课下巩固训练(4) 分子动能和分子势能-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

[课下巩固训练(四)]　分子动能和分子势能 ________________________________________________________________________ (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟)　　　　　　　　　　　　　 【基础应用题】 1．(多选)关于分子动能，下列说法正确的是(　　) A．物体的运动速度大，物体内分子的动能一定大 B．物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大 C．物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小 D．物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关 解析：选CD。物体内分子的平均动能与机械运动的速度无关，A错误，D正确；温度升高，分子的平均动能一定增大，但对单个分子而言，其动能可能增大也可能减小，具有随机性，B错误；物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小，C正确。 2．(多选)对于20 ℃的水和20 ℃的水银，下列说法正确的是(　　) A．两者的分子的平均动能相同 B．水银分子的平均动能比水分子的大 C．两者的分子的平均速率相同 D．水银分子的平均速率比水分子的平均速率小 解析：选AD。温度相同的任何物体内部分子的平均动能都相等，故A正确，B错误；动能还与质量有关，分子的平均动能相同时，平均速率不一定相同，水银分子的质量大，则平均速率小，故C错误，D正确。 3．(多选)关于分子势能，下列说法正确的是(　　) A．分子间的作用力表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越小 B．分子间的作用力表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越小 C．物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 D．物体做自由落体运动时，分子势能越来越小 解析：选AC。分子间的作用力表现为引力，当分子间的距离减小时，分子间的作用力做正功，分子势能减小，故A正确；分子间的作用力表现为斥力，当分子间的距离减小时，分子间的作用力做负功，分子势能增大，故B错误；物体在热胀冷缩时，体积发生变化，分子势能发生变化，故C正确；物体做自由落体运动时，重力势能减小，但分子势能与高度无关，不受影响，故D错误。 4．(2024·辽宁沈阳检测)分子间的作用力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、斥力都在减小 B．从r＝r2到r＝r1分子间的作用力的大小先减小后增大 C．从r＝r2到r＝r0分子势能先减小后增大 D．从r＝r2到r＝r1分子动能先增大后减小 解析：选D。从r＝r2到r＝r0分子间引力、斥力都增大，且斥力增加得更快，故A错误；由题图可知，在r＝r0时分子间的作用力为零，故从r＝r2到r＝r1分子间的作用力的大小先增大后减小再增大，故B错误；分子势能在r＝r0时最小，故从r＝r2到r＝r0分子势能一直减小，C错误；从r＝r2到r＝r1分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。 5．(多选)把一个物体竖直下抛，不考虑空气阻力。下列哪种情况是在下落的过程中发生的(　　) A．物体的动能增加，分子的平均动能也增加 B．物体的重力势能减少，分子势能却增加 C．物体的重力势能减少，分子的平均动能和分子势能都保持不变 D．物体的机械能保持不变 解析：选CD。物体下落的过程，不考虑空气阻力，只有重力做功，动能增加，重力势能减小，总的机械能守恒，D正确；物体下落过程中，物体的温度和体积没有变化，所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变，C正确，A、B错误。 6．关于物体的内能，下列叙述中正确的是(　　) A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．物体的体积增大时，内能也增大 C．内能相同的物体，它们的温度一定相同 D．内能不相同的物体，它们的温度可能相同 解析：选D。物体的内能与物质的量、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；物体体积增大，内能不一定增大，A、B错误。温度是分子平均动能的标志，内能相同的物体，它们的温度不一定相同，内能不相同的物体，它们的温度可能相同，C错误，D正确。 【综合提升题】 7．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．高温物体内分子的平均速率一定比低温物体内分子的平均速率大 D．若两物体的质量和温度都相同，则两物体分子热运动的总动能一定相等 解析：选A。温度是分子热运动的平均动能的标志，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，A正确，C错误；对单个分子的速率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，B错误；虽然两物体的质量和温度都相同，但是，由于物质的量或分子数目可能不同，所以两物体分子热运动的总动能不一定相等，D错误。 8．(多选)一辆运输瓶装氧气的货车，由于某种原因，司机紧急刹车，最后停下来，则下列说法不正确的是(　　) A．汽车机械能减小，氧气内能增加 B．汽车机械能减小，氧气内能减小 C．汽车机械能减小，氧气内能不变 D．汽车机械能减小，轮胎内能增加 解析：选AB。汽车减速过程中要克服地面的摩擦力做功，机械能转化为内能，D正确；氧气的温度不变，体积没变，所以内能不变，A、B错误，C正确。 9．(多选)18 g的水、18 g的水蒸气和32 g的氧气，在它们的温度都是100 ℃时(　　) A．它们的分子数目相同，分子的平均动能不相同，氧气的分子平均动能大 B．它们的分子数目相同，分子的平均动能相同 C．它们的分子数目相同，它们的内能不相同，水蒸气的内能比水大 D．它们的分子数目不相同，分子的平均动能相同 解析：选BC。18 g的水、18 g的水蒸气的分子数分别为N1＝N2＝×6.02×1023＝6.02×1023个，32 g的氧气的分子数为N3＝×6.02×1023＝6.02×1023个，故N1＝N2＝N3；温度是分子热运动平均动能的标志，所以它们分子热运动的平均动能相同，相同质量的水和水蒸气的体积不同，所以分子势能不相同，同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，故18 g的水蒸气的内能比18 g的水的大，故B、C正确，A、D错误。 10．(2024·广东深圳检测)甲分子固定在坐标原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动。两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，设乙分子在移动过程中所具有的总能量为0，则下列说法正确的是(　　) A．乙分子在P点时加速度不为0 B．乙分子在Q点时分子势能最小 C．乙分子在Q点时处于平衡状态 D．乙分子在P点时动能最大 解析：选D。由题图可知，乙分子在P点时分子势能最小，此时乙分子处于平衡位置，乙分子所受分子间的作用力为0，加速度为0，故A错误；乙分子在Q点时分子势能为0，大于乙分子在P点时的分子势能(小于零)，故B错误；乙分子在Q点时与甲分子间的距离小于平衡距离，分子间的作用力表现为斥力，所以乙分子在Q点所受的合力不为0，没有处于平衡状态，故C错误；乙分子在P点时分子势能最小，由能量守恒可知，此时乙分子的动能最大，故D正确。 11．(多选)设有甲、乙两分子，如图，甲固定在O点，r0为其与平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子间的作用力作用下由距甲0.5r0处开始沿x轴正方向运动，则(　　) A．乙分子的加速度一直减小 B．乙分子到达r0处时速度最大 C．分子间作用力对乙一直做正功，分子势能减小 D．乙分子在r0处时，分子势能最小 解析：选BD。由分子间作用力随分子间距离的变化规律可知，从0.5r0处到r0处，分子间作用力表现为斥力，斥力减小，则乙分子的加速度也就减小，从r0处到无穷远处，分子间作用力表现为引力，引力先增大后减小，则乙分子的加速度先增大后减小，故A错误；从0.5r0处到r0处，乙分子受到向右的斥力，向右做加速运动，通过r0处后受到向左的引力，向右做减速运动，在r0处加速度a＝0，速度最大，故B正确；从0.5r0到r0处，分子间的作用力做正功，分子势能减小，通过r0后，分子间的作用力做负功，分子势能增大，所以乙分子在r0处的分子势能最小，故C错误，D正确。 【创新拔高题】 12．(2024·江苏盐城检测)用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子间相互作用力下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的－x0和x0处由静止释放，如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是(　　) A．A、B间距离为x1时分子间的作用力为零 B．A、B间距离为2(x1－x0)时分子间的作用力为零 C．刚释放时A、B系统的分子势能为 D．AB间分子势能最小值为- [创新空间]分子模型与“弹簧＋小球”模型的类比 如图所示，在光滑的水平地面上，完全相同的小球A、B固定，且用轻弹簧连接，弹簧开始处于压缩状态。同时释放小球A、B，则A、B从开始运动至距离最远的过程：两小球都是先加速后减速；系统的动量守恒；系统的(弹性)势能和动能相互转化。 解析：选D。由题图乙可知，B分子在x0～x1过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为2x1，故A、B错误；由题图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为v2，在无穷远处的总动能为2=，由题意可知，无穷远处的分子势能为0，有能量守恒可知，刚释放时AB系统的分子势能为，故C错误；由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则分子势能最小值为EPmin=- 2= - ，故D正确 学科网（北京）股份有限公司 $$