1.4 分子动能和分子势能（专题训练）【六大题型】-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第三册

1.4 分子动能和分子势能（专题训练）【六大题型】 【考点1 分子势能随间距的变化E-r图】 1 【考点2 类比弹簧模型分析两分子势能的变化】 6 【考点3 两分子间分子势能和动能随间距变化的变化】 10 【考点4 分子动能】 14 【考点5 内能的概念】 16 【考点6 内能与机械能的区别】 19 【考点1 分子势能随间距的变化E-r图】 1．下列说法不正确的是（　　） A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高 B．图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹 C．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先减小后增大 D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 【答案】C 【详解】A．由图甲可知，状态①速率大的氧气分子比例较大，所以状态①的温度比状态②的温度高，故A不符合题意； B．由于图乙中的位置是每隔一定时间记录的，所以位置的连线不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，只能说明花粉颗粒运动的无规则性，故B不符合题意； C．由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力先增大后减小，故C符合题意； D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子势能减小，分子力做正功，故D不符合题意。 故选C。 2．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等于r1时，分子间的作用力为零 B．在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力与斥力均减小 C．当r等于r2时，分子间的作用力最大 D．在r由r1变到10r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小 【答案】B 【详解】AC．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，分子间的作用力为零，故AC错误； B．在r由r1变到r2的过程中，分子间距增大，分子间的引力与斥力均减小，故B正确； D．在r由r1变到10r2的过程中，作分子间作用力与分子间距离r的关系图 知，从r1变到r2的过程中，分子力表现为斥力，分子力先减小到零，再变为引力，从r2变到10r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小，故D错误。 故选B。 3．如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离从r0变为10r0的过程中（　　） A．F不断减小，Ep不断减小 B．F不断增大，Ep不断增大 C．F先增大后减小，Ep不断增大 D．F先减小后增大，Ep 不断减小 【答案】C 【详解】分子间的作用力是矢量，其正负不表示大小；分子势能是标量，其正负表示大小。读取图像信息知，由r0变为10r0的过程中，F先增大后变小，Ep则不断增大。 故选C。 4．如图甲、乙所示，分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系。分子a固定在坐标原点O处，分子b从处以某一速度向分子a运动（运动过程中仅考虑分子间作用力），假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，则（　　） A．图甲中分子间距从到，分子间的引力增大，斥力减小 B．分子b运动至和位置时动能可能相等 C．图乙中一定大于图甲中 D．若图甲中阴影面积，则两分子间最小距离等于 【答案】B 【详解】A．图甲中分子间距从到，分子间距变大，则分子间的引力和斥力都减小，选项A错误； B．分子b运动至和位置时，先是分子力表现为引力做正功，后是分子表现为斥力做负功，若正功和负功相等，则分子b运动至和位置时动能相等，选项B正确； C．图甲中的分子力表现为零，在此位置分子势能最小，则对应与图乙中的r6位置，则图乙中一定小于图甲中，选项C错误； D．因F-r图像与坐标轴围成的面积等于分子力的功，若图甲中阴影面积，即分子b以某一速度（设为v0）向a运动时的整个过程中，分子力做的正功和负功相等，则分子b到达r1位置时的速度仍为v0，此后两分子间距继续减小，则两分子间最小距离不等于，选项D错误。 故选B。 5．（多选）将两个质量均为的完全相同的分子A、B，从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，下列说法正确的是（   ） 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】BD 【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； 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，减少的势能转化为两分子的动能，故分子B的最大动能为 故B正确； 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； 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，则有 解得 故D正确。 故选BD。 6．（多选）如图所示，将甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。表示作用力表现为斥力，表示作用力表现为引力，A、、、为轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，设两分子间距离很远时，。下列选项中分别表示乙分子的加速度、速度、动能、势能与两分子间距离的关系，其中一定不正确的是 A． B． C． D． 【答案】BCD 【详解】A．由牛顿第二定律可知，加速度与力的大小成正比，方向与力的方向相同，知图线的形状与图线相同，故A正确，不符合题意； B．图中乙分子的运动方向始终不变，故B错误，符合题意； C．分子的动能不可能为负值，故C错误，符合题意； D．乙分子从A处由静止释放，根据能量守恒，其分子势能不可能增大到正值，故D错误，符合题意。 故选BCD。 7．（多选）两分子间的分子力与它们之间距离的关系图像如图甲所示，图中为分子力的零点，为分子力的极值点；两分子的势能与分子间距离的关系图像如图乙所示，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0，为分子势能的零点，为分子势能的极值点，极小值为。下列判断正确的是（    ） A． B． C． D．两分子间的距离为时，分子力表现为斥力 E．分子间距离从减小到的过程中，分子势能的减少量小于 【答案】CDE 【详解】ABC．当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小，所以，故AB错误，C正确； D．从减小到的过程中，分子势能增大，分子间距离小于平衡位置，分子间作用力为斥力，故D正确； E．由图可知从无穷远到或时，电势能变化量为，则分子间距离从减小到的过程中，分子势能的减少量小于，故E正确。 故选CDE。 8．由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为 （选填“引力”或“斥力”）。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中 （选填“A”“B”或“C”）的位置，分子间的平衡位置是图中 （选填“”或“”）的位置，此时分子力 （选填“最大”或“最小”）    【答案】 引力 C 最小 【详解】[1][2]由于在小水滴表面层中，水分子间的距离大于，所以水分子之间的相互作用总体上表现为引力，由于当分子间距离为时，分子间作用力为0，分子势能最小即图中的B点，由于表面层中分子间距大于，所以能总体反映小水滴表面层中水分子势能的是图中C的位置。 [3][4]分子间的平衡位置是图中分子势能最小的位置，即图中的位置，此时分子力为0，即分子力最小。 【考点2 类比弹簧模型分析两分子势能的变化】 9．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时分子力为零 B．A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零 C．释放时A、B系统的分子势能为 D．A、B间分子势能最小值为 【答案】D 【详解】AB．由图乙可知，B分子在过程中做加速运动，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，故AB错误； C．由图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为 由题意可知，无穷远处的分子势能为0，则能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为，故C错误； D．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，则最小分子势能为 故D正确。 故选D。 10．分子间的作用力及分子势能都与分子间的距离有关。如图所示，横轴表示分子间的距离，下列说法正确的是（    ） A．标准状态下，一定质量的某种气体，其分子势能趋于零 B．分子间距离从零增大到的过程中，分子力做负功，分子势能增大 C．如果纵轴表示分子势能，则曲线B表示分子势能与分子间距的关系 D．如果纵轴正方向表示分子间的斥力，负方向表示分子间的引力，则曲线D表示分子力与分子间距的关系 【答案】A 【详解】D．如果纵轴正方向表示分子间的斥力，负方向表示分子间的引力，则曲线A表示分子间的斥力，曲线C表示分子间的引力，则曲线B表示合力与分子间距的关系，故D错误； C．如果纵轴表示分子势能，则曲线D表示分子势能与分子间距的关系，故C错误； B．分子间距离从零增大到的过程中，分子力做正功，分子势能减小，故B错误； A．标准状态下，一定质量的某种气体，分子间距离约为，其分子势能趋于零，故A正确。 故选A。 11．（多选）重力对运动物体所作的功只跟物体运动的起点和终点的高度有关，而跟物体运动的路径无关。我们把这种所作的功只与运动物体的始末位置有关，而与路径无关的力，称为保守力，只有保守力才有与它相联系的势能。保守力做正功，与它相联系的势能减小；反之，势能增大。如重力做正功，物体的重力势能减小。可以证明，分子间相互作用力也是保守力，分子间的势能称为分子势能。两分子间距离在减小的过程中（　　） A．若分子间相互作用表现为引力，分子势能增加 B．若分子间相互作用表现为引力，分子势能减小 C．若分子间相互作用表现为斥力，分子势能增加 D．若分子间相互作用表现为斥力，分子势能减小 【答案】BC 【详解】根据题意，在分子间距离减小的过程中，若表现为引力，此时引力做正功，分子势能减小；若表现为斥力，此时斥力做负功，分子势能增加，AD错误，BC正确； 故选BC． 12．微观世界往往与宏观世界遵循着相似的规律，所以在科学研究中，科学家经常通过宏观世界中某些事物遵循的规律来类比研究微观世界。 (1)我们都知道，物体在只有弹簧弹力做功的情况下，物体的动能和弹簧的弹性势能发生相互转化，系统总机械能保持不变。若弹性势能表达式（k为弹簧的劲度系数，x为形变量）。如图1所示，一个与已知劲度系数为k的轻质弹簧连接的物块B，质量为m，静止于光滑水平面上，轻质弹簧另一端固定。现将物块B拉离平衡位置x，然后释放，忽略空气阻力，B的运动为简谐运动，求物块B在运动过程中获得的最大动能。 (2)如图2所示，A、B为某种双原子分子中的两原子，以A原子为原点，沿两原子连线建立x轴。如果选取两个原子相距无穷远时的势能为零，则两个原子之间的势能E。与它们之间距离r的关系图线如图3所示。 a.说明关系图线的切线斜率的大小及正负描述的物理意义； b.由图3中可知，两原子间距离为时，势能最小，假设原子A固定不动，原子B在附近的振动近似看作简谐运动，其振动的范围为，其中b远小于。已知在点附近随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量且已知。计算原子B在其振动范围内振动过程的最大动能（用k和b表示）； c.为了进一步理解温度变化对物体体积的影响，将分子平均动能简化成B原子在振动过程中的最大动能。请结合温度是分子平均动能的标志，即（a为物理常量，为分子热运动的平动动能），依据结果分析温度对物体体积的影响。 【答案】(1) (2)a．见解析；b．；c．见解析 【详解】（1）弹簧恢复原长时动能最大，根据机械能守恒定律，可得 （2）a．图像的斜率的绝对值表示分子力的大小，斜率为正表示分子间为引力，斜率为负表示分子间为斥力。 b．由题意可知，原子B处于处时，系统的动能为最大值，设为，系统的势能为最小值，设为，则有 原子B处于处时，系统的动能为0，系统的势能为最大值，设为，则有 根据能量守恒定律可得 解得 c．由于温度是分子平均动能的标志，即有 由于可以将分子平均动能简化成B原子在振动过程中的最大动能，则有 由于a为物理常量，根据上述可知，当温度升高时，b增大，宏观上表现为物体的体积增大，温度降低时，b减小，宏观上表现为物体的体积减小。 【考点3 两分子间分子势能和动能随间距变化的变化】 13．假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是（　　） A．图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线 B．在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功 C．在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小 D．若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大 【答案】D 【详解】AB．r0处分子斥力大小等于分子引力大小，分子力为0，在大于r0处分子斥力小于分子引力，分子力表现为引力，分子B从无穷远处到r0的过程中，分子力对其做正功，分子势能减小；在分子间的距离小于r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，所以r0处分子势能最小，故图1为分子力随分子间距离变化的图线，图2为分子势能随分子间距离变化的图线，AB错误； C．在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力也增大，但斥力增大更快，C错误； D．较远处到r0的过程中，分子力做正功，速率增大，距离小于r0时分子力做负功，速率减小，故在r0处速率最大，D正确。 故选D。 14．下列关于分子力、分子力做功和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于且减小时，分子间引力和斥力都增大 B．分子间距离从无限远靠近到处过程中分子力先做正功后做负功 C．分子势能在处最大 D．分子间距离由减小时，分子势能在减小 【答案】A 【详解】A．分子斥力与引力随着分子间距离的减小而增大，故A正确； B．分子间距离大于时，分子力表现为引力，分子从无限远靠近到距离处过程中，分子力做正功，故B错误； CD．分子从无限远靠近到距离处过程中，分子力做正功，分子势能减小；分子间距离继续减小，分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。所以可知在处分子势能最小，故CD错误。 故选A。 15．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。 16．如图所示是两孤立分子间的引力、斥力和合力随分子间距离的变化图像。若规定无限远处分子势能为零，下列说法正确的有（    ） A．当时，随着r的减小，斥力比引力增大得慢 B．当时，随着r的增大，合力先增大后减小 C．当时，随着r的增大，斥力比引力减小得快 D．从无穷远处到，分子势能增大 【答案】B 【详解】A．当时，随着r的减小，合力表现为斥力且在增大，可见斥力比引力增大得快，故A错误； B．根据图像可知，当时，合力表现为引力，随着r的增大，合力先增大后减小，故B正确； C．设时合力为引力且达到最大值，当时，随着r的增大，合力为引力且增大，可见此阶段斥力比引力减小得快；当时，随着r的增大，合力为引力且减小，可见此阶段斥力比引力减小得慢，故C错误； D．若分子间距离从无穷远减小到，该过程分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，故D错误。 故选B。 17．（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。 18．（多选）用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的和处由静止释放，如甲图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如乙图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　） A．A、B分子刚释放时分子作用力表现为引力 B．A、B间距离为时分子力为零 C．A、B系统的分子势能最小值为 D．释放时A、B系统的分子势能为 【答案】BD 【详解】A．由图可知，B分子刚释放时向正方向加速，所以分子作用力表现为斥力，故A错误； B．在处速度最大，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，故B正确； CD．由题意可知，无穷远处的分子势能为0，无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为 由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能等于系统的总动能；速度最大时，系统的动能最大，分子势能最小，根据能量守恒可知，分子的最小引力势能 故C错误，D正确。 故选BD。 19．（多选）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于时，分子间表现为引力 B．分子势能在处最小 C．分子从无限远靠近到距离处过程中分子势能变大 D．分子间距离小于且减小时，分子势能在减小 【答案】AB 【详解】A．分子间距离大于，分子间表现为引力，故A正确； BCD．分子从无限远靠近到距离处过程中，引力做正功，分子势能减小，分子间距离小于且减小时，继续减小分子间距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，则在处，分子势能最小，故B正确，C错误，D错误。 故选AB。 20．关于分子力和分子势能    （1）分子间距离大于时，分子间表现为 （填“引力”或者“斥力”） （2）分子势能在处 （填“最大”或者“最小”） （3）分子间距离小于且减小时，分子势能在 （填“增大”或者“减小”） 【答案】 引力 最小 增大 【详解】（1）[1]分子间距离大于，分子间引力大于斥力，分子间作用力表现为引力； （2）[2]分子从无限远靠近到距离处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在处分子势能最小； （3）[3]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。 【考点4 分子动能】 21．下列说法中正确的是（　　） A．物理学中，把微观粒子无规则运动叫做布朗运动 B．温度低的物体分子运动的速率小 C．只要一定量的理想气体温度保持不变，其内能也保持不变 D．物体做减速运动时，物体的内能也越来越小 【答案】C 【详解】A．布朗运动是微小颗粒在液体或气体中的无规则运动，不是微观粒子的无规则运动。故A错误； B．温度低的物体分子运动的平均速率小。故B错误； C．只要一定量的理想气体温度保持不变，其内能也保持不变。故C正确； D．内能与物体的温度有关，与速度无关，物体做减速运动时，物体的内能不会越来越小。故D错误。 故选C。 22．关于分子动理论，下列说法正确的是（    ） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．温度是物体分子热运动的平均动能的标志 C．分子间的作用力总是随着分子间距增大而增大 D．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小 【答案】B 【详解】A．布朗运动是固体微粒的无规则运动，间接反映液体分子的无规则运动，故A错误； B．温度衡量分子的热运动快慢，是物体分子热运动的平均动能的标志，故B正确； C．分子间的作用力在随着分子间距增大而逐渐减小，在分子力随着分子间距增大先增大后减小，故C错误； D．当分子力表现为斥力时，分子距离为，随分子间距离的减小分子力做负功，分子势能逐渐增大，故D错误。 故选B。 23．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是分子的运动 B．气体温度升高，每个分子的平均动能都增大 C．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小 D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 【答案】C 【详解】A．布朗运动是固体小颗粒的运动，它间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则分子平均动能增大，但不是所有分子的动能都增大，故B错误； CD．当分子间作用力表现为引力时，分子间距离减小，分子间作用力做正功，分子势能减小，当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小，分子间作用力做负功，分子势能增大，故C正确，D错误； 故选C。 24．（多选）氢气和氧气质量温度相同时，在不计分子势能情况下，下列说法中正确的是（　　） A．两种气体的分子平均动能相等 B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．氢气和氧气的内能相等 D．氢气内能较大 【答案】ABD 【详解】AB．氢气和氧气质量温度相同时，两种气体的分子平均动能相等，由于氢气分子的质量小于氧气分子的质量，则氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，故AB正确； CD．由题意可知氢气和氧气质量相同，氢气分子摩尔质量小，则氢气的分子数多，由于不计气体分子势能，且两种气体的分子平均动能相等，则氢气内能较大，故C错误，D正确。 故选ABD。 25．（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．冰水混合物的温度为时，分子的平均动能为零 B．若物体的温度降低，则其分子平均动能减小 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小 D．在标准状况下，、水的内能与、水蒸气的内能相等 E．“七里香”这个花能香七里是因为分子在做无规则运动 【答案】BCE 【详解】A．某物体的温度是，不表示物体中分子的平均动能为零，分子在永不停息地做无规则热运动，平均动能不为零，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，故物体的温度降低时，分子的平均动能一定减小，故B正确； C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故C正确； D．温度是分子平均动能的标志，所以、的水的分子平均动能等于、的水蒸气的分子平均动能；物体内能是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和，、的水和、的水蒸气的分子势能不同，同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以水的内能小于相同质量水蒸气的内能，故D错误； E．“七里香”这个花能香七里是因为分子在做无规则运动，故E正确。 故选BCE。 26．质量相等的氢气和氧气，温度相同若不考虑气体分子间势能，则这两种气体的平均动能和之比为 ；这两种气体的内能和之比为 . 【答案】 1：1 16：1 【详解】[1][2]温度是分子平均动能的标志，温度相同，则分子平均动能相同，故 因为不考虑分子势能，故分子内能等于所有分子的动能之和即： 质量相等，平均动能相等，故内能与摩尔质量成反比，即内能之比 物体的内能 27．定义：物体中所有分子的热运动 与 的总和。 【考点5 内能的概念】 28．下列叙述中正确的说法是（    ） A．每个分子的内能等于它的势能和动能的总和 B．物体的内能变化时，它的温度可以不变 C．同种物质，温度较高时的内能肯定比温度较低时的内能大 D．纯电阻电路中电流的电能也不可能全部变成内能 【答案】B 【详解】A．内能是统计概念，对单个分子讲没有意义，故A错误； B．物体的内能变化时，其温度可以不变，比如同质量的冰熔化成同质量同温度的水时，内能增大，而温度不变，故B正确； C．物体的内能不光受温度的影响，还与物体所处的状态有关，比如零摄氏度的冰吸热变为零摄氏度的水，内能增加，温度不变，故C错误； D．由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可以全部转化为内能，故D错误； 故选B。 29．有关内能及分子的动能、势能，下列说法正确的是（    ） A．静止的物体不具有分子动能 B．物体体积增大，则分子势能一定增大 C．50℃的水的内能不一定大于20℃的水的内能 D．质量相等的0℃的水和0℃的冰，分子势能相等 【答案】C 【详解】A.静止的物体不具有动能，但其内部的分子在永不停息做无规则运动，所以具有分子动能，故A错误； B.由于未知物体分子原来的状态，物体体积增大，分子力可能做正功也可能做负功，所以分子势能不一定增大，故B错误； C.由于水的质量未知，所以50℃的水的内能不一定大于20℃的水的内能，故C正确； D. 一定质量的0℃的水结成0℃的冰，体积增大且需要放出能量，所以质量相等的0℃的水和0℃的冰，分子平均动能相等，分子势能不相等，水的分子势能更大，故D错误。 故选C。 30．有关分子的热运动和内能，下列说法不正确的是（　　） A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变 B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈 C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和 D．布朗运动是悬浮在流体中的微粒之间的相互碰撞引起的 【答案】D 【详解】A.温度是分子平均动能的标志，所以温度不变，分子的平均动能不变，故A正确； B.物体的温度越高，分子的平均动能越大，即分子热运动越剧烈，故B正确； C.物体的内能就是物体内部所有分子的热运动动能和分子势能的总和，故C正确； D.布朗运动布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，是由液体分子的不规则碰撞引起的，故D错误。 本题选错误的，故选D。 31．关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（    ） A．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小 B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显 C．在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 【答案】A 【详解】A．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，并且放热，内能减小，因温度不变，分子平均动能不变，则分子势能减小，故A正确； B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，故B错误； C．将一个分子从无穷远处（）无限靠近另外一个分子，分子力先增加后减小再增加，分子力先表现为引力，做正功，后表现为斥力做负功，分子势能先减小后增大，故C错误； D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和，故D错误。 故选A。 32．（多选）下列关于热量、功和内能的说法正确的是（　　） A．热量、功都可以作为物体内能的量度 B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度 C．热量、功、内能的单位相同 D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 【答案】BCD 【详解】AB．热量是表示在传热过程中物体内能变化多少的，而功是做功过程中物体内能变化多少的量度，选项A错误，选项B正确； C．三者的单位都是焦耳，选项C正确； D．热量和功是过程量，内能是状态量，选项D正确。 故选BCD。 33．（多选）下列说法正确的是（　　） A．实际气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能与分子热运动的动能 B．一定质量的理想气体吸收热量，其内能一定增加 C．物体的内能改变时温度不一定改变 D．0°C的气体的内能为零 【答案】AC 【详解】A．实际气体之间存在分子势能，即实际气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能与分子热运动的动能，故A正确； B．根据热力学第一定律有 可知，一定质量的理想气体吸收热量，其内能不一定增加，例如理想气体吸热的同时，气体对外做功，且对外做功的值大于吸收的热量，此时内能减小，故B错误； C．物体的内能由分子势能与分子动能决定，温度一定，分子的平均动能一定，内能改变，可能分子势能改变，而分子平均动能没有变化，此时温度不变，即物体的内能改变时温度不一定改变，故C正确； D．气体分子在永不停息地做无规则的热运动，可知气体分子的平均动能不可能为零，若忽略气体的分子势能，则0°C的气体的内能不为零，故D错误。 故选AC。 34．（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法不正确的是（　　） A．水的内能等于水蒸气的内能 B．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零 C．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大 D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 【答案】ABD 【详解】A．10g 水吸收热量转变为水蒸气，故10g 水的内能小于10g 水蒸气的内能，故A错误； B．某种物体的温度是，分子仍然在做无规则运动，物体中分子的平均动能并不为零，故B错误； C．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，故C正确； D．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小得更快，当 ，分子力表现为引力， ，分子力表现为斥力，故D错误。 本题选不正确的，故选ABD。 【考点6 内能与机械能的区别】 35．关于机械能和内能，下列说法中正确的是（　　） A．机械能大的物体，其内能一定很大 B．物体的机械能损失时，内能却可以增加 C．物体的内能损失时，机械能必然减小 D．物体的内能为零时，机械能可以不为零 【答案】B 【详解】AB. 机械能和内能是两种不同形式的能，机械能包括物体的动能、重力势能和弹性势能；而内能是指所有分子动能和分子势能之和，与物体的温度、体积和物质的量有关；机械能大的物体其内能不一定大，机械能损失时，其内能可能增大、不变或减小，故A错误，B正确； C. 物体具有机械能的大小与物体内能的大小无直接关系，物体的内能损失时，机械能可能增大、不变或减小，故C错误； D. 由分子动理论知，物体的内能不能为零，机械能可以为零也可以不为零，故D错误。 故选B。 36．下列说法正确的是（　　） A．一个物体的机械能可能为零、但内能不可能为零 B．质量相同、温度也相同的物体具有相同的内能 C．温度越高、运动速度越大的物体，其内能一定越大 D．0℃的冰比等质量的0℃的水的内能大 【答案】A 【详解】A．物体的机械能由动能和势能组成，动能和势能都可能为0，机械能可能为0，内能由分子动能和分子势能组成，分子动能不可能为零，所以内能不可能为零，A正确； B．质量相同、温度也相同的物体，分子平均动能相同，但内能与物质的量，物体状态等因素有关，B错误； C．温度越高、运动速度越大的物体，其内能不一定大，因为内能与分子动能和势能有关，C错误； D．0℃的冰熔化成等质量的0℃的水需要吸收热量，因此此时水的内能大于冰的内能，D错误。 故选A。 37．（多选）关于机械能和内能，下列说法中错误的是（　　） A．物体的内能损失时，必然导致其机械能的减小 B．物体的机械能损失时，其内能可能增大 C．物体内能增大时，机械能不一定增大 D．机械能和内能不能互相转化 【答案】AD 【详解】ABC．内能和机械能之间没有必然的联系，二者无必然数量关系，故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意； D．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能，故D错误，符合题意。 故选AD。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.4 分子动能和分子势能（专题训练）【六大题型】 【考点1 分子势能随间距的变化E-r图】 1 【考点2 类比弹簧模型分析两分子势能的变化】 4 【考点3 两分子间分子势能和动能随间距变化的变化】 6 【考点4 分子动能】 8 【考点5 内能的概念】 9 【考点6 内能与机械能的区别】 10 【考点1 分子势能随间距的变化E-r图】 1．下列说法不正确的是（　　） A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高 B．图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹 C．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先减小后增大 D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功 2．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等于r1时，分子间的作用力为零 B．在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力与斥力均减小 C．当r等于r2时，分子间的作用力最大 D．在r由r1变到10r2的过程中，分子间的作用力先增大后减小 3．如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离从r0变为10r0的过程中（　　） A．F不断减小，Ep不断减小 B．F不断增大，Ep不断增大 C．F先增大后减小，Ep不断增大 D．F先减小后增大，Ep 不断减小 4．如图甲、乙所示，分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系。分子a固定在坐标原点O处，分子b从处以某一速度向分子a运动（运动过程中仅考虑分子间作用力），假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，则（　　） A．图甲中分子间距从到，分子间的引力增大，斥力减小 B．分子b运动至和位置时动能可能相等 C．图乙中一定大于图甲中 D．若图甲中阴影面积，则两分子间最小距离等于 5．（多选）将两个质量均为的完全相同的分子A、B，从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，下列说法正确的是（   ） 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 6．（多选）如图所示，将甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。表示作用力表现为斥力，表示作用力表现为引力，A、、、为轴上四个特定的位置，现把乙分子从A处由静止释放，设两分子间距离很远时，。下列选项中分别表示乙分子的加速度、速度、动能、势能与两分子间距离的关系，其中一定不正确的是 A． B． C． D． 7．（多选）两分子间的分子力与它们之间距离的关系图像如图甲所示，图中为分子力的零点，为分子力的极值点；两分子的势能与分子间距离的关系图像如图乙所示，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0，为分子势能的零点，为分子势能的极值点，极小值为。下列判断正确的是（    ） A． B． C． D．两分子间的距离为时，分子力表现为斥力 E．分子间距离从减小到的过程中，分子势能的减少量小于 8．由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中，水分子之间的相互作用总体上表现为 （选填“引力”或“斥力”）。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中 （选填“A”“B”或“C”）的位置，分子间的平衡位置是图中 （选填“”或“”）的位置，此时分子力 （选填“最大”或“最小”）    【考点2 类比弹簧模型分析两分子势能的变化】 9．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时分子力为零 B．A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零 C．释放时A、B系统的分子势能为 D．A、B间分子势能最小值为 10．分子间的作用力及分子势能都与分子间的距离有关。如图所示，横轴表示分子间的距离，下列说法正确的是（    ） A．标准状态下，一定质量的某种气体，其分子势能趋于零 B．分子间距离从零增大到的过程中，分子力做负功，分子势能增大 C．如果纵轴表示分子势能，则曲线B表示分子势能与分子间距的关系 D．如果纵轴正方向表示分子间的斥力，负方向表示分子间的引力，则曲线D表示分子力与分子间距的关系 11．（多选）重力对运动物体所作的功只跟物体运动的起点和终点的高度有关，而跟物体运动的路径无关。我们把这种所作的功只与运动物体的始末位置有关，而与路径无关的力，称为保守力，只有保守力才有与它相联系的势能。保守力做正功，与它相联系的势能减小；反之，势能增大。如重力做正功，物体的重力势能减小。可以证明，分子间相互作用力也是保守力，分子间的势能称为分子势能。两分子间距离在减小的过程中（　　） A．若分子间相互作用表现为引力，分子势能增加 B．若分子间相互作用表现为引力，分子势能减小 C．若分子间相互作用表现为斥力，分子势能增加 D．若分子间相互作用表现为斥力，分子势能减小 12．微观世界往往与宏观世界遵循着相似的规律，所以在科学研究中，科学家经常通过宏观世界中某些事物遵循的规律来类比研究微观世界。 (1)我们都知道，物体在只有弹簧弹力做功的情况下，物体的动能和弹簧的弹性势能发生相互转化，系统总机械能保持不变。若弹性势能表达式（k为弹簧的劲度系数，x为形变量）。如图1所示，一个与已知劲度系数为k的轻质弹簧连接的物块B，质量为m，静止于光滑水平面上，轻质弹簧另一端固定。现将物块B拉离平衡位置x，然后释放，忽略空气阻力，B的运动为简谐运动，求物块B在运动过程中获得的最大动能。 (2)如图2所示，A、B为某种双原子分子中的两原子，以A原子为原点，沿两原子连线建立x轴。如果选取两个原子相距无穷远时的势能为零，则两个原子之间的势能E。与它们之间距离r的关系图线如图3所示。 a.说明关系图线的切线斜率的大小及正负描述的物理意义； b.由图3中可知，两原子间距离为时，势能最小，假设原子A固定不动，原子B在附近的振动近似看作简谐运动，其振动的范围为，其中b远小于。已知在点附近随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量且已知。计算原子B在其振动范围内振动过程的最大动能（用k和b表示）； c.为了进一步理解温度变化对物体体积的影响，将分子平均动能简化成B原子在振动过程中的最大动能。请结合温度是分子平均动能的标志，即（a为物理常量，为分子热运动的平动动能），依据结果分析温度对物体体积的影响。 【考点3 两分子间分子势能和动能随间距变化的变化】 13．假设真空中有两个分子，其中一个分子A固定，另一个分子B从无穷远处靠近分子A，在分子B靠近分子A的过程中，两者之间所受分子力和分子势能随着距离变化而变化，选无穷远处分子势能为零，如图所示为两者之间的分子力或分子势能随分子间距离变化的图线，下列说法正确的是（　　） A．图1为分子势能随分子间距离变化的图线，图2为分子力随分子间距离变化的图线 B．在无穷远到r0的过程中分子力对分子B做负功 C．在分子B靠近分子A的过程中分子斥力在增大，分子引力在减小 D．若将分子B从较远处由静止释放，则仅在分子力作用下分子B运动到r0处速率最大 14．下列关于分子力、分子力做功和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于且减小时，分子间引力和斥力都增大 B．分子间距离从无限远靠近到处过程中分子力先做正功后做负功 C．分子势能在处最大 D．分子间距离由减小时，分子势能在减小 15．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 16．如图所示是两孤立分子间的引力、斥力和合力随分子间距离的变化图像。若规定无限远处分子势能为零，下列说法正确的有（    ） A．当时，随着r的减小，斥力比引力增大得慢 B．当时，随着r的增大，合力先增大后减小 C．当时，随着r的增大，斥力比引力减小得快 D．从无穷远处到，分子势能增大 17．（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 18．（多选）用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的和处由静止释放，如甲图所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如乙图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　） A．A、B分子刚释放时分子作用力表现为引力 B．A、B间距离为时分子力为零 C．A、B系统的分子势能最小值为 D．释放时A、B系统的分子势能为 19．（多选）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（　　） A．分子间距离大于时，分子间表现为引力 B．分子势能在处最小 C．分子从无限远靠近到距离处过程中分子势能变大 D．分子间距离小于且减小时，分子势能在减小 20．关于分子力和分子势能    （1）分子间距离大于时，分子间表现为 （填“引力”或者“斥力”） （2）分子势能在处 （填“最大”或者“最小”） （3）分子间距离小于且减小时，分子势能在 （填“增大”或者“减小”） 【考点4 分子动能】 21．下列说法中正确的是（　　） A．物理学中，把微观粒子无规则运动叫做布朗运动 B．温度低的物体分子运动的速率小 C．只要一定量的理想气体温度保持不变，其内能也保持不变 D．物体做减速运动时，物体的内能也越来越小 22．关于分子动理论，下列说法正确的是（    ） A．布朗运动就是液体分子的无规则运动 B．温度是物体分子热运动的平均动能的标志 C．分子间的作用力总是随着分子间距增大而增大 D．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小 23．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．布朗运动就是分子的运动 B．气体温度升高，每个分子的平均动能都增大 C．当分子间作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的减小而减小 D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 24．（多选）氢气和氧气质量温度相同时，在不计分子势能情况下，下列说法中正确的是（　　） A．两种气体的分子平均动能相等 B．氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率 C．氢气和氧气的内能相等 D．氢气内能较大 25．（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．冰水混合物的温度为时，分子的平均动能为零 B．若物体的温度降低，则其分子平均动能减小 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小 D．在标准状况下，、水的内能与、水蒸气的内能相等 E．“七里香”这个花能香七里是因为分子在做无规则运动 26．质量相等的氢气和氧气，温度相同若不考虑气体分子间势能，则这两种气体的平均动能和之比为 ；这两种气体的内能和之比为 . 物体的内能 27．定义：物体中所有分子的热运动 与 的总和。 【考点5 内能的概念】 28．下列叙述中正确的说法是（    ） A．每个分子的内能等于它的势能和动能的总和 B．物体的内能变化时，它的温度可以不变 C．同种物质，温度较高时的内能肯定比温度较低时的内能大 D．纯电阻电路中电流的电能也不可能全部变成内能 29．有关内能及分子的动能、势能，下列说法正确的是（    ） A．静止的物体不具有分子动能 B．物体体积增大，则分子势能一定增大 C．50℃的水的内能不一定大于20℃的水的内能 D．质量相等的0℃的水和0℃的冰，分子势能相等 30．有关分子的热运动和内能，下列说法不正确的是（　　） A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变 B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈 C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和 D．布朗运动是悬浮在流体中的微粒之间的相互碰撞引起的 31．关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（    ） A．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小 B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显 C．在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 32．（多选）下列关于热量、功和内能的说法正确的是（　　） A．热量、功都可以作为物体内能的量度 B．热量、功都可以作为物体内能变化的量度 C．热量、功、内能的单位相同 D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的 33．（多选）下列说法正确的是（　　） A．实际气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能与分子热运动的动能 B．一定质量的理想气体吸收热量，其内能一定增加 C．物体的内能改变时温度不一定改变 D．0°C的气体的内能为零 34．（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法不正确的是（　　） A．水的内能等于水蒸气的内能 B．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零 C．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大 D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 【考点6 内能与机械能的区别】 35．关于机械能和内能，下列说法中正确的是（　　） A．机械能大的物体，其内能一定很大 B．物体的机械能损失时，内能却可以增加 C．物体的内能损失时，机械能必然减小 D．物体的内能为零时，机械能可以不为零 36．下列说法正确的是（　　） A．一个物体的机械能可能为零、但内能不可能为零 B．质量相同、温度也相同的物体具有相同的内能 C．温度越高、运动速度越大的物体，其内能一定越大 D．0℃的冰比等质量的0℃的水的内能大 37．（多选）关于机械能和内能，下列说法中错误的是（　　） A．物体的内能损失时，必然导致其机械能的减小 B．物体的机械能损失时，其内能可能增大 C．物体内能增大时，机械能不一定增大 D．机械能和内能不能互相转化 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$