第一章 4 分子动能与分子势能（习题）—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第三册word版含答案

第一章
分子动理论
4　分子动能和分子势能
同步练习
一、单选题
1．某物体温度升高后，
增大的是（　　）
A．分子平均动能
B．总分子势能
C．每一个分子的动能
D．每一个分子的势能
2．下列关于物体内能的说法正确的是（　　）
A．温度高的物体一定比温度低的物体内能大
B．物体中所有分子的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能
C．某个分子的动能和分子势能的总和叫做该分子的内能
D．当一个物体的机械能增加时，其内能也跟着增加
3．下列说法正确的是（　　）
A．物体的动能和重力势能也是其内能的一部分
B．当存在分子力时，两分子间距离增大时，分子势能一定增大
C．当存在分子力时，两分子间距离减小时，分子间引力和斥力都增大
D．布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的固体分子的无规则运动
4．根据分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
B．分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间距离的增大而增大
C．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停的无规则运动，就是分子的运动
5．对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法错误的是（　　）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．温度越高，布朗运动越显著
C．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小
D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大
6．如图所示为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是（　　）
A．当r大于时，分子间的作用力表现为引力
B．当r等于时，分子势能最小
C．在r由增大的过程中，分子间的作用力做负功
D．在r由增大的过程中，分子间的作用力做正功
7．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的关系如图所示。图中分子势能的最小值为-E，若两分子所具有的总能量为零，则下列说法中正确的是（　　）
A．乙分子在P点（x=x2）时，加速度最大
B．乙分子在P点（x=x2）时，动能为E
C．乙分子在Q点（x=x1）时，处于平衡状态
D．乙分子的运动范围为x≤x1
8．根据分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常数之比
B．显微镜下观察到墨水中的小炭粒所做的不停的无规则运动就是分子的运动
C．分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间距离的增大而减小
D．随着分子间距离的增大，分子势能一定增大
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r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无限远时分子势能为零，下列说法中错误的是（　　）
A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在rC．在r=r0时，分子势能最小，动能最大
D．分子间的斥力和引力随r增大而减小，在r>r0阶段，斥力比引力减小得快一些，分子间的作用力表现为引力
二、多选题
10．设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动到无限远，则（　　）
A．乙分子的加速度先减小，后增大
B．乙分子到达r0处时速度最大
C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小
D．分子动能和势能之和在整个过程中不变
11．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．甲圈中微粒的运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
B．乙图中当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
C．丙图是两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线，当时，分子间的作用力表现为斥力，且随着r的减小，分子力做负功
D．丁图中洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力F必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在分子斥力
12．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
三、填空题
13．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，分子间的作用力表现为__________（填“引力”或“斥力”），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”）。
14．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。
四、解答题
15．将甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲、乙分子间作用力与距离间关系的函数图像如图所示。若质量为m＝1×10－26
kg的乙分子从r3（r3＝12d，d为分子直径）处以v＝100
m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来，仅在分子力作用下，则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大（选无穷远处分子势能为零）？
试卷第1页，总3页
参考答案
1．A
【详解】
温度是分子平均动能的标志，物体温度升高分子的平均动能增加，则不是每一个分子的动能都增大；
故选A。
2．B
【详解】
A．物体内能的大小与物质的量、温度、体积以及物态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故A错误；
BC．内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的分子动能和分子势能的总和，故B正确，C错误；
D．因为一切物体都有内能，所以物体的机械能为零时，内能一定不为零；一个物体的机械能发生改变时，其内能不一定发生改变，故D错误。
故选B。
【点睛】
机械能的改变与内能的改变没有必然的联系。
3．C
【详解】
A．内能是组成物质的分子动能和分子势能的总和，与宏观的动能和势能无关，物体的动能和重力势能是属于机械能，故A错误；
B．当时，分子力表现为斥力，随着两分子距离的增大，分子力做正功，分子势能减小；当时，分子力表现为引力，随着两分子距离的增大，分子力做负功，分子势能增大；故B错误；
C．当存在分子力时，两分子间距离减小时，分子间引力和斥力都增大，并且斥力比引力增大得快，故C正确；
D．布朗运动是指在显微镜下观察到的组成悬浮颗粒的无规则运动，不是悬浮颗粒的固体分子的运动，它反映了液体分子的无规则运动，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．当分子之间的距离小于平衡位置的间距时，分子之间的作用力表现为斥力，随分子之间距离的增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子之间的距离大于平衡位置的间距时，分子之间的作用力表现为引力，随分子之间距离的增大，分子力做负功，分子势能增大，故A正确；
B．根据分子力的特点，分子间的相互作用的引力和斥力随分子间的距离增大而减小，但斥力减小的快，故B错误；
C．气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比是气体分子所占空间的大小，该大小比气体的分子大很多，故C错误；
D．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动，是小炭粒的运动，小炭粒中很多的分子组成，所以不是分子的运动，故D错误；
故选A。
5．C
【详解】
A．温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，故A正确，不符合题意；
B．温度越高，布朗运动越显著，故B正确，不符合题意；
C．当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，故C错误，符合题意；
D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，故D正确，不符合题意。
故选C。
6．B
【详解】
由图象可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离r2为平衡距离；
A．r2是分子的平衡距离，当r1＜r＜r2时，分子力为斥力，当r＞r2时分子力为引力，故A错误；
B．由图象可知，当r=r2时，分子间势能Ep最小，故B正确；
CD．在r由r1增大到r2的过程中，斥力做正功，分子势能减小，由r2继续增大的过程中，引力做负功，分子势能增大，故CD错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．乙分子在P点（x=x2）时，分子势能最小，可知该点分子力为零，加速度为零，即加速度最小，故A错误。
B．乙分子在P点分子势能为-E，两分子所具有的总能量为零，则其动能为E，故B正确。
C．乙分子在P点，分子势能最小，分子力为零，处于平衡状态，在Q点分子力表现为斥力，不是平衡状态，故C错误。
D．当x＜x1时分子势能为正，总能量为0，动能应为负，是不可能的，因此分子的运动范围为x≥x1，故D错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比，故A错误；
B．显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规则运动是布朗运动，它是分子的运动的体现，但不是分子的运动，故B错误；
C．分子间相互作用的引力和斥力一定随分子间距离的增大而减小，故C正确；
D．若分子间距是从小于平衡距离开始增大，则分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小后增大，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．在r>r0阶段，F为引力，相互靠近时，F做正功，分子动能增加，势能减小，所以A正确，不符合题意；
B．在rC．在r=r0时，分子势能最小，动能最大，所以C正确，不符合题意；
D．分子间的斥力和引力随r增大而减小，在r>r0阶段，斥力比引力减小得快一些，分子间的作用力表现为引力，所以D正确，不符合题意；
故选B。
10．BD
【详解】
A．在0~r0内，分子力表现为斥力，且斥力随距离的增大而减小，当在r0~10r0时，分子力表现为引力，且引力先增大后减小，当大于10r0时，分子力忽略不计，故乙分子的加速度先减小，后增大再减小直至到零，故A错误；
B．在0~r0内，分子力表现为斥力，乙分子先加速，当乙分子到达r0处时，分子力为零，乙分子速度最大，之后分子力为引力，乙分子减速，故B正确；
C．斥力时分子力对乙做正功，分子势能减小，引力时分子力做负功，分子势能增大，故C错误；
D．只有分子力做功，分子动能和势能之和在整个过程中不变，故D正确。
故选BD。
11．BC
【详解】
A．微粒运动反映了液体分子的无规则热运动，微粒运动即布朗运动，故A错误；
B．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故B正确；
C．从图象看出，当r等于r2时，分子势能Ep取最小值，所以分子间平衡距离是r2；当时，分子间的作用力表现为斥力，且随着r的减小，分子力做负功，故C正确；
D．洁净的玻璃板接触水面，要使玻璃板离开水面，拉力F必须大于玻璃板的重力，其原因是水分子和玻璃分子之间存在分子引力，故D错误。
故选BC
。
12．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。
13．引力
一直减少
【详解】
[1]当分子间距离大于r0时，分子引力大于斥力，分子力表现为引力。
[2]相距较远的两个分子距离减小到r0的过程中，分子力做正功，分子势能减小。
14．引力
C
【详解】
[1][2]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。
15．5×10－23J
【详解】
在乙分子靠近甲分子的过程中，分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小，后增大。动能和势能之和不变，又因为无穷远处分子势能为零，当时分子力为零，分子势能可认为为零，所以当速度为零时，分子势能最大，即
。