1.4 分子动能和分子势能（分层作业）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

1.4分子动能和分子势能 分层作业 题组一　分子动能 1. 对不同的物体而言，下列说法中正确的是(　　) A．高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大 B．高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能 C．高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大 D．高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率 2．(多选)有一块铜温度升高了，下列说法中正确的是(　　) A．铜块内所有分子的动能都增大了 B．铜块内分子的平均动能增大了 C．铜块内某些分子的动能可能减小了 D．铜块内分子的平均速率增大了 3．下列说法中正确的是(　　) A．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，则分子的平均动能越大 B．温度是分子平均动能的标志，物体的温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大 C．某物体当其内能增大时，则该物体的温度一定升高 D．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体内分子的平均速率比乙物体内分子的平均速率大 题组二　分子势能 4．（多选）分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。分子势能与分子间距离的关系如图所示，为分子间的平衡位置，下列说法正确的是（    ） A．当时，分子势能最小 B．当时，分子势能最小 C．当时，分子力为0 D．当时，分子力为引力 5．（多选）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阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小 C．在r=r0时，分子引力和分子斥力不存在 D．在r>r0阶段，分子力先变大后变小 6．（多选）如图所示，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F与两分子间距离r的关系如图中曲线所示，为斥力，为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，在乙分子从a运动到d的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．从a到c做加速运动，从c到d做减速运动 B．到达b处时加速度最大 C．从a到c的过程中，分子势能先减少后增加 D．从c到d的过程中，分子力和分子势能都增大 题组三　内能 7. （多选）关于物体的内能，下述说法中正确的是（　　） A．物体的内能只与物体内分子的动能有关 B．物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫物体的内能 C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关 8．如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（    ） A．管口出现的“白气”是水蒸气 B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加 C．水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的 D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的 9．（多选）下列关于内能和机械能的说法错误的是（　　） 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．运动物体的内能和机械能均不为零 C．一个物体的机械能可以为零，但它的内能永远不可能为零 D．物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变 10．下列说法中正确的是（　　） A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大 B．物体的机械能为零时内能也为零 C．物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小 D．气体体积增大时气体分子势能一定增大 11．如图为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线，甲分子固定于坐标原点O，乙分子的位置如图中横轴所示，现认为乙分子只受甲分子的作用力，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．在r由r1变到r2的过程中，乙分子的动能增大 C．当r等于r2时，分子间的加速度最大 D．在r由r1变到10r2的过程中，分子间的作用力做负功 12．（多选）关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是（　　） A．温度低的物体分子平均动能一定小 B．相对地面静止的物体不具有内能 C．外界对物体做功时，物体的内能不一定增加 D．物体自由下落时速度增大，所以物体分子的平均动能也增大 13．（多选）分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是（　　） A．两个分子间距时，分子力为零 B．假设将两个分子从处释放，它们将相互靠近 C．假设将两个分子从处释放，当 时它们的速度最大 D．假设将两个分子间距从增大至的过程，分子力减小 14．（多选）将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为、和时，两分子之间的势能为、0和，取间距无穷远时势能为零，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法错误的是（　　） A．当分子B到达坐标时，两分子之间的分子力为零 B．分子B的最大动能为 C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为 15．（2023∙海南∙高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（   ）    A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.4分子动能和分子势能 分层作业 题组一　分子动能 1. 对不同的物体而言，下列说法中正确的是(　　) A．高温物体内分子的平均动能一定比低温物体内分子的平均动能大 B．高温物体内每一个分子的动能一定大于低温物体内每一个分子的动能 C．高温物体内分子运动的平均速率一定比低温物体内分子运动的平均速率大 D．高温物体内每一个分子运动的速率一定大于低温物体内每一个分子运动的速率 【答案】A 【详解】温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子的平均动能一定大，但分子的平均速率不一定大，因为不同物质分子的质量不同，所以动能大的速率不一定大，故A正确，C错误；根据单个分子的速率、动能讨论温度是没有意义的，因为温度是大量分子表现出的宏观规律，故B、D错误． 2．(多选)有一块铜温度升高了，下列说法中正确的是(　　) A．铜块内所有分子的动能都增大了 B．铜块内分子的平均动能增大了 C．铜块内某些分子的动能可能减小了 D．铜块内分子的平均速率增大了 【答案】BCD 【详解】温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，但并不能说明每个分子的动能都增大，A错误，B、C正确；铜分子的质量一定，分子的平均动能增大，则分子的平均速率也增大，D正确。 3．下列说法中正确的是(　　) A．温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，则分子的平均动能越大 B．温度是分子平均动能的标志，物体的温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大 C．某物体当其内能增大时，则该物体的温度一定升高 D．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体内分子的平均速率比乙物体内分子的平均速率大 【答案】A 【详解】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大，A正确，B错误；物体内能增大，可能只是分子势能增大，分子的平均动能不变，这时温度不变，故C错误；甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体内分子的平均动能比乙物体内分子的平均动能大，由于甲、乙两物体的分子质量关系不确定，故无法确定甲、乙两物体内分子的平均速率关系，D错误。 题组二　分子势能 4．（多选）分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。分子势能与分子间距离的关系如图所示，为分子间的平衡位置，下列说法正确的是（    ） A．当时，分子势能最小 B．当时，分子势能最小 C．当时，分子力为0 D．当时，分子力为引力 【答案】AC 【详解】A．根据分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，可知当r=r0时，分子势能最小，故A正确； B．根据分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，可知当r=r1时，分子势能为零，但是分子势能不是最小，故B错误； C．当r=r0时，当分子势能最小，分子间的引力等于斥力，分子间作用力为零，故C正确； D．当r=r1时，分子间表现为斥力，故D错误。故选AC。 5．（多选）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阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小 B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小 C．在r=r0时，分子引力和分子斥力不存在 D．在r>r0阶段，分子力先变大后变小 【答案】AD 【详解】A．在r>r0阶段，分子之间为引力作用，互相靠近时引力做正功，分子动能增加，分子势能减小，故A正确； B．在r<r0阶段，分子之间为斥力作用，互相靠近时引力做负功，分子动能减小，分子势能增加，故B错误； C．在r=r0时，分子引力和分子斥力相等，故C错误； D．由图可知，在r>r0阶段，分子力先变大后变小，故D正确。故选AD。 6．（多选）如图所示，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F与两分子间距离r的关系如图中曲线所示，为斥力，为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，在乙分子从a运动到d的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．从a到c做加速运动，从c到d做减速运动 B．到达b处时加速度最大 C．从a到c的过程中，分子势能先减少后增加 D．从c到d的过程中，分子力和分子势能都增大 【答案】AD 【详解】A．乙分子从a到c，分子力为引力，分子力做正功，做加速运动，由c到d分子力为斥力，做减速运动，故A正确； B．由题图可知，乙分子在运动过程中，分子到达b处时分子力不一定是最大的，故加速度不一定最大，故B错误； C．乙分子由a到c的过程中，分子力一直做正功，则两分子的分子势能一直减小，故C错误； D．乙分子从c到d的过程中，分子力为斥力，且分子力增大，势能也增加，故D正确。故选AD。 题组三　内能 7. （多选）关于物体的内能，下述说法中正确的是（　　） A．物体的内能只与物体内分子的动能有关 B．物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫物体的内能 C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化 D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关 【答案】BD 【详解】A B．根据内能的定义可知，内能是物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和，故A错误，B正确； C D．当一个物体的机械能变化时，内能不一定变化，二者没有必然联系，故C错误，D正确； 故选BD。 8．如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（    ） A．管口出现的“白气”是水蒸气 B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加 C．水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的 D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的 【答案】D 【详解】A．管口出现的“白气”是水蒸气液化成的小水滴，故A错误； BD．水蒸气推出橡胶塞，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气内能减小，故B错误，D正确； C．水被火焰加热的过程中，其内能是通过热传递的方式改变的，故C错误。故选D。 9．（多选）下列关于内能和机械能的说法错误的是（　　） 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．运动物体的内能和机械能均不为零 C．一个物体的机械能可以为零，但它的内能永远不可能为零 D．物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变 【答案】AB 【详解】A．重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式，统称为机械能，机械能与物体的宏观运动所对应，而内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，内能与物体的微观粒子运动所对应，二者在本质上不同，故A错误，符合题意； B．运动物体的内能不为零，运动物体有动能，重力势能为负值时，机械能可能为零，故B错误，符合题意； C．一个物体的机械能可以为零（例如当物体静止在零重力势能参考面时），但由于构成它的分子始终都在做着无规则的热运动，所以它的内能永远不可能为零，故C正确，不符合题意； D．物体的机械能与内能之间没有必然联系，物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变，故D正确，不符合题意。故选AB。 10．下列说法中正确的是（　　） A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大 B．物体的机械能为零时内能也为零 C．物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小 D．气体体积增大时气体分子势能一定增大 【答案】D 【详解】A．物体的机械能和内能是两个完全不同的概念。物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定。选项A错误； B．分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），故物体的内能不可能为零，而物体的机械能可能为零，选项B错误； C．物体温度不变、体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，例如0℃的冰变成0℃的水，温度相同，分子平均动能相同，但由于吸热内能变大，则分子势能将增大，选项C错误； D．由于气体分子间距离一定大于r0，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，选项D正确。故选D。 11．如图为两分子系统的势能与两分子间距离r的关系曲线，甲分子固定于坐标原点O，乙分子的位置如图中横轴所示，现认为乙分子只受甲分子的作用力，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．在r由r1变到r2的过程中，乙分子的动能增大 C．当r等于r2时，分子间的加速度最大 D．在r由r1变到10r2的过程中，分子间的作用力做负功 【答案】B 【详解】由图像可知，分子间距为时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离。 A．当r小于时分子间的作用力表现为斥力，当r大于时分子间的作用力表现为引力，故A错误； B．在r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，而乙分子远离的过程，斥力做正功，其动能逐渐增大，故B正确； C．当r等于r2时，分子力为零，则乙分子的加速度最小为零，故C错误； D．在r由r2变到10r2的过程中，分子间的作用力做引力，分子力做负功，分子势能增大，故D错误。故选B。 12．（多选）关于物体的内能、温度和分子的平均动能，下列说法正确的是（　　） A．温度低的物体分子平均动能一定小 B．相对地面静止的物体不具有内能 C．外界对物体做功时，物体的内能不一定增加 D．物体自由下落时速度增大，所以物体分子的平均动能也增大 【答案】AC 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度低的物体分子平均动能一定小， A正确； B．物体的内能与物体的运动状态无关，相对地面静止的物体仍然具有内能，B错误； C．外界对物体做功时，若物体同时放热，则物体的内能不一定增加，C正确； D．物体分子的平均动能与物体的机械能无关，D错误。故选AC。 13．（多选）分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是（　　） A．两个分子间距时，分子力为零 B．假设将两个分子从处释放，它们将相互靠近 C．假设将两个分子从处释放，当 时它们的速度最大 D．假设将两个分子间距从增大至的过程，分子力减小 【答案】CD 【详解】A．由图可知，两个分子在处的分子势能最小，则此处为分子间作用力为零的位置，即平衡位置，也即的位置，故A错误； B．当分子间距离等于平衡距离时，分子间作用力为零，加速度为零，所以假设将两个分子从处释放，它们将静止不动，故B错误； C．由图像可知，分子间距离在之间分子作用力表现为斥力，之间分子作用力表现为引力。若将两个分子从处释放，分子力做正功，分子动能增大，当 时它们的速度达最大，故C正确。 D．假设将两个分子间距从增大至的过程中，分子间的引力和斥力均减小，根据分子间作用力变化规律的图像，可知分子力减小，故D正确。故选CD。 14．（多选）将两个质量均为m的完全相同的分子A、B，从x轴上的坐标原点和处由静止释放，如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为、和时，两分子之间的势能为、0和，取间距无穷远时势能为零，整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力，下列说法错误的是（　　） A．当分子B到达坐标时，两分子之间的分子力为零 B．分子B的最大动能为 C．两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D．当两分子间距无穷远时，分子B的速度为 【答案】ABC 【详解】A．两个完全相同的分子由静止释放后，A分子向左运动，B分子向右运动，运动性质完全相同，当它们之间距离为时，分子势能最小，分子间作用力为零，此时B向右移动，则A向左移动，则有 此时B分子的坐标应为，故A错误，符合题意； B．两分子之间势能为时动能最大，减少的势能为 根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为 故B错误，符合题意； C．分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故C错误，符合题意； D．当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则 解得 故D正确，不符合题意。故选ABC。 15．（2023∙海南∙高考真题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（   ）    A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 【答案】C 【详解】分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。故选C。 ( 2 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