的是（ ）
A．当罐内温度升高时，油柱向右移动
B．若给吸管上标刻温度值，刻度不均匀
C．当罐内温度升高时，单位时间内撞击到单位面积上的分子数增多
D．当罐内温度升高时，罐内气体从环境中吸收的热量大于气体对外做功的大小
三、非选择题
18．（2023高二下·濮阳期中竞赛）一定量某种理想气体，其分子自由度为i，在等压过程中吸热，对外作功，内能增加，则 ， 。
19．（2023·全国乙卷）
（1）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（ ）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
（2）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg为压强单位）
20．（2024高三下·南充月考）
（1）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。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。
（2）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）
（i）求弹簧的劲度系数；
（ii）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。
21．（2024高三下·泸州模拟） 图甲和图乙中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分子之间的距离r变化的规律，r0为平衡位置。
则曲线I描述的是 、曲线II描述的是 、曲线III描述的是 。（选填字母）
A．分子间引力和斥力的合力随r的变化规律 B．分子间斥力随r的变化规律
C．分子间引力随r的变化规律 D．分子势能随r的变化规律
E．分子动能随r的变化规律
22．（2023高二下·虹口期末） 晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，分子势能 填“增加”、“减少”或“保持不变”，分子平均动能 “增加”、“减少”或“保持不变”，所以晶体有固定的熔点。
23．（2023高二下·石狮期末）关于分子力和分子势能
（1） 分子间距离大于 r 0 时，分子间表现为 （填“引力”或者“斥力”）
（2） 分子势能在 r 0 处 （填“最大”或者“最小”）
（3） 分子间距离小于 r 0 且减小时，分子势能在 （填“增大”或者“减小”）
24．（2023高二下·濮阳期中竞赛）有刚性双原子分子理想气体，其内能为。
（1）求气体的压强；
（2）设气体分子总数为个，求分子的平均动能和气体的温度。
25．（2023高三下·深圳模拟）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士把注射器内横截面积为、长度为0.4cm、压强为的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体。
（1）注入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能如何变化？请简述原因。
（2）求此时药瓶内气体的压强。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】分子间的作用力；分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A.1克100℃的水需要吸收热量才能变为1克100℃的水蒸气，故1克100℃的水的内能小于1克100℃的水蒸气的内能，A不符合题意；
B.水分子在气态下引力、斥力忽略不计，凝结成液态，分子间距减小，引力和斥力同时增大，B不符合题意；
C.当为平衡位置时，在该处分子引力等于斥力，当时，分子间表现为引力，所以分子间引力大于斥力，当时，分子间表现为斥力，所以分子间斥力大于引力，C不符合题意；
D.任一温度下，气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据物态变化的情况判断内能的大小；根据分子间距的变化分析分子力的变化；根据分子力作用力的特点分析；根据分子速率统计规律的特点分析。
2．【答案】C
【知识点】分子间的作用力；分子运动速率的统计规律；晶体和非晶体；液晶
【解析】【解答】A.当分子间引力大于斥力时，随着分子间距增加，分子间作用力的合力先增大后减小，A不符合题意；
B.单晶硅原子间也有空隙，其它物质分子可以扩散到单晶硅中，B不符合题意；
C.液晶是一中介于液体与晶体之间的中间态，像液体一样具有流动性，光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，C符合题意；
D.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，这是一个统计规律，描述的是大多数分子的行为，不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都会增大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据分子力随分子之间距离的变化关系分析；扩散现象说明分子之间存在间隙；液晶像液体一样具有流动性，像晶体一样具有光学各向异性；分子平均动能随温度的变化规律是一个统计规律，对单个分子没有意义。
3．【答案】B
【知识点】分子动理论的基本内容；气体压强的微观解释；物体的内能；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A．气体分子做无规则运动，某一时刻向各个方向运动的气体分子数目不能说一定相等，故A错误；
B．大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故B正确；
C．温度升高，分子热运动加快，分子的平均速率增大，但如果体积也增大， 气体分子在单位时间内对器壁的碰撞次数不一定增多 ，故C错误；
D．一定质量的理想气体，温度不变，气体的内能不变，故D错误。
故选B。
【分析】气体分子做无规则运动，符合统计规律，很少存在什么什么一定相等的规律。
4．【答案】B
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；气体热现象的微观意义；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．根据图像可知，该液体对玻璃是不浸润的，故A错误；
B．当分子间距从开始逐渐增大，分子力先变大后变小，故B正确；
C．则图丙中，对应曲线为同一气体温度较低时的速率分布图，故C错误；
D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，粒子越趋于平衡，布朗运动越不明显，故D错误。
故选B。
【分析】液体的附着层将沿固体表面收缩的现象叫不浸润，温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移。
5．【答案】B
【知识点】分子动能
【解析】【解答】A.物体由于运动而具有的能叫动能，它是一种宏观的能量形式；物体内分子热运动的动能，是一种微观形式的能量，所以物体运动速度与分子热运动的动能无关，A不符合题意；
BC.温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小；物体的温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子热运动的动能都增大，B符合题意，C不符合题意；
D.1g100℃的水变成1g100℃的水蒸汽，温度相同，所以分子平均动能相同，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】宏观的动能与微观的分子动能无关；温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，分子的平均动能越大，但这是一个统计规律，并不是温度增大，每一个分子的动能都增大。
6．【答案】B
【知识点】物体的内能；晶体和非晶体；液体的表面张力
【解析】【解答】A．不规则小颗粒是晶体，故A错误；
B．温度不变，分子动能不变，分子势能增大，内能增加，故B正确；
C．熔化成椭圆形，说明该固体是单晶体，而石蜡是非晶体，故C错误；
D．水黾静止在水面上，是液体表面张力作用的结果，故D错误。
故选B。
【分析】温度不变，分子动能不变，石蜡是非晶体，熔化成椭圆形，具有各向异性，属于晶体特点。
7．【答案】C
【知识点】布朗运动；物体的内能；温度和温标
【解析】【解答】A．布朗运动是微小颗粒在液体或气体中的无规则运动，故A错误；
B． 分子运动的平均速率与温度有关， 温度低的物体分子运动的平均速率小。故B错误；
C．理想气体内能只和理想气体温度有关 。故C正确；
D．内能与物体的温度有关，物体做减速运动时，物体的内能不会越来越小。故D错误。
故选C。
【分析】布朗运动不是微观粒子的无规则运动，理想气体内能只和理想气体温度有关。
8．【答案】B
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．B→C过程中，温度降低，则内能减小，选项A错误；
B．B→C过程中，气体体积减小，气体压强不变，温度降低，分子平均动能减小，单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数增大，选项B正确；
C．A→B过程中外界对气体做的功小于B→C过程中外界对气体做的功，选项C错误。
D．B→C过程中，温度降低，则分子平均动能减小，但并不是所有气体分子的动能都减小，D错误。
故选B。
【分析】理想气体内能只和温度有关，温度降低，则内能减小，图像与坐标轴围成的面积等于外界对气体做功的数值。
9．【答案】A
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；液体的表面张力；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．利用了水对衣物材料不浸润的特性，故A正确；
B．沙尘暴中沙粒在空气中的运动，不是布朗运动，故B错误；
C．酒精灯烧熔变钝是由于表面张力的原因，故C错误；
D．粘合在一起，是由于分子间存在引力的作用，故D错误。
故选A。
【分析】表面张力决定了液体和固体接触时，会出现两种现象：不浸润和浸润现象。 布朗运动的肉眼不可见的固体小颗粒的无规则运动。
10．【答案】D
【知识点】分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】根据热力学第一定律
汽缸内密闭压缩气体膨胀，将机舱盖顶起。 则气体对外做正功，； 忽略缸内气体与外界的热交换。则，故内能减小，温度降低，分子平均动能减小，故D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】根据热力学第一定律根据汽缸内密闭压缩气体膨胀，得出气体对外界做功，再根据内能的变化得出温度变化，从而求出分子平均动能变化。
11．【答案】B
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像；曲线II为分子间引力和斥力的合力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小，曲线III为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。
故选B。
【分析】分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小，子之间斥力随分子之间距离的增大而减小。
12．【答案】B
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；分子势能；温度和温标
【解析】【解答】A．布朗运动是固体微粒的无规则运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误；
B．温度衡量分子的热运动快慢，是物体分子热运动的平均动能的标志，故B正确；
C．分子间距在之间，分子间的作用力随分子间距的增大而减小，分子间距在之间，分子间的作用力随分子间距的增大而先增大后减小，故C错误；
D．当分子力表现为斥力时，分子距离为，随分子间距离的减小分子力做负功，分子势能逐渐增大，故D错误。
故选：B。
【分析】布朗运动是固体微粒的无规则运动；温度是分子平均动能的标志；根据分子力与分子间距离的变化关系分析；根据分子力做功分析。
13．【答案】A,B
【知识点】分子动能
【解析】【解答】A．分子间距离大于，分子间表现为引力，故A正确；
BCD．引力做正功，分子势能减小，分子间距离小于且减小时，分子力做负功，分子势能增大，则在处，分子势能最小，故B正确，C错误，D错误。
故选AB。
【分析】引力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大。
14．【答案】A,D,E
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；分子动能；物体的内能
【解析】【解答】A．根据理想气体状态方程有
结合图像可知
理想气体的平均动能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的分子平均动能最小，A正确；
B．理想气体的内能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的内能最小，B错误；
C．ab过程中，体积不变，压强增大，则温度升高，C错误；
D．ca过程中，体积减小，外界对气体做功为
D正确。
E．由于
则bc过程中的始末状态，体积逐渐增大，压强逐渐减小，温度不变，则容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少，E正确；
故答案为：ADE。
【分析】等温关系根据波意耳定律求解，等压过程根据盖吕萨克定律，多个物理量改变根据理想气体状态方程分析。
15．【答案】A,C
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】A.在阶段，分子力表现为引力，分子相互靠近时分子力做正功，分子势能减少，A符合题意；
B.在阶段，分子力表现为斥力，相互靠近时分子力做负功，分子势能增加，B不符合题意；
CD.由以上分析知，两分子从相距无穷远相互靠近的过程中，分子势能先减少、后增加，在时，分子势能最小，因为无穷远分子势能为零，所以分子在处分子势能小于零，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据分子运动过程中，分子间距与平衡距离的关系，分析分子力做功的正负，得出分子势能的变化，并确定分子势能最小时的分子间距，根据无穷远为零势点的限定，分析处的分子势能。
16．【答案】A,D
【知识点】分子运动速率的统计规律；分子动能
【解析】【解答】A.温度是分子平均动能的标志，温度相同，则任何物体分子的平均动能都相同，A符合题意；
B.分子动能是指分子做无规则运动所具有的动能，B不符合题意；
C.同一物体中，每个分子的速率不一定相同，所以其动能也不一定相同，C不符合题意；
D.若组成物体的物质相同，每个分子质量都相同，温度高的物体分子平均动能较大，则分子平均速率大，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据温度是分子平均动能的标志分析；分子动能指分子做无规则热热运动具有的动能；同种物质，温度越高，分子平均速率越大，但不是所有分子的速率都大。
17．【答案】A,D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】A．根据盖-铝萨克定律可知当罐内温度升高时，体积增大，油柱向右移动，故A正确；
B．由盖-铝萨克定律可知
解得
刻度是均匀的，故B错误；
C．当罐内温度升高时，气体压强不变体积增大，单位时间内撞击到单位面积上的分子数减少，故C错误；
D．气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律
可知罐内气体从环境中吸收的热量大于气体对外做功的大小，故D正确。
故选AD。
【分析】根据题意可知气体压强不变，根据盖-铝萨克定律列式求解。T与x成线性关系，刻度是均匀的。
18．【答案】；
【知识点】物体的内能；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】根据可得，且，对外做功，可得
【分析】根据，，，整理求出答案。
19．【答案】（1）A；C；D
（2）初始状态，设B管在上方时上部分气体的压强为，下部分气体压强为，则有：，
倒置状态，A管中气体压强减小，空气柱增加1cm，即A管中水银柱减小1cm，A管内径是B管2倍，即，
由此可知，B管水银柱增加4 cm，B管中空气柱减小4cm，此时：A管中气体，，
Ｂ管中气体，，
设此时A管中气体压强为，B管中气体压强为，可得：，
倒置前后温度不变，由波意耳定律，对A管中气体： ，
对B管中气体： ，
联立解得：
。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】(1)A、一定质量的理想气体内能由温度决定，等温增压后再等温膨胀，温度不变，内能不变，A正确；
B、由理想气体状态方程：可知，等压膨胀温度升高，内能增大，再等温压缩内能不变，末状态温度高于初状态，内能增加，B错误；
C、由理想气体状态方程，等容压缩温度降低，后等压膨胀，温度升高，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，C正确；
D、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等压压缩，温度降低，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，D正确；
E、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等温膨胀，温度不变，末温度高于初温度，初末状态内能增加，E错误；
故答案为：ACD。
【分析】(1)正确一定质量的理解理想气体的内能由温度决定，利用理想气体状态方程逐一分析得出相应温度的变化情况，从而确定内能的变化情况。
(2)根据题意，确定倒置前后AB两管中气体的压强和水银柱空气柱的长度的变化，由等温变化，分别对AB管中气体列出气态方程，解方程组求解.
20．【答案】（1）减小；减小；小于
（2）（i）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有
解得
对活塞Ⅰ由平衡条件有，解得弹簧的劲度系数为
（ii）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为
即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为，
由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有
有等压方程可知，解得
【知识点】分子间的作用力；分子动能；分子势能；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】（1）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。
【分析】（1）分子力做正功，则分子势能减小，分子力做负功，则分子势能增大；
（2） （i） 由受力平衡列出方程求解弹簧劲度系数；
（ii） 封闭气体发生等压过程，求出初末状态的体积，根据盖吕萨克定律求解。
21．【答案】D；B；C
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子势能最小可知，曲线I描述的是分子势能随r的变化规律；
故答案为：D。
根据分子之间斥力和引力都随分子之间距离的增大而减小，但斥力较引力变化快，故曲线II描述的是分子间斥力随r的变化规律；
故答案为：B。
曲线III描述的是分子间引力随r的变化规律。
故答案为：C。
【分析】分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子势能最小。分子之间斥力和引力都随分子之间距离的增大而减小，但斥力较引力变化快。熟练掌握分子力及分子势能随距离变化的变化规律。
22．【答案】增加；保持不变
【知识点】分子动能；分子势能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，晶体在熔化过程中温度保持不变，由热力学第一定律：可知，晶体的内能增加，但是晶体的分子总动能不变，所以分子势能增加。温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变。
【分析】分子的内能有分子的动能和势能构成。温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变。再根据热力学第一定律及晶体熔化的特点进行分析。
23．【答案】（1）引力
（2）最小
（3）增大
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】（1）当分子间距离大于 r0，分子间表现为引力；
（2）分子从无限远靠近到距离 r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在 r0处分子势能最小；
（3）当分子间距离继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。
【分析】
24．【答案】（1）解：设分子总数为N，由
及
得p=
（2）解：分子的平均动能
气体的温度
【知识点】分子动理论的基本内容；分子动能
【解析】【分析】（1）根据 ， 求出压强。
（2） 分子的平均动能公式； 气体的温度，其中N为 分子总数 。
25．【答案】（1）解：入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能增加（2分）；注入气体后，瓶内封闭气体的分子总数增加，温度保持不变故分子平均动能保持不变，因此注入气体后瓶内封闭气体的总内能增加。
（2）解：以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为，有：
注射器内气体体积为，有：
根据玻意耳定律有：
代入数据解得：
【知识点】物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）理解理想气体的内能由温度决定，温度不变，分子的平均动能不变，但注入气体后，分子总数增大，则分子的内能增大；
（2）选取注入的气体及原理瓶内的气体为研究对象，其它发生等温变化，从而利用 玻意耳定律 列方程求解。
1 / 1高考物理一轮复习：分子运动速率、动能、势能
一、选择题
1．（2024高二下·济南月考）下列说法中正确的是
A．克的水的内能等于克的水蒸气的内能
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C．分子间的距离存在某一值，当时，分子间引力小于斥力，当时，分子间斥力小于引力
D．在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
【答案】D
【知识点】分子间的作用力；分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A.1克100℃的水需要吸收热量才能变为1克100℃的水蒸气，故1克100℃的水的内能小于1克100℃的水蒸气的内能，A不符合题意；
B.水分子在气态下引力、斥力忽略不计，凝结成液态，分子间距减小，引力和斥力同时增大，B不符合题意；
C.当为平衡位置时，在该处分子引力等于斥力，当时，分子间表现为引力，所以分子间引力大于斥力，当时，分子间表现为斥力，所以分子间斥力大于引力，C不符合题意；
D.任一温度下，气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据物态变化的情况判断内能的大小；根据分子间距的变化分析分子力的变化；根据分子力作用力的特点分析；根据分子速率统计规律的特点分析。
2．（2024高二下·聊城月考）下列说法中正确的是( )
A．当分子间引力大于斥力时，随着分子间距离的增大，分子间作用力的合力一定减小
B．单晶硅中原子排列成空间点阵结构，因此其他物质分子不能扩散到单晶硅中
C．液晶具有液体的流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大
【答案】C
【知识点】分子间的作用力；分子运动速率的统计规律；晶体和非晶体；液晶
【解析】【解答】A.当分子间引力大于斥力时，随着分子间距增加，分子间作用力的合力先增大后减小，A不符合题意；
B.单晶硅原子间也有空隙，其它物质分子可以扩散到单晶硅中，B不符合题意；
C.液晶是一中介于液体与晶体之间的中间态，像液体一样具有流动性，光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，C符合题意；
D.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，这是一个统计规律，描述的是大多数分子的行为，不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都会增大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据分子力随分子之间距离的变化关系分析；扩散现象说明分子之间存在间隙；液晶像液体一样具有流动性，像晶体一样具有光学各向异性；分子平均动能随温度的变化规律是一个统计规律，对单个分子没有意义。
3．（2024高二下·许昌期末）关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是（ ）
A．密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等
B．大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布
C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对器壁的碰撞次数一定增多
D．一定质量的理想气体，温度不变，体积减小时，气体的内能一定增大
【答案】B
【知识点】分子动理论的基本内容；气体压强的微观解释；物体的内能；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A．气体分子做无规则运动，某一时刻向各个方向运动的气体分子数目不能说一定相等，故A错误；
B．大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故B正确；
C．温度升高，分子热运动加快，分子的平均速率增大，但如果体积也增大， 气体分子在单位时间内对器壁的碰撞次数不一定增多 ，故C错误；
D．一定质量的理想气体，温度不变，气体的内能不变，故D错误。
故选B。
【分析】气体分子做无规则运动，符合统计规律，很少存在什么什么一定相等的规律。
4．（2024高二下·福州期末）关于下列各图，说法正确的是（ ）
A．图甲液体对玻璃是浸润的
B．图乙当分子间距从开始逐渐增大，分子力先变大后变小
C．图丙，对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D．图丁，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
【答案】B
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；气体热现象的微观意义；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．根据图像可知，该液体对玻璃是不浸润的，故A错误；
B．当分子间距从开始逐渐增大，分子力先变大后变小，故B正确；
C．则图丙中，对应曲线为同一气体温度较低时的速率分布图，故C错误；
D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，粒子越趋于平衡，布朗运动越不明显，故D错误。
故选B。
【分析】液体的附着层将沿固体表面收缩的现象叫不浸润，温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移。
5．（2024高二下·聊城月考）关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是 （ ）
A．物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大
B．物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小
C．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大
D．1g 100℃的水变成1g 100℃的水蒸汽，分子热运动的平均动能增大
【答案】B
【知识点】分子动能
【解析】【解答】A.物体由于运动而具有的能叫动能，它是一种宏观的能量形式；物体内分子热运动的动能，是一种微观形式的能量，所以物体运动速度与分子热运动的动能无关，A不符合题意；
BC.温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小；物体的温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子热运动的动能都增大，B符合题意，C不符合题意；
D.1g100℃的水变成1g100℃的水蒸汽，温度相同，所以分子平均动能相同，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】宏观的动能与微观的分子动能无关；温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，分子的平均动能越大，但这是一个统计规律，并不是温度增大，每一个分子的动能都增大。
6．（2024高二下·东城期末）关于下列几幅图的说法正确的是（ ）
A．图甲中将盐块敲碎后，得到的不规则小颗粒是非晶体
B．图乙中冰雪融化的过程中，其温度不变，内能增加
C．图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明石蜡是单晶体
D．图丁中水黾静止在水面上，是浮力作用的结果
【答案】B
【知识点】物体的内能；晶体和非晶体；液体的表面张力
【解析】【解答】A．不规则小颗粒是晶体，故A错误；
B．温度不变，分子动能不变，分子势能增大，内能增加，故B正确；
C．熔化成椭圆形，说明该固体是单晶体，而石蜡是非晶体，故C错误；
D．水黾静止在水面上，是液体表面张力作用的结果，故D错误。
故选B。
【分析】温度不变，分子动能不变，石蜡是非晶体，熔化成椭圆形，具有各向异性，属于晶体特点。
7．（2024高二下·来宾期末）下列说法中正确的是（ ）
A．物理学中，把微观粒子无规则运动叫做布朗运动
B．温度低的物体分子运动的速率小
C．只要一定量的理想气体温度保持不变，其内能也保持不变
D．物体做减速运动时，物体的内能也越来越小
【答案】C
【知识点】布朗运动；物体的内能；温度和温标
【解析】【解答】A．布朗运动是微小颗粒在液体或气体中的无规则运动，故A错误；
B． 分子运动的平均速率与温度有关， 温度低的物体分子运动的平均速率小。故B错误；
C．理想气体内能只和理想气体温度有关 。故C正确；
D．内能与物体的温度有关，物体做减速运动时，物体的内能不会越来越小。故D错误。
故选C。
【分析】布朗运动不是微观粒子的无规则运动，理想气体内能只和理想气体温度有关。
8．（2024高二下·沙坪坝期末）航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备，其内密封有一定质量的理想气体。某次对航天服进行性能测试过程中，航天服内气体压强随体积的变化情况如图所示，气体经历了A→B→C两个过程，其中A→B为等温过程，A、B、C状态的体积比为3∶2∶1。分析航天服内气体，可知（ ）
A．B→C过程中，气体内能增大
B．B→C过程中，单位时间内、单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数增大
C．A→B过程中外界对气体做的功大于B→C过程中外界对气体做的功
D．B→C过程中，由于气体温度降低，所有气体分子的速度都减小
【答案】B
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．B→C过程中，温度降低，则内能减小，选项A错误；
B．B→C过程中，气体体积减小，气体压强不变，温度降低，分子平均动能减小，单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数增大，选项B正确；
C．A→B过程中外界对气体做的功小于B→C过程中外界对气体做的功，选项C错误。
D．B→C过程中，温度降低，则分子平均动能减小，但并不是所有气体分子的动能都减小，D错误。
故选B。
【分析】理想气体内能只和温度有关，温度降低，则内能减小，图像与坐标轴围成的面积等于外界对气体做功的数值。
9．（2024高二下·徐州期末）下列说法正确的是（ ）
A．防水衣服利用了水对衣物材料不浸润的特性
B．沙尘暴中沙粒在空气中做布朗运动
C．一端锋利的玻璃棒，用酒精灯烧熔变钝是由于分子间斥力作用
D．两个光滑的铅块挤压后可以粘合在一起，是由于表面张力的作用
【答案】A
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；液体的表面张力；浸润和不浸润
【解析】【解答】A．利用了水对衣物材料不浸润的特性，故A正确；
B．沙尘暴中沙粒在空气中的运动，不是布朗运动，故B错误；
C．酒精灯烧熔变钝是由于表面张力的原因，故C错误；
D．粘合在一起，是由于分子间存在引力的作用，故D错误。
故选A。
【分析】表面张力决定了液体和固体接触时，会出现两种现象：不浸润和浸润现象。 布朗运动的肉眼不可见的固体小颗粒的无规则运动。
10．（2024高三下·济南月考） 如图，某汽车机舱盖的支撑杆由汽缸和活塞组成。打开机舱盖时，汽缸内密闭压缩气体膨胀，将机舱盖顶起。在此过程中，汽缸内气体可视为理想气体，忽略缸内气体与外界的热交换。对于汽缸内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．对外做正功，内能增大
B．对外做负功，内能减小
C．对外做正功，分子平均动能增大
D．对外做正功，分子平均动能减小
【答案】D
【知识点】分子动能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】根据热力学第一定律
汽缸内密闭压缩气体膨胀，将机舱盖顶起。 则气体对外做正功，； 忽略缸内气体与外界的热交换。则，故内能减小，温度降低，分子平均动能减小，故D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】根据热力学第一定律根据汽缸内密闭压缩气体膨胀，得出气体对外界做功，再根据内能的变化得出温度变化，从而求出分子平均动能变化。
11．（2024高二下·运城期末）图1和图2中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子间引力，②分子间斥力，③分子间引力和斥力的合力，④分子势能，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是（ ）
A．①③② B．④③② C．④①③ D．①④③
【答案】B
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像；曲线II为分子间引力和斥力的合力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小，曲线III为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。
故选B。
【分析】分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小，子之间斥力随分子之间距离的增大而减小。
12．（2024高二下·朝阳期末）关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．温度是物体分子热运动的平均动能的标志
C．分子间的作用力总是随着分子间距增大而增大
D．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小
【答案】B
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；分子势能；温度和温标
【解析】【解答】A．布朗运动是固体微粒的无规则运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误；
B．温度衡量分子的热运动快慢，是物体分子热运动的平均动能的标志，故B正确；
C．分子间距在之间，分子间的作用力随分子间距的增大而减小，分子间距在之间，分子间的作用力随分子间距的增大而先增大后减小，故C错误；
D．当分子力表现为斥力时，分子距离为，随分子间距离的减小分子力做负功，分子势能逐渐增大，故D错误。
故选：B。
【分析】布朗运动是固体微粒的无规则运动；温度是分子平均动能的标志；根据分子力与分子间距离的变化关系分析；根据分子力做功分析。
二、多项选择题
13．（2024高二下·重庆市期末）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）
A．分子间距离大于时，分子间表现为引力
B．分子势能在处最小
C．分子从无限远靠近到距离处过程中分子势能变大
D．分子间距离小于且减小时，分子势能在减小
【答案】A,B
【知识点】分子动能
【解析】【解答】A．分子间距离大于，分子间表现为引力，故A正确；
BCD．引力做正功，分子势能减小，分子间距离小于且减小时，分子力做负功，分子势能增大，则在处，分子势能最小，故B正确，C错误，D错误。
故选AB。
【分析】引力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大。
14．（2024高二下·深圳月考）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其图像如图所示。整个过程中，气体在（ ）
A．状态a时的分子平均动能最小
B．状态b时的内能最小
C．ab过程中，温度不断下降
D．ca过程中，外界对气体做功100J
E．bc过程中的始末状态，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少
【答案】A,D,E
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；分子动能；物体的内能
【解析】【解答】A．根据理想气体状态方程有
结合图像可知
理想气体的平均动能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的分子平均动能最小，A正确；
B．理想气体的内能由温度决定，状态a的温度最低，则状态a时的内能最小，B错误；
C．ab过程中，体积不变，压强增大，则温度升高，C错误；
D．ca过程中，体积减小，外界对气体做功为
D正确。
E．由于
则bc过程中的始末状态，体积逐渐增大，压强逐渐减小，温度不变，则容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数减少，E正确；
故答案为：ADE。
【分析】等温关系根据波意耳定律求解，等压过程根据盖吕萨克定律，多个物理量改变根据理想气体状态方程分析。
15．（2024高二下·大名月考）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，若两分子相距无穷远时分子势能为零，相关说法正确的是（ ）
A．在阶段，F做正功，分子势能减少
B．在阶段，F做负功，分子势能减少
C．在时，分子势能最小
D．在时，分子势能为零
【答案】A,C
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】A.在阶段，分子力表现为引力，分子相互靠近时分子力做正功，分子势能减少，A符合题意；
B.在阶段，分子力表现为斥力，相互靠近时分子力做负功，分子势能增加，B不符合题意；
CD.由以上分析知，两分子从相距无穷远相互靠近的过程中，分子势能先减少、后增加，在时，分子势能最小，因为无穷远分子势能为零，所以分子在处分子势能小于零，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据分子运动过程中，分子间距与平衡距离的关系，分析分子力做功的正负，得出分子势能的变化，并确定分子势能最小时的分子间距，根据无穷远为零势点的限定，分析处的分子势能。
16．（2024高二下·大名月考）下列说法正确的是（ ）
A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同
B．分子动能指的是由于分子定向移动具有的动能
C．同一物体中，每个分子的动能总是相同的
D．温度高的物体分子平均速率大于温度低的同种物质组成的物体分子平均速率
【答案】A,D
【知识点】分子运动速率的统计规律；分子动能
【解析】【解答】A.温度是分子平均动能的标志，温度相同，则任何物体分子的平均动能都相同，A符合题意；
B.分子动能是指分子做无规则运动所具有的动能，B不符合题意；
C.同一物体中，每个分子的速率不一定相同，所以其动能也不一定相同，C不符合题意；
D.若组成物体的物质相同，每个分子质量都相同，温度高的物体分子平均动能较大，则分子平均速率大，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据温度是分子平均动能的标志分析；分子动能指分子做无规则热热运动具有的动能；同种物质，温度越高，分子平均速率越大，但不是所有分子的速率都大。
17．（2024高二下·东坡期末）如图，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。罐中气体可视为理想气体，如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计，下列说法正确的是（ ）
A．当罐内温度升高时，油柱向右移动
B．若给吸管上标刻温度值，刻度不均匀
C．当罐内温度升高时，单位时间内撞击到单位面积上的分子数增多
D．当罐内温度升高时，罐内气体从环境中吸收的热量大于气体对外做功的大小
【答案】A,D
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】A．根据盖-铝萨克定律可知当罐内温度升高时，体积增大，油柱向右移动，故A正确；
B．由盖-铝萨克定律可知
解得
刻度是均匀的，故B错误；
C．当罐内温度升高时，气体压强不变体积增大，单位时间内撞击到单位面积上的分子数减少，故C错误；
D．气体体积增大对外做功，根据热力学第一定律
可知罐内气体从环境中吸收的热量大于气体对外做功的大小，故D正确。
故选AD。
【分析】根据题意可知气体压强不变，根据盖-铝萨克定律列式求解。T与x成线性关系，刻度是均匀的。
三、非选择题
18．（2023高二下·濮阳期中竞赛）一定量某种理想气体，其分子自由度为i，在等压过程中吸热，对外作功，内能增加，则 ， 。
【答案】；
【知识点】物体的内能；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】根据可得，且，对外做功，可得
【分析】根据，，，整理求出答案。
19．（2023·全国乙卷）
（1）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（ ）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
（2）如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg为压强单位）
【答案】（1）A；C；D
（2）初始状态，设B管在上方时上部分气体的压强为，下部分气体压强为，则有：，
倒置状态，A管中气体压强减小，空气柱增加1cm，即A管中水银柱减小1cm，A管内径是B管2倍，即，
由此可知，B管水银柱增加4 cm，B管中空气柱减小4cm，此时：A管中气体，，
Ｂ管中气体，，
设此时A管中气体压强为，B管中气体压强为，可得：，
倒置前后温度不变，由波意耳定律，对A管中气体： ，
对B管中气体： ，
联立解得：
。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【解答】(1)A、一定质量的理想气体内能由温度决定，等温增压后再等温膨胀，温度不变，内能不变，A正确；
B、由理想气体状态方程：可知，等压膨胀温度升高，内能增大，再等温压缩内能不变，末状态温度高于初状态，内能增加，B错误；
C、由理想气体状态方程，等容压缩温度降低，后等压膨胀，温度升高，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，C正确；
D、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等压压缩，温度降低，末温度可能等于初温度，初末状态内能可能不变，D正确；
E、由理想气体状态方程，等容增压温度升高，后等温膨胀，温度不变，末温度高于初温度，初末状态内能增加，E错误；
故答案为：ACD。
【分析】(1)正确一定质量的理解理想气体的内能由温度决定，利用理想气体状态方程逐一分析得出相应温度的变化情况，从而确定内能的变化情况。
(2)根据题意，确定倒置前后AB两管中气体的压强和水银柱空气柱的长度的变化，由等温变化，分别对AB管中气体列出气态方程，解方程组求解.
20．（2024高三下·南充月考）
（1）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。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。
（2）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为、m，面积分别为、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。（重力加速度常量g）
（i）求弹簧的劲度系数；
（ii）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。
【答案】（1）减小；减小；小于
（2）（i）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有
解得
对活塞Ⅰ由平衡条件有，解得弹簧的劲度系数为
（ii）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为
即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为，
由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有
有等压方程可知，解得
【知识点】分子间的作用力；分子动能；分子势能；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【解答】（1）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。
【分析】（1）分子力做正功，则分子势能减小，分子力做负功，则分子势能增大；
（2） （i） 由受力平衡列出方程求解弹簧劲度系数；
（ii） 封闭气体发生等压过程，求出初末状态的体积，根据盖吕萨克定律求解。
21．（2024高三下·泸州模拟） 图甲和图乙中曲线I、II、III分别描述了某物理量随分子之间的距离r变化的规律，r0为平衡位置。
则曲线I描述的是 、曲线II描述的是 、曲线III描述的是 。（选填字母）
A．分子间引力和斥力的合力随r的变化规律 B．分子间斥力随r的变化规律
C．分子间引力随r的变化规律 D．分子势能随r的变化规律
E．分子动能随r的变化规律
【答案】D；B；C
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子势能最小可知，曲线I描述的是分子势能随r的变化规律；
故答案为：D。
根据分子之间斥力和引力都随分子之间距离的增大而减小，但斥力较引力变化快，故曲线II描述的是分子间斥力随r的变化规律；
故答案为：B。
曲线III描述的是分子间引力随r的变化规律。
故答案为：C。
【分析】分子处于平衡位置（即分子之间距离为r0）时分子势能最小。分子之间斥力和引力都随分子之间距离的增大而减小，但斥力较引力变化快。熟练掌握分子力及分子势能随距离变化的变化规律。
22．（2023高二下·虹口期末） 晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，分子势能 填“增加”、“减少”或“保持不变”，分子平均动能 “增加”、“减少”或“保持不变”，所以晶体有固定的熔点。
【答案】增加；保持不变
【知识点】分子动能；分子势能；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，晶体在熔化过程中温度保持不变，由热力学第一定律：可知，晶体的内能增加，但是晶体的分子总动能不变，所以分子势能增加。温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变。
【分析】分子的内能有分子的动能和势能构成。温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子平均动能不变。再根据热力学第一定律及晶体熔化的特点进行分析。
23．（2023高二下·石狮期末）关于分子力和分子势能
（1） 分子间距离大于 r 0 时，分子间表现为 （填“引力”或者“斥力”）
（2） 分子势能在 r 0 处 （填“最大”或者“最小”）
（3） 分子间距离小于 r 0 且减小时，分子势能在 （填“增大”或者“减小”）
【答案】（1）引力
（2）最小
（3）增大
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】（1）当分子间距离大于 r0，分子间表现为引力；
（2）分子从无限远靠近到距离 r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在 r0处分子势能最小；
（3）当分子间距离继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。
【分析】
24．（2023高二下·濮阳期中竞赛）有刚性双原子分子理想气体，其内能为。
（1）求气体的压强；
（2）设气体分子总数为个，求分子的平均动能和气体的温度。
【答案】（1）解：设分子总数为N，由
及
得p=
（2）解：分子的平均动能
气体的温度
【知识点】分子动理论的基本内容；分子动能
【解析】【分析】（1）根据 ， 求出压强。
（2） 分子的平均动能公式； 气体的温度，其中N为 分子总数 。
25．（2023高三下·深圳模拟）为方便抽取密封药瓶里的药液，护士一般先用注射器注入少量气体到药瓶里后再抽取药液，如图所示，某种药瓶的容积为0.9mL，内装有0.5mL的药液，瓶内气体压强为，护士把注射器内横截面积为、长度为0.4cm、压强为的气体注入药瓶，若瓶内外温度相同且保持不变，气体视为理想气体。
（1）注入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能如何变化？请简述原因。
（2）求此时药瓶内气体的压强。
【答案】（1）解：入气体后与注入气体前相比，瓶内封闭气体的总内能增加（2分）；注入气体后，瓶内封闭气体的分子总数增加，温度保持不变故分子平均动能保持不变，因此注入气体后瓶内封闭气体的总内能增加。
（2）解：以注入后的所有气体为研究对象，由题意可知瓶内气体发生等温变化，设瓶内气体体积为，有：
注射器内气体体积为，有：
根据玻意耳定律有：
代入数据解得：
【知识点】物体的内能；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）理解理想气体的内能由温度决定，温度不变，分子的平均动能不变，但注入气体后，分子总数增大，则分子的内能增大；
（2）选取注入的气体及原理瓶内的气体为研究对象，其它发生等温变化，从而利用 玻意耳定律 列方程求解。
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