第1章 4. 分子动能和分子势能-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习（人教版2019）

练 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 知识点 1 分子动能 1. 当物体的温度升高时， 下列说法正确的是 （ ） A. 每个分子的温度都升高 B. 每个分子的热运动都加剧 C. 每个分子的动能都增大 D. 物体分子的平均动能增大 2. 关于物体的温度和分子的平均动能， 下列 说法正确的是 （ ） A. 即使温度相同， 由于物体不同， 分子 平均动能不一定相同 B. 只要温度相同， 任何物体分子平均动 能都相同 C. 某种物体的温度为 0 ℃ ， 说明物体中 分子的平均动能为 0 D. 做加速运动的物体， 由于速度越来越 大， 因此物体分子的平均动能越来越大 3. （多选） 下列说法正确的是 （ ） A. 在 10 ℃ 时， 一个氧气分子的分子动能 为 E k ， 当温度升高到 20 ℃ 时， 这个分 子的分子动能为 E ′ k ， 则 E k <E ′ k B. 在 10 ℃ 时， 每一个氧气分子的温度都 是 10 ℃ C. 在 10 ℃ 时， 氧气分子的平均速率比氢 气分子的平均速率小 D. 在一般温度下， 各种气体分子的平均 速率都不为 0 4. 有两瓶质量和温度都相等的氢气和氧气， 则 （ ） A. 两瓶中每个分子运动的动能都相等 B. 两瓶中分子运动的总动能相等 C. 氢气内部分子的总动能大于氧气内部 分子的总动能 D. 氢气内部分子的总动能小于氧气内部 分子的总动能 知识点 2 分子势能 5. 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， 在此过程 中， 下列说法正确的是 （ ） A. 分子力先增大， 后一直减小 B. 分子力先做负功， 后做正功 C. 分子动能先增大， 后减小 D. 分子势能先增大， 后减小 6. 由于两个分子间的距离变化而使得分子势 能变小， 可确定在这一过程中 （ ） A. 两分子间的相互作用力一定表现为引力 B. 一定克服分子间的相互作用力做功 C. 两分子间距离一定增大 D. 两分子间的相互作用力可能增大 7. （多选） 两分子间的分 子力 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 4.分子动能和分子势能 基 础 练 习 F r O r 0 第 7 题图 8 第一章 分子动理论 练 横坐标为 r 0 。 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 子相距无穷远处时分子势能为 0 ， 则下列 说法正确的是 （ ） A. 在 r＞r 0 阶段， F 做正功， 分子动能增 加， 势能减小 B. 在 r＜r 0 阶段， F 做负功， 分子动能减 小， 势能也减小 C. 在 r＝r 0 时， 分子势能最小， 动能最大 D. 在 r＝r 0 时， 分子势能为 0 知识点 3 内能 8. 下列说法正确的是 （ ） A. 物体温度降低， 其分子热运动的平均 动能增大 B. 物体温度升高， 其分子热运动的平均 动能增大 C. 物体温度降低， 其内能一定增大 D. 物体温度不变， 其内能一定不变 9. 下列说法正确的是 （ ） A. 相同质量的两种物体， 升高相同的温 度， 内能的增量一定相同 B. 不同质量的同种物体， 由于摩尔质量 相同， 所以它们的内能也相同 C. 相同质量的两个同种物体， 运动物体 的内能一定大于静止物体的内能 D. 不同质量的不同物体， 只要温度相同， 它们的平均动能就相同 10. （多选） 关于内能和机械能的下列说法 不正确的是 （ ） A. 内能和机械能各自包含动能和势能， 因此， 它们在本质上是一样的 B. 物体的内能和机械能均不为 0 C. 一个物体的机械能可以为 0 ， 但它的 内能永远不可能为 0 D. 物体的机械能变化时， 它的内能可以 保持不变 * 11. （多选） 有两个分子， 它们之间的距离大 于 10 r 0 ， 其中一个分子以一定的初动能 向另一个分子靠近， 在两分子的距离 r 逐渐减小的过程中， 下列说法正确的是 （ ） A. r＞r 0 时， 分子势能不断减小， 分子动 能不断增大 B. r=r 0 时 ， 分子势能为 0 ， 分子动能 最大 C. r＜r 0 时， 分子势能增大， 分子动能 减小 D. r 具有最小值时， 分子动能最小， 分 子温度最低 12. 一木块静止在光滑的水平面上， 被水平 方向飞来的子弹击中， 子弹进入木块的 深度为 d ， 此时木块相对于水平面移动 了 L ， 设木块对子弹的阻力恒为 F ， 求产 生的内能和子弹损失的动能之比。 提 升 练 习 9 参考答案与解析 （ 3 ） d= V S = 8×10 -6 115 cm≈7×10 -8 cm=7×10 －10 m 。 3.分子运动速率分布规律 基础练习 1. D 【解析】 根据统计规律可知， 某个小球落在哪 个槽是无规律的， A 错误； 大量小球在槽内的分布是有 规律的， 离入口越近的地方小球分布越多， 大量小球落 入槽内后不能均匀分布在各槽中， B 、 C 错误， D 正确。 2. BC 【解析】 具有某一速率的分子数目并不是相 等的 ， 呈 “中间多 ， 两头少 ” 的统计分布规律 ， A 错 误； 由于分子之间频繁地碰撞， 分子随时都会改变自己 运动速度的大小和方向， 因此在某一时刻一个分子速度 的大小和方向完全是偶然的， B 正确； 虽然每个分子的 速度瞬息万变， 但是大量分子的整体存在着统计规律， 由于分子数目巨大， 某一时刻向任意一个方向运动的分 子数目只有很小的差别， 可以认为是相等的， C 正确； 某一温度下， 每个分子的速率仍然是瞬息万变的， 只是 分子运动的平均速率相同， D 错误。 3. ABC 【解析】 因气体分子间的距离较大， 分子力 可以忽略， 分子除碰撞外不受其他力作用， 故可在空间 内自由移动， A 正确； 分子间频繁碰撞使分子的运动杂 乱无章， 且向各方向运动的机会均等， B 、 C 正确； 气 体分子速率按 “中间多， 两头少” 的规律分布， D 错误。 4. B 【解析】 从气体分子速率分布图像可以看出 ， 分子速率呈 “中间多， 两头少” 的统计分布规律， 故 B 正确。 5. ACD 【解析】 温度变化， 表现出 “中间多， 两头 少” 的规律分布是不会改变的， B 错误； 由气体分子运 动特点和统计规律可知， A 、 C 、 D 正确。 6. D 【解析】 大量气体分子运动的速率分布规律遵 循统计规律， 气体分子速率规律是 “中间多， 两头少”， 且一切分子永不停息地做无规则热运动。 D 正确。 7. B 【解析】 气体温度越高 ， 分子热运动越剧烈 ， 分子热运动的平均速率增大， 且分子速率分布呈现 “两 头少， 中间多” 的特点。 温度高时速率大的分子所占据 的比例越大， 图中图线越宽、 越平缓， 显然从图中可看 出 T Ⅲ ＞T Ⅱ ＞T Ⅰ ， B 正确。 8. A 【解析】 气体的体积是气体分子所占空间的体 积， 不是分子本身的体积之和， A 错误， B 、 C 、 D 正确。 9. B 【解析】 封闭在容器中的气体的压强与分子平 均速率有关， 同时跟气体密集程度有关， 与气体种类无 关， A 错误； 温度越高， 分子热运动越激烈， 分子平均 速率增大， B 正确； 气体分子间距离很大， 分子间作用 力忽略不计， 气体压强是大量气体分子频繁碰撞器壁产 生的， C 错误； 气体密集程度指单位体积内气体分子数 多少， 与分子总数无关， D 错误。 10. AC 【解析】 封闭在容器中的气体， 气体分子的 数量没有变化， 单位时间内， 与单位面积器壁碰撞的分 子数不变， 温度升高， 分子热运动剧烈， 气体分子平均 速率变大， 单位时间内、 单位面积上气体分子与器壁的 碰撞对器壁的作用力就越大， 所以气体的压强增大， 故 A 、 C 正确， 温度升高， 不是所有的气体分子速率都变 大， B 、 D 错误。 提升练习 11. AD 【解析 】 由题表可知 ， 7 月比 1 月气温高 ， 空气分子无规则热运动加剧， A 正确， B 错误； 7 月比 1 月大气压强小了， 而分子热运动的平均动能大了， 平 均每个分子对地面的冲力大了， 所以单位时间内空气分 子对地面的撞击次数必然减少， 才能使大气压强减小， C 错误， D 正确。 * 12. CD 【解析】 理想气体， 分子间的作用力可以忽 略不计， 容器内封闭气体压强， 是器壁单位面积上受到 大量气体分子的频繁碰撞而产生的持续、 均匀的压力引 起的， 跟分子力无关， A 错误； 密闭容器中的气体内部 若达到平衡状态， 则各处的压强均相等， B 错误； 地面 附近的大气压强是由于空气受到重力， 如果没有地球引 力作用， 地球表面就没有大气， C 正确； 两种压强最终 都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而实 现的， D 正确。 4.分子动能和分子势能 基础练习 1. D 【解析】 温度是分子平均动能的标志， 温度升 高， 分子平均动能增加 ； 温度降低 ， 分子平均动能减 少； 但并不是每个分子的动能都变化， 温度是大量分子 3 第三册 （人教版）高中物理选择性必修 的统计结果， 对少数几个分子谈温度是没有意义的， 故 D 正确。 2. B 【解析】 温度是分子平均动能的标志， 温度相 同， 分子热运动平均动能相同， A 错误， B 正确； 即使 物体的温度为 0 ℃ ， 物体内分子的热运动永不停息， 分 子的平均动能不能为 0 ， C 错误； 做加速运动的物体 ， 由于速度越来越大， 物体的动能越来越大， 但温度不一 定升高， 物体分子的平均动能不一定增大， D 错误。 3. CD 【解析】 温度是大量分子做热运动平均动能 的标志， 对个别分子是没有意义的， 单个分子的动能、 速率是随时变化的， 因此是没有意义的， A 、 B 错误 ； 氧气与氢气温度相同， 分子的平均动能相等， 但氧气分 子的质量大于氢气分子质量， 所以氧气分子的平均速率 比氢气分子的平均速率小， C 正确； 气体分子做无规则 热运动的动能不为 0 ， 故平均速率不为 0 ， D 正确。 4. C 【解析】 由于氢气和氧气的温度相同， 因此它 们分子运动的平均动能相同， 但并不是每个分子的动能 都相同， A 错误； 又由于氧的摩尔质量大于氢的摩尔质 量， 质量相等的氧气和氢气的分子数目不相等， 氢气的 分子个数较多， 氢气内部分子的总动能较大， B 、 D 错 误， C 正确。 5. C 【解析】 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 r 0 时， 分子力表现为引力， 分子力先增大后减 小； 当分子间距小于 r 0 时， 分子力表现为斥力， 分子力 随分子间距离减小而增大， A 错误； 整个过程中， 分子 力先是引力后是斥力， 故先做正功后做负功， B 错误； 由动能定理， 只有分子力做功， 先做正功后做负功， 动 能先增大后减小， C 正确； 由分子力做功和分子势能变 化关系， 分子力先做正功后做负功， 故分子势能先减小 后增大， D 错误。 6. D 【解析】 由分子力做功与分子势能变化关系可 知， 分子力做正功时， 分子势能减小， Ｂ 错误； 分子力 做正功有两种可能性： 一是 r＜r 0 ， 分子力表现为斥力， 当分子间距离增大时， 分子力做正功； 二是 r＞r 0 ， 分子 间表现为引力， 且分子间距离减小时， 分子力做正功， A 、 Ｃ 错误， D 正确。 7. AC 【解析】 在 r＞r 0 阶段， 两分子间的斥力和引 力的合力 F 表现为引力， 两分子在分子力作用下， 由静 止开始相互接近， F 做正功， 分子动能增加， 势能减小， A 正确； 在 r＜r 0 阶段， 两分子间的斥力和引力的合力 F 表现为斥力， F 做负功， 分子动能减小， 势能增大， B 错误； 由很远处到 r＝r 0 位置的过程中， 分子力一直做正 功， 分子势能不断减小， 两分子相距无穷远处时分子势 能为 0 ， 故在 r＝r 0 位置分子势能为负值， D 错误； 由 r＝r 0 位置分子间距再减小时 ， 分子力为斥力 ， 分子力做负 功， 分子势能开始增加， 故在 r＝r 0 分子势能最小， 动能 最大， C 正确。 8. B 【解析】 温度是物体中分子平均动能的标志 ， 温度升高则其分子平均动能增大， 反之， 其分子平均动 能减小， A 错误， B 正确； 物体的内能是物体内所有分 子动能和分子势能的总和， 宏观上取决于物体的温度、 体积、 物质的量和物体所处的状态， 单从温度的变化， 无法确定内能的变化， 故 C 、 D 错误。 9. D 【解析】 质量相同的两种物体， 升高相同的温 度时， 因分子总数和体积变化情况不一定相同， 内能变 化不一定相同， 故 A 错误； 不同质量的同种物体， 摩尔 质量相同， 但物质的量不同， 即分子总数不同， 内能不 一定相同， B 错误； 内能与机械能无关， 运动物体的内 能与静止物体的内能无法比较， C 错误； 温度是分子平 均动能的标志， 只要温度相同， 分子平均动能就相同， D 正确。 10. AB 【解析】 机械能是指宏观物体动能、 重力势 能、 弹性势能之和 ， 内能是指分子动能、 分子势能之 和 ， 有本质的区别 ， A 错误 ； 物体的分子运动永不停 息， 内能不能为 0 ， 但物体机械能可以为 0 ， B 错误， C 正确； 机械能、 内能是不同性质的能量， 在一定条件下 可相互转化， 但没有必然的联系， 机械能变化是因为重 力和弹力以外的力对物体做了功， 物体温度、 体积、 状 态、 物质量不变， 内能就不变， D 正确。 提升练习 * 11. AC 【解析】 由于从 10r 0 处到 r 0 处， 分子力一直 做正功， 分子势能不断减小， 分子动能不断增大， 选项 A 正确； 到 r=r 0 处分子势能最小， 但分子势能不一定为 0 ， 选项 B 错误； r＜r 0 时， 分子力为斥力， 随着两分子间 距离进一步减小， 分子力做负功， 分子势能增大， 分子 4 参考答案与解析 动能减小， 选项 C 正确； 对于单个分子而言， 温度没有 任何意义， 温度是分子平均动能的标志， 选项 D 错误。 12. d ∶ （ d＋L ） 【解析】 由功能关系， 产生的内能等 于阻力与两者相对位移大小的乘积， 即 Q＝Fd ， 子弹损 失的动能等于它克服阻力所做的功， 在子弹受到阻力的 过程中， 它发生的位移等于打入深度 d 与木块移动的距 离 L 之和， 则有 E 损 ＝F （ d＋L ）， 所以 Q∶E 损 ＝d ∶ （ d＋L ）。 情景题专项 1. D 【解析】 a 克拉钻石的质量为 0.2a g ， 得物质的 量为 0.2a M （ mol ）， 所含分子数为 0.2aN A M ， 故选项 A 、 B 正确； 每个钻石分子的体积 V= M×10 -3 ρN A （ m 3 ）， 固体分子看 作球体， 则 V= 4 3 πR 3 = 4 3 π d 2 2 " 3 = 1 6 πd 3 ， 联立解得分子 直径 d= 6M×10 -3 N A ρπ 3 姨 （ m ）， 故选项 C 正确； a 克拉钻石的 体积为 0.2a×10 -3 ρ （ m 3 ）， 选项 D 错误。 2. AC 【解析】 因分子热运动的剧烈程度与温度有 关， 如果让腌制汤温度升高， 盐分子进入鸭肉的速度就 会加快， 选项 A 正确； 烤鸭的腌制过程与分子之间万有 引力无关， 选项 B 错误； 分子在永不停息地做无规则运 动， 则在腌制汤中， 有的盐分子进入鸭肉， 有的盐分子 从鸭肉里面出来， 选项 C 正确； 分子在永不停息地做无 规则运动， 则把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻， 仍会有盐 分子进入鸭肉， 选项 D 错误。 3. ACD 【解析】 布朗运动是悬浮在液体或气体中的 固体小颗粒的无规则运动， 所以气溶胶微粒的运动是布 朗运动， 故选项 A 正确； 气溶胶微粒能长时间悬浮在空 气中是因为周围空气分子对气溶胶微粒的不平衡碰撞引 起的布朗运动， 而不是空气的浮力作用， 故选项 B 错 误； 气溶胶微粒越小， 在某一瞬间跟它相撞的液体分子 越少， 撞击作用的不平衡性就表现得越明显， 因而其运 动越明显， 故选项 C 正确； 根据布朗运动特点， 环境温 度越高， 气溶胶微粒的运动越明显， 故选项 D 正确。 4. BD 【解析】 PM 2.5 是指直径小于或等于 2.5μm 的 颗粒物， PM 2.5 的尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量 级， 故选项 A 错误； PM 2.5 在空气中的运动是固体颗粒 的运动， 属于布朗运动， 故选项 B 正确； PM 2.5 受到大 量空气分子的无规则碰撞， 温度越高， PM 2.5 的运动越 剧烈， 故选项 C 错误； 空气分子对 PM 2.5 中小一些的颗 粒的撞击更不均衡， 这些颗粒的运动比其他颗粒更为剧 烈， 故选项 D 正确。 5. D 【解析】 蜡烛燃烧后， 灯笼内温度升高， 部分 气体分子将从灯笼内部跑到外部， 所以灯笼内分子总数 减少， 故分子密集程度减小， 故选项 A 错误； 灯笼内温 度升高， 分子的平均速率增大， 故选项 B 错误； 灯笼始 终与大气连通， 压强不变， 灯笼内气体为灯笼的容积， 体积不变， 故选项 C 错误； 温度升高， 气体分子的平均 速率增大， 单位时间内、 单位面积上分子对器壁碰撞的 平均作用力增大， 而气体压强不变， 所以单位时间内， 与单位面积器壁碰撞的分子数减少， 故选项 D 正确。 6. D 【解析】 温度是分子平均动能的标志， 因为负 压病房的温度和外界温度相同， 负压病房内气体分子的 平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能， 但是负 压病房内每个气体分子的动能不一定都小于外界环境中 每个气体分子的动能， 选项 A 、 B 错误； 负压救护车速 度大， 指机械运动的速度大， 即机械运动的动能大， 而 分子的平均动能是指分子热运动的动能， 只与温度有 关， 与物体宏观运动快慢无关， 选项 C 错误； 负压病房 内的压强较小， 温度与外界相同 ， 则分子密集程度较 小， 即负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环 境中单位体积气体分子的个数， 选项 D 正确。 7. A 【解析】 充气过程中， 壶内气体温度不变， 气 体分子数目增加， 所以壶内气体内能增加， A 正确； 将 阀门打开后壶内气体膨胀， 压强减小， 选项 B 错误； 将 阀门打开后壶内气体的分子数目减少， 内能减少， 选项 C 错误； 从喷壶中喷出的水雾是小水滴的运动， 不属于 分子运动， 即不属于扩散现象， 选项 D 错误。 8. （ 1 ） 5×10 －26 kg （ 2 ） 2×10 24 个 （ 3 ） 3×10 －9 m 【解析】 （ 1 ） 一个氮气分子的质量 m＝ M N A ， 代入数字， 解得 m≈5×10 －26 kg 。 （ 2 ） 设气囊内氮气的物质的量为 n ， 则有 n＝ ρV M ， N＝nN A ， 解得 N≈2×10 24 个。 （ 3 ） 气体分子间距较大， 可以认为每个分子占据一 5