第1章 4.分子动能和分子势能-【金版教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册作业与测评word（人教版2019）

4.分子动能和分子势能 典型考点一　分子动能 1．关于分子热运动的动能，下列说法中正确的是(　　) A．物体运动速度大，物体内分子热运动的动能一定大 B．物体的温度降低，物体内分子热运动的平均动能一定减小 C．物体的温度升高，物体内每个分子热运动的动能都增大 D．1 g 100 ℃的水变成1 g 100 ℃的水蒸气，分子热运动的平均动能增大 答案　B 解析　物体由于运动而具有的能叫动能，它是机械能的一部分，而组成物体的分子由于做热运动而具有的动能叫作分子动能，是内能的一种形式，所以分子热运动的动能与物体运动速度无关，A错误；温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度升高，物体内分子热运动的平均动能增大，但并不是每个分子热运动的动能都增大，B正确，C错误；温度相同的水和水蒸气，分子热运动的平均动能相同，D错误。 2．(多选)当氢气和氧气的质量和温度都相同时，下列说法正确的是(　　) A．两种气体分子的平均动能相等 B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．两种气体分子热运动的总动能相等 D．两种气体分子热运动的平均速率相等 答案　AB 解析　物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志，两种气体的温度相同，则两种气体分子的平均动能相等，A正确；因为氢气分子的质量小于氧气分子的质量，而平均动能又相等，所以氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，B正确，D错误；由于氢气和氧气的摩尔质量不同，相同质量的氢气和氧气的分子数不同，又分子平均动能相等，所以两种气体的分子热运动的总动能不相等，C错误。 典型考点二　分子势能 3．下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(　　) 答案　B 解析　根据分子间作用力、分子势能与分子间距离关系可知，当r<r0时，分子间作用力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能Ep减小；当r>r0时，分子间作用力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大；当r＝r0时，分子间作用力为零，分子势能最小，故B正确。 [名师点拨]　分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧，分子间距离在平衡距离的基础上无论增大还是减小，都要克服分子间作用力做功，分子势能都会增大。 4．两个分子间的距离发生变化引起分子势能增大，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 答案　A 解析　功是能量转化的量度，分子势能增大，一定是克服分子间相互作用力做了功，但无法确定分子间的相互作用力是引力还是斥力，也就无法确定分子间距离是变大还是变小，同时也无法确定两分子间的相互作用力是增大还是减小，故A正确，B、C、D错误。 5.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的关系如图所示。图中分子势能的最小值为－E，若两分子所具有的总能量为零，则下列说法中正确的是(　　) A．乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大 B．乙分子在P点(x＝x2)时，动能为E C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态 D．乙分子的运动范围为x≤x1 答案　B 解析　由图，乙分子在P点(x＝x2)时，分子势能最小，可知在该点分子力为零，加速度为零，即加速度最小，故A错误；乙分子在P点分子势能为－E，两分子所具有的总能量为零，则其动能为E，故B正确；乙分子在P点，分子势能最小，分子力为零，处于平衡状态，在Q点分子力表现为斥力，不是处于平衡状态，故C错误；两分子所具有的总能量为0，乙分子的动能最小为0，则其分子势能最大为0，因此乙分子的运动范围为x≥x1，故D错误。 [名师点拨]　第1节我们学过分子力随分子间距变化的关系曲线图，根据功能关系，借助微元累积思维，就能大致画出分子势能曲线图。而根据功能关系，借助变化率的概念(比较思维)及极限思维，可知Ep­r曲线的斜率表示－F(F为分子力)，由此可根据Ep­r曲线大致画出F­r曲线。 典型考点三　物体的内能 6．关于物体内能，下列说法正确的有(　　) A．0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大 B．物体运动的速度越大，则内能越大 C．水分子的内能比冰分子的内能大 D．100 g 70 ℃的水比100 g 70 ℃的水蒸气的内能小 答案　D 解析　内能与分子个数有关，因不知道0 ℃的水与0 ℃的冰哪一个质量大，所以无法比较其内能，A错误；物体运动的速度影响的是机械能，与物体的内能无关，B错误；内能是物体内所有分子热运动的动能和势能之和，不是分子具有的，所以这种说法是不科学的，C错误；一定质量的水变成同温度的水蒸气，分子个数与分子平均动能不变，而分子平均间距由r0增大为约10r0，则分子势能增大，故内能增加，所以D正确。 [名师点拨]　物体内能取决于温度、体积、物质的量，要全面考虑。 7．下列说法正确的是(　　) A．物体的机械能为零时，物体的内能也为零 B．只有分子间的作用力为零时，物体的内能才为零 C．A、B两物体的质量和温度相同时，它们的内能一定相同 D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 答案　D 解析　物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是由物质的量、温度和体积共同决定的，一切物体都具有内能，A、B错误；A、B两物体的温度相同，则它们的分子平均动能一定相同，但若分子质量不同，则分子的平均速率不同，而物体的内能除与温度有关外，还与体积和物质的量有关，则无论质量是否相同，内能都不一定相同，C错误，D正确。 1．有关“温度”，下列说法中正确的是(　　) A．温度反映了每个分子热运动的剧烈程度 B．温度较高的物体内能不一定较大 C．一定质量的某种物质，内能增加，温度一定升高 D．温度较高的物体，每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大 答案　B 解析　温度反映了大量分子无规则热运动的剧烈程度，温度升高，分子热运动加剧，分子的平均动能增大，但这是一个统计规律，因为分子运动是杂乱无章的，不是每个分子的动能都增大，A、D错误；内能与物体的温度、体积、分子数量都有关系，故温度较高的物体内能不一定较大，B正确；物体的内能增大，可能只是分子势能增大导致的，分子的平均动能不一定增大，温度不一定升高，C错误。 2．A、B两分子距离等于分子平衡距离的10倍，若将B分子向A分子靠近，直到不能再靠近，此过程中，关于分子间的作用力做功及分子势能的变化说法正确的是(　　) A．分子间的作用力始终对B做正功，分子势能不断减小 B．B分子始终克服分子间的作用力做功，分子势能不断增大 C．分子间的作用力先对B做功，而后B克服分子间的作用力做功，分子势能先减小后增大 D．B分子先克服分子间的作用力做功，而后分子间的作用力对B做功，分子势能先增大后减小 答案　C 解析　开始时，r＝10r0，两分子间作用力表现为引力，将B分子向A分子靠近的过程中，分子间作用力做正功，分子势能减小，直到r＝r0，即分子间距离等于平衡距离时，分子势能最小，再靠近时，r＜r0，分子间作用力表现为斥力，分子间作用力做负功，分子势能增加，因而C正确，A、B、D错误。 3.(多选)分子间实际上同时存在引力和斥力，分子力是引力和斥力的合力。如图所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子之间的引力、斥力及势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上的四个特殊的位置，E为两虚线a、b的交点。现把乙分子从A处由静止释放，则由图像可知(　　) A．虚线a为分子间斥力大小的变化图线，交点E代表乙分子到达B点时分子力为零 B．虚线b为分子间引力大小的变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小 C．实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达C点时分子势能最小 D．乙分子从A到C的运动过程中一直做加速运动 答案　AB 解析　易知实线c为分子势能的变化图线，则虚线a、b为分子间斥力、引力大小的变化图线，当r很小时，分子间作用力表现为斥力，故虚线a为分子间斥力大小的变化图线，虚线b为分子间引力大小的变化图线，它们都随距离的增大而减小，交点E说明此处分子间的引力、斥力大小相等，分子力为零，故A、B正确；分子势能为标量，乙分子到达B点时分子势能最小，故C错误；乙分子从A到C的运动过程中分子力先表现为引力，到达B点后表现为斥力，所以乙分子先做加速运动，后做减速运动，故D错误。 4．在温度相同的条件下，下列有关氧气、氮气分子说法正确的是(　　) A．每一个氧气分子和每一个氮气分子的动能相同 B．1克氧气分子动能之和与1克氮气分子动能之和相等 C．1摩尔氧气分子动能总和与1摩尔氮气分子动能总和相等 D．1摩尔氧气分子动能总和大于1摩尔氮气分子动能总和 答案　C 解析　在温度相同的条件下，氧气、氮气分子的平均动能相同，但并不是每一个氧气分子和每一个氮气分子的动能都相同，A错误；因为氧气和氮气的摩尔质量不同，故1克氧气和1克氮气分子总数不同，因两种气体分子的平均动能相同，则1克氧气分子动能之和与1克氮气分子动能之和不相等，B错误；1摩尔氧气和1摩尔氮气分子总数相同，因两种气体分子的平均动能相同，则1摩尔氧气分子动能总和与1摩尔氮气分子动能总和相等，C正确，D错误。 5．若某种实际气体分子之间的作用力表现为引力，则一定质量的该气体的内能大小与气体体积和温度的关系是(　　) A．如果保持其体积不变，温度升高，内能不变 B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减小 C．如果保持其温度不变，体积增大，内能增大 D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减小 答案　C 解析　温度升高，分子的平均动能变大，体积不变，分子间的分子势能不变，故内能变大，A、B错误；温度不变，分子的平均动能不变，体积增大，分子间距离变大，则分子力做负功，分子势能增加，内能增大，故D错误，C正确。 6．(多选)现有18 g水、18 g水蒸气和32 g氧气，在它们的温度都是100 ℃时(　　) A．它们的分子数目相同，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，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 答案　BC 解析　水和水蒸气相对分子质量相同，则摩尔质量相同，总质量相同，故分子数相同，则N1＝N2＝×6.02×1023＝6.02×1023，32 g氧气分子数为N3＝×6.02×1023＝6.02×1023，故N1＝N2＝N3；温度是分子热运动平均动能的标志，它们处于同一温度，故它们的分子热运动的平均动能相同；内能包括分子势能和分子热运动的动能，当质量相等且温度相同时，水蒸气的分子动能的总和与水的相同，而水变成相同温度的水蒸气时，分子间距增大很多，分子力做负功，则水蒸气的分子势能的总和比水的大，故内能比水大。综上所述，B、C正确，A、D错误。 7．用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子分别从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。取无限远处分子势能为零，下列说法正确的是(　　) A．A、B间距离为x1时分子间作用力为零 B．A、B间距离为2(x1－x0)时分子间作用力为零 C．释放时A、B系统的分子势能为mv D．A、B间分子势能最小值为mv－mv 答案　D 解析　由图乙可知，B分子在从x0到x1过程中向右做加速运动，说明开始时两分子间作用力表现为斥力，在x1处速度最大，加速度为零，即两分子间的作用力为零，根据A、B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；由图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度大小均为v2，在无穷远处的总动能为2×mv＝mv，由题意可知，无穷远处的分子势能为零，由能量守恒定律可知，释放时A、B系统的分子势能为mv，故C错误；由能量守恒定律可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，且最小分子势能为Epmin＝mv－2×mv＝mv－mv，故D正确。 7 学科网（北京）股份有限公司 $$