1.4 分子动能和分子势能 同步训练-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（解析版）

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．布朗运动就是液体分子的无规则运动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．物体的内能变化，它的温度并不一定发生变化2．分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一个分子固定于原点O，另一个分子从距O点很远处向O点运动，以下说法正确的是（）A．在两分子间距减小到r1的过程中，分子间作用力先减小后增大B．在两分子间距减小到r1的过程中，分子势能先减小后增大C．在两分子间距减小到r1时，分子势能等于零D．在两分子间距由r2减为r1过程中，分子力与分子势能都在减小3．质量相等的氢气和氧气，温度相同，不考虑分子间的势能，则（）A．氧气的内能较大 B．氢气的内能较大C．两者内能相等 D．氢气分子的平均动能较大4．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，下列说法正确的是（）A．从r=r2到r=r0分子间引力增大、斥力减小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分子势能一直减小D．从r=r2到r=r1分子动能一直增大5．从微观的角度来看，一杯水是由大量水分子组成的，下列说法中正确的是（）A．当这杯水静止时，水分子也处于静止状态B．水的温度越高，水分子的平均动能越大C．每个水分子都在运动，且速度大小相等D．这些水分子的动能总和就是这杯水的动能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．分子力F、分子势能EP与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处为分子势能Ep＝0），下列说法错误的是（）A．乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线B．随分子间距离的增大，分子力先减少后一直增大C．分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力减小得更快D．在r<r0阶段，分子力减小时，分子势能也一定减小8．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与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（）A．乙分子在Q点时，处于平衡状态B．乙分子在P点时，加速度最大C．乙分子在Q点时，其动能为D．乙分子的运动范围为9．环绕地球作匀速圆周运动的航天飞机舱内密封着一定质量的空气，则（）A．由于气体处于完全失重状态，故气体对舱壁无压力B．当对舱内气体加热时，气体的压强和内能均增大C．若舱内有少量气体漏出，但气体的温度不变，则舱内气体的内能也不变D．若向舱内再充入空气，并保持舱内温度不变，则舱内气体的内能一定不变10．A、B两分子的距离等于分子直径的10倍，若将B分子向A分子靠近，直到不能再靠近的过程中，关于分子力做功及分子势能的变化说法正确的是（）A．分子力始终对B做正功，分子势能不断减小B．分子力先对B做正功，而后B克服分子力做功，分子势能先减小后增大C．B分子先克服分子力做功，而后分子力对B做正功，分子势能先增大后减小D．分子间的距离不断减小，所以分子势能不断增大11．关于分子动理论，下列说法错误的是（）A．1g的氢气和1g的氧气中含有的分子数相等，都是6.02×1023个B．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接反映了液体分子运动的无规则性C．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素D．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大12．两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，若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（）A．在r=r0时，分子势能为零B．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小C．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小D．在r=r0时，分子势能最小，动能最大E．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13．下列说法正确的是（）A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于针受到了浮力B．一定质量的理想气体，内能只与温度有关与体积无关C．能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要D．处于热平衡的两个系统温度一定相同14．设时分子间的作用力为零，则一个分子从远处以某一动能向另一个固定的分子靠近的过程中，下列说法中正确的是（）A．时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小B．时，动能最大，势能最小C．时，分子力做负功，动能减小，势能增大D．以上说法不对15．两分子间的斥力和引力的合力与分子间距离的关系如图中曲线所示，曲线与轴交点的横坐标为。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，则下列说法正确的是（）A．在有分子力的情况下，分子引力先增大后减小，分子斥力先减小后增大量B．在有分子力的情况下，分子之间的引力和斥力都增大C．在时，分子势能最小，动能最大D．在时，分子力和分子势能均为零16．两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，动能最大D．在时，分子势能为零E．分子动能和势能之和在整个过程中不变二、综合题（共4题）17．随着科学技术的发展，近几年来，也出现了许多的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等。摩擦焊接是使焊件的两个接触面高速地向相反的方向旋转，同时加上很大的压力（每平方厘米加到几千到几万牛顿的力），瞬间就焊接成一个整体了。试用学过的分子动理论知识分析摩擦焊接的原理。18．分析下列说法中，哪些是正确的，哪些是不正确的。（1）物体的机械能大，它的内能一定也大；（2）物体可以同时具有内能和机械能；（3）任何物质系统都具有内能；（4）物体的机械能改变时，它的内能一定也变化；物体的内能改变时，它的机械能一定也变化。19．放在光滑水平面上的物体，受到一个水平方向的作用力而做匀加速直线运动，有人说：“随着物体运动加快，物体内分子的运动也加快，因此分子的平均动能增大，物体的温度升高。”这种说法是否正确？为什么？20．（1）1kg的的水跟1kg的的水哪个内能多？（2）1kg的的水跟2kg的的水哪个内能多？（3）一杯的开水跟一池塘常温下的水哪个内能多？（4）1kg的的水跟1kg的的水蒸气哪个内能多？参考答案：1．D【详解】布朗运动是固体小颗粒的无规运动，故A错；分子间的引力和斥力均是随分子间距的增大而减小的，故B错；而分子势能随分子间距也不是一种直接的正向变化关系，故C错；影响内能的因素不仅有温度，还有体积，物质的量这些个因素．故D正确．2．D【详解】A．在两分子间距减小到r1的过程中，分子体现引力，分子力先增大后减小，故A错误；BC．在两分子间距减小到r1的过程中，分子体现引力，分子做正功，分子势能减小，无穷远处分子势能为零，间距减小到r1时，分子势能小于零，故B、C错误；D．在间距由r2减小到r1的过程中，分子体现引力，分子做正功，分子势能减小，间距减小到r1时分子力减小为零，故D正确。故选D。3．B【详解】不考虑分子间的势能，内能只由温度决定，温度相同分子平均动能相等，由于质量相等，氢气分子数多，所以氢气的内能较大，故B正确，ACD错误．4．C【详解】A．从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；B．由图可知，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；C．分子势能在r=r0时最小，故从r=r2到r=r0分子势能一直在减小，故C正确；D．从r=r2到r=r1分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D错误。故C正确。5．B【详解】A．分子永不停息地做无规则运动，故这杯水静止时，水分子也不可能都处于静止状态，A错误。B．给水加热时，水吸收热量，温度升高，则内能增加，水分子的热运动变激烈，水分子的平均动能变大，B正确。C．分子的运动是无规则的，速度大小不一定都相等，C错误。D．动能是运动的物体所具有的能，与分子热运动无关，所以水分子的动能与这杯水的动能无关，D错误。故选B。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．r0是平衡位置，Ep-r图象中，r=r0处，分子势能最小；F-r图象中，r=r0处，分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，甲图对应的是F-r图象，故A正确，不符合题意。B．甲图为F-r图象，根据图象可知，分子从靠得很近位置开始，随分子间距离的增大，分子力先减少后增大，再减小，故B错误，符合题意。C．分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力减小得更快，故C正确，不符合题意。D．在r＜r0阶段，随着分子距离增大，分子力减小时，分子力做负功，分子势能减小，故D正确，不符合题意。故选B。8．D【详解】A．乙分子在Q点时，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，不为0，乙分子有加速度，不处于平衡状态，故A错误；B．由图象可知，乙分子在P点时，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，故B错误；C．当乙分子运动至Q点时，其分子势能为零，故其分子动能也为零，故C错误；D．当乙分子运动至Q点时，分子间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为，故D正确。故选D。9．B【详解】A、气体压强的产生是由于气体分子作无规则热运动时，频繁的撞击容器壁产生，所以此时气体对舱壁有压力，故A错误；B、当对舱内气体加热时，气体温度升高，内能增加；由于气体体积不变，根据理想气体状态方程可知压强增加；故B正确；C、若舱内有少量气体漏出，但气体的温度不变，分子热运动的平均动能不变，故内能减小，故C错误；D、若向舱内再充入空气，并保持舱内温度不变，分子热运动的平均动能不变，故内能增加，故D错误；故选B．10．B【详解】将B分子从分子直径10倍处向A分子靠近，分子力先表现为引力，引力做正功，分子势能减小，当r小于r0时，分子力表现为斥力，分子力又做负功，分子势能增加。故选B。11．A【详解】A：分子数，氢气和氧气的摩尔质量不一样，1g的氢气和1g的氧气中含有的分子数不相等且都不是1mol的分子数．故A项错误，应选择．B：显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接反映了液体分子运动的无规则性．B项正确，不能选．C：在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素．C项正确，不能选．D：温度高的物体内能不一定大(还与物质的量、体积有关)，但分子平均动能(只与温度有关)一定大．D项正确，不能选．12．BDE【详解】A．由图象可知：分子间距离为r0时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；当r等于r0时，分子势能最小但不为零，故A错误；B．r0是分子的平衡距离，r大于平衡距离，分子力表现为引力，F做正功，分子动能增加，势能减小，故B正确；C．当r小于r0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，故C错误；D．分子动能和势能之和在整个过程中不变，当r等于r0时，分子势能最小，动能最大，故D正确；E．分子间同时存在斥力和引力，在r＞r0阶段，当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，但斥力减小得更快，所以分子间的作用力表现为引力。故E正确。故选BDE。13．BD【详解】A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于针受到表面张力的作用，选项A错误；B．一定质量的理想气体的分子势能可以忽略不计，只包含分子动能，其内能只与温度有关，与体积无关，选项B正确；C．能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，但是能够直接利用的能源越来越少，则必须要节约能源，选项C错误；D．处于热平衡的两个系统温度一定相同，选项D正确。故选BD。14．ABC【详解】当r＞r0时，分子力表现为引力，故两分子相互靠近时，分子力做正功，分子势能减小，分子动能增大；当r＜r0时，分子力表现为斥力，两分子相互靠近时，分子力做负功，动能先增大后减小，因此当r=r0时，动能最大，势能最小，故ABC正确，D错误。故选ABC。15．BC【详解】AB．相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近的过程中，随着分子间距离的减小，分子间引力一直增大，斥力一直增大，故A错误，B正确；C．相距很远的两分子在相互接近的过程中，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，在时，分子势能最小，动能最大，故C正确；D．在时，分子力为零，分子势能最小且小于零，故D错误。故选BC。16．ACE【详解】A．r0是分子的平衡距离，在阶段，分子力表现为引力，F做正功，分子动能增加，势能减小，A正确；B．在阶段，分子力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增大，B错误；C．在时，分子势能最小，动能最大，C正确；D．若两分子相距无穷远时分子势能为零，则当时，分子势能最小但不为零，故D错误；E．因为只有分子力做功，所以分子动能和势能之和在整个过程中不变，故E正确。故选ACE。17．见解析【解析】摩擦焊接是利用了分子引力的作用。当焊接的两个物体的接触面朝相反的方向高速旋转时，又施加上很大的压力，就可以使两接触面上大量分子间的距离达到或接近r0，从而使两个接触面瞬间焊接在一起。18．（1）错误；（2）正确；（3）正确；（4）错误【详解】（1）物体的机械能和内能是不同的概念，两者之间没有关系，机械能大，它的内能不一定也大，故说法错误。（2）物体的机械能和内能是不同的概念，两者之间没有关系，物体可以同时具有内能和机械能，故说法正确。（3）分子的运动是永不停息的，任何物质系统都具有内能，故说法正确。（