第1章 4 分子动能和分子势能(Word练习)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

[基础训练] 1．两个分子由于距离发生变化而引起分子势能增大，则这一过程中(　　) A．一定克服分子间相互作用力做了功 B．两分子间的相互作用力一定减小 C．分子间的距离一定变小 D．分子间的相互作用力一定是引力 解析　功是能量转化的量度，分子势能增大，一定是克服分子力做了功，但无法确定分子力是引力还是斥力，分子间距离是变大还是变小，故A对。 答案　A 2．(多选)关于物体的内能，下列叙述正确的是(　　) A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．物体的内能不可能为零 C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同 D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 解析　温度高低反映分子平均动能的大小，但由于物体不同，分子数目不同，所处状态不同，无法反映内能的大小，选项A错误；由于分子都在做无规则运动，因此，任何物体内能不可能为零，选项B正确；内能相同的物体，它们的分子平均动能不一定相同，选项C错误；内能不同的两个物体，它们的温度可以相同，即它们的分子平均动能可以相同，选项D正确。 答案　BD 3．(多选)分子力F随分子间距离r的变化关系如图中曲线所示，通过功能关系可以从分子力的图像中得到有关分子势能的信息，取分子间距离无穷远时势能为0。下列说法正确的是(　　) A．当两分子间的距离r＜r0时，分子间仅存在斥力作用 B．两分子仅在分子力的作用下从r2运动到r0的过程中，它们的加速度先增大后减小 C．图中两分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能也为0 D．两分子之间的距离变化时，可能存在分子势能相等的两个点 解析　当两分子间的距离r＜r0时，分子间存在斥力作用，也存在引力作用，A错误；两分子仅在分子力的作用下从r2运动到r0的过程中，两分子的作用力先增大后减小，力是产生加速度的原因，即它们的加速度先增大后减小，B正确；两分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为0，分子势能最小，并不一定是零，C错误；两分子之间的距离变化时，可能存在分子势能相等的两个点，D正确。 答案　BD 4．(多选)由于分子间存在着分子力，而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0。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是(　　) A．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互远离 B．假设将两个分子从r＝r2处释放，它们将相互靠近 C．假设将两个分子从r＝r1处释放，它们的加速度先减小后增大再减小 D．假设将两个分子从r＝r1处释放，当r＝r2时它们的速度最大 解析　由题图可知，两个分子在r＝r2处的分子势能最小，则分子之间的距离为平衡距离，分子之间的作用力恰好为0，所以假设将两个分子从r＝r2处释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，A、B错误；由于r1<r2，可知分子在r＝r1处的分子之间的作用力表现为斥力，分子之间的距离将增大，分子力做正功，分子的速度增大，分子力减小，加速度减小；当分子之间的距离大于r2时，分子之间的作用力表现为引力，随距离的增大，分子力做负功，分子的速度减小，分子力先增大后减小故加速度先增大后减小，所以当r＝r2时它们的速度最大，加速度最小为零，C、D正确。 答案　CD 5．一定质量的0 ℃的水在凝结成0 ℃的冰的过程中，体积变大，它内能的变化是(　　) A．分子平均动能增加，分子势能减少 B．分子平均动能减小，分子势能增加 C．分子平均动能不变，分子势能增加 D．分子平均动能不变，分子势能减少 解析　温度是分子的平均动能的标志，一定质量的水凝结成同温度的冰，温度不变，则分子的平均动能不变，体积变大，放出热量，内能减小，则分子势能减小，故D正确，A、B、C错误。 答案　D 6.(多选)如图甲所示是分子间作用力与分子间距之间的关系，分子间作用力表现为斥力时为正，一般地，分子间距大于10r0时，分子间作用力就可以忽略。如图乙所示是分子势能与分子间距之间的关系，a是图线上一点，ab是在a点的图线切线。下列说法中正确的有(　　) A．分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点 B．图甲中阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关 C．图乙中Oa的斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小 D．图乙中ab的斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小 解析　综合题设及题图信息可知，分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点，故A正确；题图甲中阴影部分面积表示分子势能差值，势能差值与零势能点的选取无关，故B错误；分子势能与分子间距图像中，图线切线的斜率的大小表示分子间作用力大小，故C错误，D正确。 答案　AD 7．(多选)如图所示，设有甲、乙两分子，甲固定在O点，r0为其平衡位置间的距离，现在使乙分子由静止开始只在分子力作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动，则(　　) A．乙分子的加速度先减小，后增大 B．乙分子到达r0处时速度最大 C．分子力对乙一直做正功，分子势能减小 D．乙分子在r0处时，分子势能最小 解析　从分子力的曲线中可以看出从0.5r0处到r0处斥力减小，加速度也就减小，从r0处到无穷远处引力先增大后减小，所以A错误；从0.5r0处到r0处乙分子受到向右的斥力，做向右的加速运动，通过r0处后受到向左的引力，做向右的减速运动，在r0处加速度a＝0，速度最大，所以B正确；当通过r0后分子的引力做负功，分子的势能增大，C错误；从0.5r0到r0处分子的斥力做正功，分子的势能减小，通过r0后，分子的引力做负功，分子的势能增大，故分子在r0处的势能最小，D正确。 答案　BD 8．(1)1 kg的40 ℃的水和1 kg的80 ℃的水哪个内能多？ (2)1 kg的40 ℃的水和2 kg的40 ℃的水哪个内能多？ (3)一杯100 ℃的开水机一池塘常温下的水哪个内能多？ (4)1 kg的100 ℃的水和1 kg的100 ℃的水蒸气哪个内能多？ 解析　(1)两者质量一样，同种物质，所以分子数目一样，而80 ℃的水比40 ℃的水的水分子平均动能大，若不考虑水的膨胀引起的体积微小变化，则1 kg的80 ℃的水的内能多。 (2)1 kg的40 ℃的水和2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多。 (3)虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多。 (4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水的分子势能大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多。 答案　(1)1 kg 80 ℃的水　(2)2 kg 40 ℃的水 (3)一池塘常温下的水　(4)1 kg 100 ℃的水蒸气 [能力提升] 9.(多选)如图所示为两分子系统的势能Ep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r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r等于r2时，分子间的作用力为零 D．在r由r1增大到r2的过程中，分子间的作用力做负功 解析　分子间距离等于r0时分子势能最小，即r2＝r0。当r小于r2时分子力表现为斥力；当r＝r2时，分子间的作用力为零；当r大于r2时分子力表现为引力，A错误，B、C正确；在r由r1增大到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减少，D错误。 答案　BC 10．(多选)把一个物体竖直下抛，下列哪种情况是下落过程中发生的(不考虑空气阻力)(　　) 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．物体的机械能保持不变 D．物体的内能保持不变 解析　物体在下落过程中，不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒；但此过程中，物体的温度和体积都没有变化，所以，分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变，故A、B错误，C、D正确。 答案　CD 11．分子间有相互作用的势能，若规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零。设分子a固定不动，分子b以某一初速度从无穷远处向a运动，直到它们之间的距离最小。在此过程中a、b之间的势能(　　) A．先减少，后增加，最后小于零 B．先减少，后增加，最后大于零 C．先增加，后减少，最后小于零 D．先增加，后减少，最后大于零 解析　分子间距离大于r0时，分子力为引力，因此分子力做正功使分子势能逐渐减少；分子间距离小于r0时，分子力为斥力，因此分子力做负功使分子势能逐渐增加，故分子势能先减少，后增加。根据能量守恒定律，距离最小时a、b之间的势能等于初动能，是大于零的，B正确。 答案　B 12．一架飞机在空中以某一速率飞行，由于飞机中所有分子都具有飞机的速度，所以分子具有动能。又由于飞机在空中，飞机中所有分子都离地面有一定高度，以地面为零势能位置，所以分子具有势能。上述动能和势能的总和就是飞机的内能，当飞机停在地上时，飞机的内能为零。以上说法是否正确？为什么？ 解析　分子动能和势能是与分子的热运动相对应的，与飞机的机械运动无关。飞机的内能应是飞机中所有分子做无规则热运动的动能和由于分子间的相互作用而具有的势能的总和。分子热运动是永不停息的，因此飞机的内能永远不可能为零。而飞机的机械能与飞机的速率、质量和飞行高度有关，当飞机停在地上时，机械能为零。综上分析可知，题中的说法均是错误的。 答案　见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$