2019-2020学年沪科版选修3-3 1.5物体的内能 课时作业1（含解析)

1.5物体的内能
课时作业（含解析)
1．如图所示为两分子系统的势能EP与两分子间距离r的关系曲线下列说法正确的是(
)
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r等于r2时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
2．分子力F、分子势能EP与分子间距离r的关系图线如甲乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能EP=0）。下列说法正确的是（　　）
A．甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B．当r=r0时，分子势能为零
C．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
D．在r3．两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，下列说法错误的是（　　）
A．在r>阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r<阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C．在r=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不变
4．下列说法中正确的是（　　）
A．物体的内能变化，它的温度并不一定发生变化
B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均增大
C．当分子间距离增大时，分子势能一定增大
D．布朗运动就是液体分子的无规则运动
5．关于分子动理论，下列说法中正确的是（
）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的
C．当r=r0时，分子间的引力和斥力均为零
D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均增大
6．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是（
）
A．
B．
C．
D．
7．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
B．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
C．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减小而减小
D．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减小而增大
8．分子间有相互作用势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零．设分子a固定不动，分子b以某一初速度从无穷远处向a运动，直到它们之间的距离最小．在此过程中，a、b之间的势能（
）
A．先减小，后增大，最后小于零
B．先减小，后增大，最后大于零
C．先增大，后减小，最后小于零
D．先增大，后减小，最后大于零
9．两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，仅在分子力的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．在阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C．在时，分子势能最小
D．分子动能和势能之和在整个过程中先增加后减小
10．两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离r的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线。当分子间距为r＝r0时，分子之间合力为零，则下列关于该两分子组成系统的分子势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
11．物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是_____m。能说明物体内分子都在永不停息地做无规则运动的实验事实有________，（举一例即可）。在两分子间的距离由r0（此时分子间的引力和斥力相互平衡，分子作用力为零）逐渐增大的过程中，分子力的变化情况是_____________________。
12．如图所示，两个绝热的、容积相同的球状容器A、B，用带有阀门K的绝热细管连通，相邻两球球心的高度差为h。初始时，阀门是关闭的，A中装有2mol的氦（He），B中装有2mol的氪（Kr），二者的温度和压强都相同。气体分子之间的相互作用势能可忽略。现打开阀门K，两种气体相互混合，已知两种气体的摩尔质量，最终每一种气体在整个容器中均匀分布，两个容器中气体的温度相同。则两种气体混合后的温度________（填“高于”或“等于”或“低于”）混合前的温度，混合后氦分子的平均速率_____（填“大于”或“等于”或“小于”）氪分子的平均速率。
13．研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。
(1)由图中可知，两分子间距离为r0时，分子势能最小，请说出r=r0时两分子间相互作用力的大小，并定性说明曲线斜率绝对值的大小及正负的物理意义；
(2)假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为r1时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为Ep1，系统的动能与分子势能之和为E。请在如图所示的Ep—r曲线图象中的r轴上标出r1坐标的大致位置，并求出此时两分子之间的分子作用力大小。
14．用分子动理论的知识解释下列现象：
（1）洒在屋里的一点香水，很快就会在屋里的其他地方被闻到；
（2）水和酒精混合后，总体积减小；
（3）高压下的油会透过钢壁渗出；
（4）温度升高，布朗运动和扩散现象加剧；
（5）固体不容易被压缩和拉伸．
15．在长期的科学实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法，其中一种能量是势能．势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能．如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等．
如图所示，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x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Ep与它们之间距离x的Ep-x关系图线如图所示．
（1）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r0时，b分子的动能为Ek0（Ek0（2）利用图，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围．
16．如图所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的气体，已知容器横截面积为S，活塞重为G，大气压强为P0．若活塞固定，密封气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q1；若活塞不固定，且可无摩擦滑动，仍使密封气体温度升高1℃，需吸收的热量为Q2．
①Q1和Q2哪个大？
②求在活塞可自由滑动时，密封气体温度升高1℃，活塞上升的高度h．
参考答案
1．C
【解析】
由图可知，分子间距离等于r0时分子势能最小，即r0=r2，当r=r2时分子间作用力为零，当r小于r2时分子力表现为斥力；当r大于r2时，表现为引力，故A、B错误，C正确；在r由r1变到r2的过程中，分子间为斥力，分子力做正功分子势能减小，故D错误。
2．D
【解析】
AB．在时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为0，故AB错误；
C．从平衡位置开始，随着分子间距离的增大，分子间作用力随分子间距离增大后减小，故C错误；
D．当时，分子力表现为斥力，当分子力减小时，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减少，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】
A．r大于平衡距离，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，A正确；
B．当r小于时，分子间的作用力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增加，B错误；
C．由以上分析可知，当r等于时，分子势能最小，动能最大，C正确；
D．由于没有外力做功，分子动能和势能之和在整个过程中不变，D正确。
本题选错误的，故选B。
4．A
【解析】
A．物体的内能变化，它的温度并不一定发生变化，如0℃的冰融化为0℃的水要吸热，内能增加，故A正确；
B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故B错误；
C．分子力做功等于分子势能的减小量，当在r>r0范围内，分子间距离增大时，分子势能减小，故C错误；
D．布朗运动是悬浮在液体中微粒的运动，反映了周围液体分子的无规则运动，故D错误。
故选A。
5．B
【解析】
A．布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动，故A错误；
B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，故B正确；
C．当r=r0时，分子间的引力和斥力大小相等，方向相反，但两力均不为零，故C错误；
D．当分子间距增大时，分子间的引力和斥力均减小，故D错误。
故选B。
6．B
【解析】
ABCD.
根据分子间作用力F、分子势能与分子间距离关系可知，当
分子力为零，分子势能最小，由此可知ACD错误，B正确；
故选B。
7．D
【解析】
AB．当分子力表现为引力时，分子力随着分子间距离的增大先增大后减小，分子势能随着分子间距离的增大而增大，选项AB错；
CD．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减小而增大，选项D正确；
故选D。
8．B
【解析】
设r=r0时两分子间斥力大小等于引力大小，当分子乙从无穷远处向甲运动时即r＞r0时，合力表现为引力，引力做正功，分子势能减小．当r＜r0时，合力表现为斥力，这时在向a运动时分子力做负功，分子势能增大，直至它们之间的距离最小时，分子势能最后大于零．所以B正确．
9．A
【解析】
为分子间的平衡距离；大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡距离时，分子间为斥力；则有：
A．r>r0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，故A正确；
B．阶段，分子间的作用力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增加，故B错误；
C．由以上分析可知，当r等于时，分子势能最小，故C错误；
D．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，故D错误。
故选A。
10．BCD
【解析】
当
时，分子力表现为引力，随分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小；当
时，分子力表现为斥力，随分子间距离减小，分子力做负功，分子势能增力，因此当时，分子势能最小，两个分子初始状态距离不同，分子势能的最小值不同，因此BCD正确，A错误。
故选BCD。
11．10-10
扩散
先增大后减小
【解析】
[1]
分子直径的数量级一般是；
[2]有扩散现象，布朗运动等（举一例子即可）；
[3]增大的过程中，引力和斥力都减小但斥力减小的快，因此增大的过程中表现为引力，在r0处合力为零，到无穷远处合力又减为零，因此分子力先增大后减少。
12．低于
大于
【解析】
[1]因为两种气体混合以后重心升高，重力势能增大，根据能量守恒定律可知内能要减小，理想气体的内能由温度决定，所以温度要降低。
[2]因为混合后两种气体的温度相同，两种气体分子的平均动能相等，而氦分子的质量小于氪分子的质量，所以混合后氦分子的平均速率大于氪分子的平均速率。
13．(1)当r=r0时两分子间相互作用力0，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力；(2)见解析，此时两分子之间的分子作用力大小为
【解析】
(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力的合力就是分子间相互作用力，有
根据能量守恒，分子势能的减少量等于分子作用力做的功，即
图像斜率为
由图象可知，分子间距离为时，分子势能最小，；当小于时，分子势能随的增大而减小，作用力表现为斥力，此时图像斜率为负，当大于时，分子势能随的增大而增大，作用力表现为引力，此时图像斜率为正，当时，分子间作用力为零，此时图像斜率为零；根据上述分析，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。
(2)由于做的是匀速圆周运动，分子作用力表现应该是引力，此时分子的加速度最大，即分子力最大，故在势能与两者之间距离的关系曲线中，在右边曲线斜率最大的点上，如下图所示
由题意可知
联立解得
14．(1)分子热运动引起的扩散现象
(2)分子间有间隙
(3)分子间有间隙
(4)分子运动随温度升高而加剧
(5)分子间存在引力和斥力
【解析】
(1)洒一点香水，立即闻到香味是因为香水中含有的分子是在不断运动的，向四周扩散，使人们闻到香味,这是分子热运动引起的扩散现象.
(2)水和酒精混合时，由于分子间有空隙，相互进入对方而使总体积减小，说明分子间有间隙。
(3)高压下的油会透过钢板渗出，说明钢板分子间有间隙，体现分子间有间隙。
(4)布朗运动和扩散现象都是分子热运动的体现，且布朗运动和扩散现象都与温度有关，温度越高，布朗运动越剧烈，扩散现象越明显；体现分子运动随温度升高而加剧。
(5)组成物质的分子间存在引力和斥力；分子间间隙变大时，相互作用力表现为引力，所以固态难以被拉伸；分子间间隙变小时，分子间相互作用力表现为斥力，故固态难以被压缩.体现分子间存在引力和斥力。
15．（1）Epm
=Ek0-Ep0（2）△x=x2-x1
【解析】
（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，有Epm=Ek0-Ep0；
（2）由Ep-x图线可知，当两分子间势能为Epm时，
b分子对应x1和x2两个位置坐标，b分子的活动范围△x=x2-x1，如图所示．
16．①Q1＜Q2②
【解析】（1）设密闭气体温度升高1℃，内能的增量为△U，则有
①
②
对活塞用动能定理得：
③
W大气
④
⑤
解②③④⑤得：
⑥
所以有：
⑦
（2）解①⑥两式得：
⑧