1.4 分子动能和分子势能 章节练习 -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15题）1．当两个分子间的距离r=r0时，分子处于平衡状态，设r1<r0<r2，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中（）A．分子力先减小后增大 B．分子力有可能先减小再增大最后再减小C．分子势能处最大 D．分子势能先增大后减小2．下列说法中正确的是（）A．水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的B．用打气筒向篮球内充气时需要用力，说明气体分子间有斥力C．分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而增大D．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大3．关于两个分子之间的相互作用力和分子势能，下列判断正确的是（）A．两分子处于平衡位置，分子间没有引力和斥力B．两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大C．两分子间距离减小，分子势能一定减小D．两分子处于平衡位置，分子势能最大4．物体内能的大小（）A．只取决于物体的温度 B．只取决于物体的质量C．只取决于物质的状态 D．取决于物体质量、温度和体积5．关于分子力和分子势能，下列说法正确的是()A．当分子力表现为引力时，分子力随分子间距离的增大而减小B．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离减小而减小C．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离减小而增大D．用打气筒给自行车打气时，越下压越费力，说明分子间斥力越来越大，分子间势能越来越大6．甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力、分子势能与两分子间距离的关系如图中曲线所示，a点是虚线和横轴的交点，b点是实线和横轴的交点，c点是实线的最低点，下列说法不正确的是（）A．实线是甲对乙的分子力与分子间距离的关系图像B．乙分子从a点运动到b点，分子力做正功C．乙分子从a点运动到b点，分子力和分子势能都变小D．c点处乙分子的分子力最小7．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的（）A．压强和温度 B．体积和压强 C．温度和压强 D．温度和体积8．如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远a点处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲，图中b点合外力表现为引力，且为数值最大处，d点是分子靠得最近处，则下列说法正确的是（）A．乙分子在a势能最小B．乙分子在b点动能最大C．乙分子在c点动能最大D．乙分子在d点势能最小9．两个相距较远的分子仅在彼此间分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下述正确的是（）A．分子力先增大后减小 B．分子力先做正功，后做负功C．分子势能一直增大 D．分子势能先增大后减小10．分子间势能由分子间距r决定。规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，两分子间势能与分子间距r的关系如图所示。若一分子固定于原点O，另一分子从距O点无限远向O点运动。下列说法正确的是（）A．在两分子间距从无限远减小到的过程中，分子之间的作用力先增大后减小B．在两分子间距从无限远减小到的过程中，分子之间的作用力表现为引力C．在两分子间距等于处，分子之间的作用力等于0D．对于标准状况下的单分子理想气体，绝大部分分子的间距约为11．关于分子动理论，下列说法正确的是（）A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子不停地做无规则的热运动B．知道1摩尔气体的体积就可以求出每个分子的体积C．在分子间引力和斥力相等的位置，分子势能最小D．物体的温度升高，内能一定增大12．下列说法中正确的是（）A．物体的内能变化时，它的温度一定发生变化B．气体的体积增大时，分子势能一定增大C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小D．用阿伏伽德罗常数和某种气体的密度，就一定可以求出该种气体的分子质量13．由于水的表面张力，迎霞湖里荷叶上的小水滴总是球形的，在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为引力，分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如图所示，图中哪个点能总体上反映小水滴表面层中水分子分子势能（）A．A点 B．B点 C．C点 D．D点14．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，分子力总是随分子间距离的减小而增大D．当分子力表现为斥力时，分子势能总是随分子间距离的减小而减小15．关于热现象，下列说法正确的是（

）A．布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动B．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积C．物体的体积减小时，内部分子势能一定减小D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大二、填空题16．分子势能跟_____有关．17．思考判断（正确的打“√”，错误的打“×”）（1）物体的温度升高时，物体每个分子的动能都增大。

()（2）当分子力做正功时，分子势能一定减小。

()（3）当分子间距离为r<r0时，分子力为斥力，这时减小分子间的距离，分子势能增大。

()（4）物体的温度和体积变化时，内能一般会发生改变。

()18．由于水的表面张力作用，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为_______（选填“引力”或“斥力”）。分子势能Ep和分子间距离r的关系如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子势能Ep的是图中_______（选填“A”或“B”或“C”或“D”）的位置。在小水滴内部，水分子间的距离在r0左右（分子间的距离等于r0时，分子力为0），则分子间距离等于r0的位置是图中_______点（选填“A”或“B”或“C”或“D”）。19．如果取分子间距离r＝r0(r0＝10－10m)时为分子势能的零势能点，则r<r0时，分子势能为________值；r>r0时，分子势能为________值(填“正”“负”或“零”)．按规定的零势能点，试着在图上画出Ep--r的图像___．综合题20．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＝1×10－26kg的乙分子从r3（r3＝12d，d为分子直径）处以v＝100m/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）？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。22．分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图象中表现出来，就图象回答：（1）从图中看到分子间距离在r0处分子势能最小，试说明理由．（2）图中分子势能为零的点选在什么位置？在这种情况下分子势能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，对吗？（3）如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？参考答案：1．B【详解】AB．因为r1<r0<r2，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中，分子力有可能先减小再增大最后再减小，选项A错误，B正确；CD．根据分子势能与分子距离变化的关系可知，分子势能处最小，则当两个分子间的距离由r1变到r2的过程中，分子势能先减小后增大，选项CD错误。故选B。2．A【详解】A．水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的，选项A正确；B．用打气筒向篮球内充气时需要用力，这是气体压强作用的缘故，与气体分子间的斥力无关，选项B错误；C．分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而减小，选项C错误；D．当分子力表现为斥力时，分子距离变大时，分子力做正功，则分子势能减小，即分子势能随分子间距离的增大而减小，选项D错误。故选A。3．B【详解】两分子处于平衡位置，分子间也存在引力和斥力，只不过合力为零，选项A错误；两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大，选项B正确；当分子距离小于r0时，两分子间距离减小，分子势能增大，选项C错误；两分子处于平衡位置，分子势能最小，选项D错误；故选B.4．D【详解】物体内能等于分子势能和分子总动能之和，从宏观上看物体的内能大小取决于物体质量、温度和体积。故选D。5．B【详解】当分子力表现为引力时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，选项A错误；当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离减小而减小，选项B正确，C错误；用打气筒给自行车打气时，越下压越费力，这是气体压强作用的缘故，与分子力无关，选项D错误；故选B.6．D【详解】AB．当两分子间距离小于平衡距离时，随着分子间距离增大斥力减小，运动方向与分子力方向相同，分子力做正功，分子势能减小，当分子间距离等于平衡距离时，分子间作用力为0，此时分子势能最小，所以实线为甲对乙的分子力与分子间距离的关系图像，乙分子从a点运动到b点，分子力做正功，故A正确，B正确；C．乙分子从a点运动到b点，由图可知分子力和分子势能都变小，故C正确；D．b点处分子力为0，是最小值，故D错误；本题选错误的，故选D。7．D【详解】由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由于分子间引力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积。故D正确，ABC错误。故选D．8．C【详解】由题意可知，从a到c，分子力表现为引力，说明乙分子在分子力的作用下加速，分子力做正功，分子势能减小，分子动能增大；从c到d，分子力表现为斥力，说明乙分子在分子力的作用下减速，分子力做负功，分子势能增大，分子动能减小，所以分子在c势能最小，动能最大，所以C正确，ABD错误。故选C。9．B【详解】A．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，当分子间距大于平衡间距时，分子力表现为引力；当分子间距小于平衡间距时，分子力表现为斥力，分子引力先减小后增大，斥力增大，A错误；B．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先是引力后是斥力，故先做正功后做负功，B正确；C．只有分子力做功，先做正功后做负功，根据动能定理，动能先增加后减小，C错误；D．分子力先做正功后做负功；分子力做功等于分子势能的变化量；故分子势能先减小后增加，D错误。故选B。10．A【详解】A．由图可知，r2处分子势能最小，则r2处的分子间距为平衡位置，所以在两分子间距从很远处减小到r2的过程中，分子之间的作用力先增大后减小，选项A正确；B．由于，分子间作用力表现为斥力，选项B错误；C．由图可知，r2处分子势能最小，则r2处的分子间距为平衡位置，引力与斥力相等，即分子之间的作用力等于0，选项C错误；D．对于标准状况下的单分子理想气体，绝大部分分子的间距约为10，选项D错误。故选A。11．C【详解】A．布朗运动反映了液体分子的无规则运动，A项错误；B．用1摩尔气体的体积除以阿伏加德罗常数就可以求出每个分子占据的空间，但不是每个分子的体积，B项错误；C．根据分子势能随分子间距离变化的特点可知在分子间引力和斥力相等的位置，分子势能最小，C项正确；D．物体的温度升高，分子的平均动能增大，势能变化情况不知道，故内能变化情况不确定，D项错误；故选C。12．C【详解】A．物体的内能变化时，它的温度不一定发生变化，例如0℃的冰化成同温度的水，选项A错误；B．气体的分子之间的距离比较大，所以气体的分子势能忽略不计，气体的体积增大时，分子势能不变，故B错误。C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，选项C正确；D．用阿伏伽德罗常数和某种气体的密度，加气体的摩尔质量，才能求出该种气体的分子质量，故D错误。故选C。13．D【详解】在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力，当r=r0时分子力F=0，分子势能最小，故C点为分子间作用力为零的情况，即C点表示平衡位置，故表现为引力的位置只能为D点故选D。14．AC【详解】AB．当分子力表现为引力时，分子距离增大时，分子力做负功，则分子势能增大，A正确，B错误；CD．当分子力表现为斥力时，分子距离减小时，分子力做负功，则分子势能增大，C正确，D错误。故选AC。15．AD【详解】试题分析：布朗运动是悬浮在液体中颗粒的运动，是由于液体分子的撞击形成，它不是液体分子的热运动，但是液体分子热运动的反映，A正确；因为气体间的间隔较大，根据气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数能算出每个气体分子占据的空间大小，该空间大小比气体分子的体积大，不能算出气体分子的体积，B错误；当分子间表现为引力时，体积减小，分子间距离减小，引力做正功，分子势能减小，体积增大，分子间距离增大，引力做负功，分子势能增大，即当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大，当分子间表现为斥力时，体积减小，分子间距离减小，引力做负功，分子势能增大，C错误D正确；16．体积【详解】解：宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关；微观上：分子势能与分子之间的距离有关；故答案为体积17．

×

√

√

√【详解】(1)物体的温度升高时，分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，故错误；(2)根据功能关系可知，当分子力做正功时，分子势能增大，故正确；(3)当分子间距离为r<r0时，分子力表现为斥力，减小分子间的距离，斥力做负功，则分子势能增大，故正确；(4)影响物体内能的宏观因素是温度和体积，所以物体的温度和体积变化时，内能一般会发生改变，故正确。18．

引力

D

C【详解】在小水滴表面层中，水分子之间距离大于r0，分子之间的相互作用总体上表现为引力；分子间距离为r0时分子势能最小，由于小水滴表面层中，水分子之间距离大于r0，所以能总体上反映小水滴表面层中水分子势能Ep的是图中D的位置。分子间距离等于r0的位置，及分子力为0的位置是图中C点分子势能最小的位置。19．

正；

正；

【详解】当r>r0时，分子力为引力，随距离增加，分子力做负功，分子势能增加；当r<r0时，分子力为斥力，随距离减小，分子力做负功，分子势能增加；则分子力当r＝r0时，分子势能最小，所以若规定此时分子势能为零，则无论r<r0，还是r>r0，分子势能均为正值．图像如图；20．5×10－23J【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。21．(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【详解】(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力的