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 2025-2026学年高二下学期人教版选择性必修三 一、单选题 1．关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是（　　） A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加 B．物体温度不变，内能可能变大 C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关 D．把物体举得越高，分子势能越大 2．如图所示的虚线1和实线2分别描述了两个物理量随分子之间的距离变化的规律，为平衡位置，下列说法正确的是（    ） A．虚线1表示分子间斥力随分子间距离的变化规律 B．实线2表示分子间合力随分子间距离的变化规律 C．当分子间的距离从接近零时逐渐增大，实线2表示的物理量先减小后增大再减小 D．当分子间的距离从接近零时逐渐增大，实线2表示的物理量先增大后减小 3．一定质量的乙醚液体全部蒸发，变为同温度的乙醚气体，在这一过程中乙醚的（　　） A．分子间作用力保持不变 B．分子平均动能保持不变 C．分子平均势能保持不变 D．内能保持不变 4．下列说法中正确的是（　　） A．一定质量的理想气体在等温膨胀过程中其内能一定减少 B．物体的温度在升高过程中其内部每一个分子的分子动能都会变大 C．液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的 D．理想气体内部存在的压强是由于气体分子间存在的相互斥力而产生的 5．操场上不漏气的足球被太阳曝晒后体积变大，与曝晒前比较，足球内气体（　　） A．每个分子的速率都增大 B．分子的平均动能增大 C．分子的数密度增大 D．内能减小 6．一个铁球和一个冰球的温度相同，且其质量相等，则（　　） A．它们的分子平均动能一定相等 B．它们的分子运动的平均速率一定相等 C．冰球的体积大，水的分子势能大 D．它们的内能一定相等 7．关于物体的内能，下列说法中正确的是(　　) A．机械能可以为零，但内能永远不为零 B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能 C．温度越高，物体的内能越大 D．1kg的0的冰的内能与1kg的0的水的内能相等 二、多选题 8．关于系统的状态参量，下列说法正确的是（　　） A．描述物体的运动状态可以用压强等参量 B．描述系统的力学性质可以用压强来描述 C．描述气体的性质可用温度、体积等参量 D．温度能描述系统的热学性质 9．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 10．有温度相同的质量为的水、冰、水蒸气（  ） A．它们的分子平均动能一样大 B．它们的分子势能一样大 C．它们的内能一样大 D．它们的分子数一样多 三、填空题 11．分子间同时存在引力和斥力，且都随分子间距离的增大而减小。分子势能的变化情况由分子力做功情况决定，与分子间的距离有关。现有两分子相距为r，已知为两分子引力和斥力相等时的距离，当时，分子力表现为______，当增大分子间的距离，分子势能______，当时，分子力表现为______，当减小分子间的距离，分子势能______。 12．若取两分子间势能最小值为零，则分子势能随分子间距离变化的关系如图乙所示。将A分子固定，B分子运动到C点时分子势能为零，则分子B在C点受到的分子力为______（选填“引力”“斥力”或“零”）；在分子B从无穷远处向C点逐渐靠近过程中，分子力的变化情况是______（选填“逐渐增大”“逐渐减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”），该过程中分子力做功情况为______（选填“一直做正功”“一直做负功”“先做正功后做负功”或“先做负功后做正功”）。    四、解答题 13．分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示（取无穷远处分子势能Ep＝0）。 （1）当r＞r0时，分子间作用力表现为什么力？若r增大，分子力做什么功？分子势能怎么变化？ （2）当r＜r0时，分子间作用力表现为什么力？若r减小，分子力做什么功？分子势能怎么变化？ （3）当r＝r0时，分子势能有什么特点？ 14．一个边长为的立方体中有个理想气体的气体分子，每个气体分子质量为，已知气体分子的平均动能（为玻尔兹曼常量），在温度为时，回答下列问题： (1)假设气体分子与立方体容器发生的碰撞均为弹性碰撞，求单个分子对容器器壁发生碰撞时，对容器的作用力大小以及求出气体压强； (2)若此容器以水平速度匀速运动，某时刻突然停止下来，求该容器中气体温度变化。（不与外界发生热交换） 15．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。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A B C B A A BCD AC AD 11． 引力 增加 斥力 增加 12． 零 先增大后减小 一直做正功 13．（1）分子间作用力表现为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增加；（2）分子间作用力表现为斥力，若r减小，分子力做负功，分子势能增加；（3）分子势能最小。 【详解】（1）当分子距离大于平衡距离时，分子表现为引力，距离增大，所受分子力合运动方向相反，分子力做负功，动能减小，分子势能增大； （2）当分子距离小于平衡距离时，分子表现为斥力，距离减小，所受分子力和运动方向相反，分子力做负功，动能减小，分子势能增大； （3）当分子距离等于平衡距离时，所受分子力为零，分子势能最小。 【点睛】根据分子距离与平衡距离的关系，判断分子力和运动方向的关系，在根据功与能的关系，判断分子势能的变化。 14．(1)， (2) 【详解】（1）假设气体分子在x、y、z三个方向上的速度为vx、vy、vz，根据题意有 取平均值，有 考虑一个分子在x方向上与容器碰撞的情况，分子从处出发，到达处后反弹，再回到处。一个完整周期的时间为 由动量定理有 解得 对于全部分子来说，因为其在三个方向上的运动概率相等，所以每个分子对x方向上的贡献都是三分之一，则单位面积的压强为，， 解得 （2）容器突然停止，其动能转化为气体的内能，有 解得 15．(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。 学科网（北京）股份有限公司 $