1.4 分子动能和分子势能 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

1.4 分子动能和分子势能 同步练习 一、单选题 1．关于热学知识，下列说法正确的是（    ） A．内能是物体中所有分子热运动动能的总和 B．气体吸热且温度升高，分子的平均动能有可能不变 C．水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的 D．某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零 2．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 3．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　） A．温度相同的物体接触时不发生热传递 B．0 ℃的冰块熔化成0 ℃的水后，才开始有内能 C．扩散现象只能发生在气体与液体中 D．固体很难被压缩，说明分子间存在引力 4．下列说法正确的是 A．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增加而减小 B．布朗运动就是液体分子的无规则运动 C．扩散现象说明分子之间存在空隙，同时分子在永不停息地做无规则运动 D．已知水的密度和水的摩尔质量，则可以计算出阿伏加德罗常数 5．下列说法正确的是（　　） A．当分子间的距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大 B．当分子间的距离增大时，分子间的引力减小，斥力减小 C．当分子间的距离减小时，分子势能逐渐增加 D．当分子间的距离减小时，分子势能逐渐减小 6．如果将两个分子看成质点，当这两个分子各处于平衡状态时，它们之间的距离为，则该分子力大小F及分子势能大小随分子间距离r的变化而变化的情况一定是（　　） A．时，r变大，F变小，变小 B．时，r变大，F变大，变大 C．时，r变小，F变小，变小 D．时，r变大，F变小，变小 7．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，如图所示。其中B分子的速度ⅴ随位置x的变化关系如图所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　） A．A、B间距离为时分子力为零 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 8．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．0.18g水中所含的水分子数目和地球的总人口数（约为60亿）差不多 B．在阳光的照射下，经常看见的空气中的尘埃所做的无规则运动是布朗运动 C．二手烟会影响整个屋子里的人，这是分子的无规则热运动造成的 D．若不计分子之间的分子势能，则质量相等的氢气和氧气温度相同时具有相同的内能 9．分子力F随分子间距r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　） A．从到分子引力变大，斥力减小 B．从到分子力的大小先减小后增大，再减小 C．从到分子势能先减小后增大 D．从到分子动能一直增大 10．分子势能EP随分子间距离r的变化关系如图所示。现让一个分子A不动，另一个分子从无穷远处靠近A。在这个过程中，仅考虑这两个分子间的相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．从无穷远到r=r1分子动能先减小后增大 B．从无穷远到r=r1分子势能先增大后减小 C．从无穷远到r=r0分子力的大小先增大后减小 D．从无穷远到r=r0分子间的引力和斥力都在减小 二、多选题 11．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 12．如图所示，A，B 两分子之间的距离 r<r0，今将A固定，B以某 一速度从图中位置向无穷远处运动的过程中（  ） A．分子力始终对 B 分子做正功 B．分子力对 B 分子先做正功后做负功 C．B 分子的加速度先增大后减小 D．A、B 分子的内能保持不变 13．下列有关热现象和内能的说法中正确的是（    ） A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大 C．电流通过电阻后电阻发热，它的内能增加是通过“做功”方式实现的 D．在两个分子间的距离由很远逐渐减小到r=r0的过程中，分子间作用力的合力先增大后减小 E．分子间引力和斥力相等时，分子势能最小 14．如图所示为两分子间作用力的大小关于两分子之间距离的变化规律，现将一分子固定在原点，另一分子由a位置静止释放，已知该分子仅在分子力的作用下运动。则下列说法正确的是（　　） A．分子由a到b的过程，分子引力和分子斥力均减小 B．分子由a到c的过程，分子间作用力先增大后减小再增大 C．分子由a到b的过程，分子动能先增大后减小 D．分子由a到c的过程，分子势能先减小后增大 15．以下说法正确的是（    ） A．机械能为零、内能不为零是可能的 B．温度相同，质量相同的物体具有相同的内能 C．物体的速度增大时，物体的内能可能减小 D．分子的动能与分子的势能的和叫做这个分子的内能 三、填空题 16．分子势能Ep随分子间距离r变化的情况如图所示，当r＝ 时，分子势能最小。 17．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”） 四、解答题 18．图甲为分子间的作用力随分子间距离的变化图线，图乙为某同学参照图甲所作的分子势能随分子间距离的变化图线。请对图乙的合理性作出分析。 19．在长期的科学实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法，其中一种能量是势能．势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能．如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等． 如图所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴．如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能Ep与它们之间距离x的Ep-x关系图线如图所示． （1）假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）．当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0（Ek0<Ep0）．求a、b分子间的最大势能Epm； （2）利用图，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围． 20．类比是研究问题的常用方法。双原子分子中两原子A和B在其平衡位置附近振动，以A为坐标原点O，沿着A和B的连线建立r轴，如图1甲所示。如果选定原子距离无穷远处势能为零，则A和B之间的势能EP随距离r变化的规律如图1乙所示。 a．若B只在r=r0点附近小范围内振动，EP随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。假设A固定不动，B振动的范围为，其中a远小于r0。请在图2中画出B在上述振动范围内受分子力F随距离r变化的图线，并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值Ekm。 b．若某固体由大量这种分子组成，请结合图1乙分析说明，当温度升高时，物体体积膨胀的现象。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《1.4 分子动能和分子势能 同步练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C A C B D C C B C 题号 11 12 13 14 15 答案 ABD BD CDE BD AC 1．C 【详解】A．内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，故A错误； B．气体吸热且温度升高，分子的平均动能一定增大，故B错误； C．水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的，故C正确； D．理论上只有在0K时物体中分子的平均动能才为零，但实际情况中0K只能无限接近而无法达到，所以在0℃（273K）时物体中分子的平均动能不可能为零，故D错误。 故选C。 2．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。 3．A 【详解】A．发生热传递的条件是有温度差，温度相同的物体接触时不发生热传递，故A正确； B．一切物体在任何情况下都有内能，所以0℃的冰块也有内能，故B错误； C．一切气体、液体和固体都能发生扩散现象，故C错误； D．固体很难被压缩，说明分子间存在斥力，故D错误。 故选A。 4．C 【详解】A、当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，此时增大分子间距离，分子力作负功，分子势能增加，A错误 B、被分子撞击的悬浮微粒做无规则运动的现象叫做布朗运动．布朗运动是将看起来连成一片的液体，在高倍显微镜下看其实是由许许多多分子组成的．液体分子不停地做无规则的运动，不断地随机撞击悬浮微粒．当悬浮的微粒足够小的时候，由于受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的．在某一瞬间，微粒在另一个方向受到的撞击作用超强的时候，致使微粒又向其它方向运动，这样就引起了微粒的无规则的运动，即布朗运动．B错误 C、扩散现象是气体分子的内迁移现象．从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果．由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同．这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布．C正确 D、知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，D错误 5．B 【详解】AB．当分子间的距离增大时，分子间的引力、斥力均减小，如图所示 A错误，B正确； CD．当分子间距大于r0时，分子力表现为引力，随着分子间的距离的减小，分子力做正功，分子势能逐渐减小，当分子间距小于r0时，分子力表现为斥力，随着分子间的距离的减小，分子力做负功，分子势能逐渐增大，如图所示 CD错误。 故选B。 6．D 【详解】AB．当r＞r0时，分子力体现引力，当r增加时，则分子力F先变大后变小，分子力做负功，则EP增加，选项AB错误； C．当r＜r0时，分子力体现斥力，当r减小时，分子力F增大，分子力做负功，则EP增加，选项C错误； D．当r＜r0时，分子力体现斥力，当r变大时，分子力F减小，分子力做正功，则EP增变小，选项D正确。 故选D。 7．C 【详解】AB．由图可知，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AB错误； CD．由图乙可知，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 由题意可知，无穷远处的分子势能为0，由能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为；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C正确，D错误。 故选C。 8．C 【详解】A．1摩尔水的质量为18g，则0.18g水中所含的水分子数目 远大于地球的总人口数，A错误； B．因为温度越高，布朗运动越激烈，在阳光的照射下，看见的空气中的尘埃所做的无规则运动是由空气的对流形成的，与温度无关，所以尘埃的无规则运动不是布朗运动，B错误； C．由于分子在做无规则热运动，烟的分子会扩散到整个屋子，因此二手烟会影响整个屋子里的人，C正确； D．不计分子之间的分子势能，温度相同的氢气和氧气，分子的平均动能相同，但是对于质量相等的氢气和氧气，氢气的分子数大于氧气，即不计分子之间的分子势能，质量相等的氢气和氧气温度相同时，氢气的内能大于氧气的内能，D错误。 故选C。 9．B 【详解】A．从到分子引力、斥力都减小，故A错误； B．由图知，从到分子力的大小先减小后增大，再减小，故B正确； C．从到分子力做正功，分子势能减小，故C错误； D．从到分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，分子动能先增大后减小，故D错误。 故选B。 10．C 【详解】AB．分子从无穷远到r=r1，由图可知，分子势能先减小后增大，说明分子间作用力先做正功后做负功，分子动能先增大后减小，故AB错误； CD．由图可知，r0处分子势能最小，则r0处的分子间距为平衡位置，引力与斥力相等，即分子之间的作用力等于0，所以在两分子间距从很远处减小到r0的过程中，分子之间的作用力先增大后减小，分子之间的距离减小，则引力和斥力同时增大，故C正确，D错误。 故选C。 11．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。 12．BD 【详解】AB．由图象可知，分子势能先减小后增加，因此分子力先做正功后负功，A错误，B正确； C．分子力先是斥力逐渐减小到零然后变为引力先增大后减小，因此加速度先减小后增大再减小，C错误； D．因为只有分子力做功，因此分子动能与势能相互转化，分子内能保持不变，D正确。 故选BD。 13．CDE 【详解】A．液体中的扩散现象是由于物质分子无规则热运动产生的分子迁移现象，不是液体的对流形成的，选项A错误； B．理想气体的内能由温度决定，与物体的宏观速度大小无关，故B错误； C．电流通过电阻后电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的，电流“做功”将电能转化为内能，故C正确。 D．当分子间距离等于r0时，它们之间引力和斥力的大小相等，方向相反，合力为零，较远处分子间作用力为零，故当两个分子间的距离由较远逐渐减小到r=r0的过程中，分子间相互作用力先增大后减小，表现为引力，选项D正确； E．当分子间引力和斥力相等时，分子处于平衡位置，分子势能最小，故E正确。 故选CDE。 14．BD 【详解】A．分子由a到b过程中，分子引力与分子斥力都在增加，故A项错误； B．由图可知，在b位置时分子力为零，故分子有a到c过程，分子间作用力先增大后减小再增大，故B项正确； C．分子由a到b的过程中，分子间作用力表现为引力，分子力做正功，分子动能增大，故C项错误； D．分子由a到c的过程，分子间作用力先表现为引力后变现为斥力，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，故D项正确。 故选BD。 15．AC 【详解】A．机械能是动能与势能的总和，其大小与物体的宏观运动状态和相对位置有关，可以为零；而内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息地做无规则运动，所以内能不可能为零，A正确； B．内能不仅与温度、质量有关，还与物质的状态、分子结构等因素有关。温度相同、质量相同的物体，若物质状态等其它因素不同，内能也可能不同，B错误； C．物体的速度增大，说明其动能增大，这是宏观的机械能变化；而内能与分子热运动和分子间的相互作用有关，二者没有必然联系，所以物体速度增大时，其内能可能减小，C正确； D．内能是物体内部所有分子的动能与分子势能的总和，不是单个分子的动能与势能的和，D错误。 故选AC。 16．r0 【详解】略 17． 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。 18．见解析 【详解】合理之处 题图乙的大致变化情况合理。因为分子间距离由足够远减小到的过程中，分子间的作用力表现为引力，做正功，分子势能逐渐减小，所以处的分子势能最小 此后再靠近的过程中，分子间的作用力表现为斥力，做负功，故分子势能逐渐增大 不合理之处 ①题图乙处分子势能为0的点不合理 由于分子间的作用力做的功等于分子势能的变化量，故分子间距离由足够远减小到的过程中分子间的作用力做的总功应当为0，即题图甲中处右侧图线与坐标轴围成的总面积应当为0，图中显然不符合 ②题图乙在范围内的弯曲情况不合理 由于图线的斜率表示分子间的作用力，在范围内，随着分子间距离增大，分子间的作用力是越来越大的，而图乙中的斜率显然越来越小 19．（1）Epm=Ek0-Ep0（2）△x=x2-x1 【详解】（1）当b分子速度为零时，此时两分子间势能最大，根据能量守恒，有Epm=Ek0-Ep0； （2）由Ep-x图线可知，当两分子间势能为Epm时， b分子对应x1和x2两个位置坐标，b分子的活动范围△x=x2-x1，如图所示． 20．a．，图像见解析； b．说明见解析 【详解】a．原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图2所示 由题意可知，原子B处于r1=r0处时，系统的动能为最大值 系统的势能为最小值 原子B处于处时，系统的动能 系统的势能为最大值 根据能量守恒定律可得 解得 b．温度升高时，分子的平均动能增大，分子的活动范围∆x将增大。当r=r1、r=r2时分子动能为0，分子势能相等为Epm，如答图3所示，其中，∆x 增大主要向方向偏移，从宏观上表现为体积增大。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $