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 一、单选题 1.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的(　　) A.温度和体积 B.体积和压强 C.压强和温度 D.温度和压强 2.当气体温度升高时,气体(　　) A.每个分子的动能增大 B.每个分子的动能减小 C.分子平均动能增大 D.分子平均动能减小 3.下列关于分子势能的说法正确的是(　　) A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大 B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小,但不一定为零 C.当分子距离为平衡距离时,由于分子间作用力为零,所以分子势能为零 D.分子相距无穷远时分子势能为零,在相互靠近到不能再靠近的过程中,分子势能不变 4.若一气泡从湖底上升到湖面的过程中,温度保持不变,体积增大,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是(　　) A.气体分子的平均速率减小 B.气体分子的平均速率增大 C.气体分子的平均动能减小 D.气体分子的平均动能不变 5.甲分子固定在坐标原点O,乙分子从图中A点由静止释放,运动过程中经过P、B两点,两分子间的分子势能Ep与分子间距离x的变化关系如图所示,下列说法正确的是(　　) A.乙分子在P点的动能大于在B点的动能 B.乙分子在P点的分子势能大于在B点的分子势能 C.乙分子在B点的加速度为0 D.乙分子从P点运动到B点过程中两分子间的作用力减小 6.如图所示,玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60 ℃的热水和0 ℃的冷水,下列说法正确的是(　　) A.温度是分子平均动能的标志,所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大 B.温度越高,布朗运动越显著,所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著 C.因质量相等,故A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大 D.A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小 7.分子势能随距离变化的图线如图所示,从图中分析可得到(　　) A.r1处为分子的平衡位置 B.r2处为分子的平衡位置 C.r→∞处,分子间的势能为最小值,分子间无相互作用力 D.若r<r1,r越小,分子间势能越大,分子间仅有斥力存在 8.一定质量的0 ℃的冰融化成0 ℃的水时其分子动能之和Ek与分子势能之和Ep及物体内能E的变化情况为(　　) A.Ek变大,Ep变大,E变大 B.Ek变小,Ep变小,E变小 C.Ek不变,Ep变大,E变大 D.Ek不变,Ep变小,E变小 二、多选题 9.有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是(　　) A.一定质量的物体,温度不变,物体的内能不变 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热运动的动能和分子势能的总和 D.当物体的体积增大时,内能一定增大 10.下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是(　　) A.当分子间作用力表现为引力时,分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B.当分子间作用力表现为引力时,分子间作用力总是随分子间距离的增大而减小 C.当分子间作用力表现为斥力时,分子间作用力总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能总是随分子间距离的减小而减小 11.两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动,直至不能再靠近。在此过程中,下列说法正确的是(　　) A.分子力先增大,后一直减小 B.分子力先做正功,后做负功 C.分子动能先增大,后减小 D.分子势能先增大,后减小 三、非选择题 12.1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下述说法是否正确并说明理由。 (1)分子的平均动能和分子的总动能都相同。 (2)它们的内能相同。 13.分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来。 (1)从图中看到分子间距离在r0处,分子势能最小,试说明理由。 (2)图中分子势能为零的点选在什么位置,在这种情况下分子势能可以大于零,可以小于零,也可以等于零,对吗? (3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零,分子势能有什么特点? 14.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0,求A、B间分子势能最小值？ 标准答案 一、单选题 1.答案:A 解析:温度是分子平均动能的标志。温度高,分子平均动能大。分子势能与分子间距离r有关,即与体积有关,分子间距离r变化,分子势能就发生变化,所以选项A正确。 2.答案:C 解析:温度是分子平均动能的标志,当气体温度升高时,气体分子平均动能增大,但并非每个分子的动能都增大或者减小,故选项C正确。 3.答案:B 解析:设分子平衡距离为r0,分子间距离为r。当r>r0,分子间作用力表现为引力,分子间距离越大,分子势能越大;当r<r0,分子间作用力表现为斥力,分子间距离越小,分子势能越大;故当r=r0,分子间作用力为0,分子势能最小;由于分子势能是相对的,其值与零势能点的选择有关,所以分子间距离为平衡距离时分子势能最小,但不一定为零。故选项A、C错误,B正确。分子间相距无穷远时分子势能为零,在相互靠近到不能再靠近的过程中,分子势能先减小后增大,选项D错误。 4.答案:D 解析:气泡在上升的过程中,内部气体温度不变,气体分子的平均动能不变,平均速率不变,选项D正确。 5.答案:A 解析:乙分子从P点到B点,分子势能变大,乙分子在P点的分子势能小于在B点的分子势能,分子间作用力做负功,则动能减小,即在P点的动能大于在B点的动能, 选项A正确,B错误;乙分子在B点时受甲分子的作用力不为零,则其加速度不为0,选项C错误;乙分子在P点时分子势能最小,则在P点时两分子之间的作用力为零,从P点运动到B点过程中分子间作用力表现为斥力,则随分子间距离减小,两分子间的作用力变大,选项D错误。 6.答案:A 解析:温度是分子平均动能的标志,A瓶中水的温度高,故A瓶中水分子的平均动能大,选项A正确。布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动,不是水分子的运动,两瓶中不存在布朗运动,选项B错误。温度是分子的平均动能的标志,因两瓶中水的质量相等,故A瓶中水分子的平均动能大,A瓶中水的内能比B瓶中水的内能大,选项C错误。质量相等的60 ℃的热水和0 ℃的冷水相比,60 ℃的热水体积比较大,所以A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离大,选项D错误。 7.答案:B 解析:当分子处于平衡位置时,分子力为0,分子势能最小,选项A、C错误,B正确。若r<r1,r越小,分子间势能越大,分子间的引力和斥力都越大,选项D错误。 8.答案:C 解析:由于温度不变,分子平均动能相同;由于冰融化成水从外界吸收了热量,使得分子势能不同。0 ℃的冰融化成0 ℃的水需要吸收热量,所以质量相同的0 ℃的水比0 ℃冰的内能大,即E变大;因为内能包括分子动能和分子势能,由于温度不变,分子平均动能相同,因此水的分子势能应该大于冰的分子势能;即Ek不变,Ep变大,选项C正确。 二、多选题 9.答案:BC 解析:物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,宏观上与物体的温度、体积及物质的量有关,故选项A、D错误,C正确;物体的温度越高,分子热运动越剧烈,故选项B正确。 10.答案:AC 解析:当分子间作用力表现为引力时,分子间距离增大时,分子间作用力可能先增大后减小,也可能直接减小,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项A正确,B错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离减小时,分子间作用力增大,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项C正确,D错误。 11.答案:BC 解析:由分子动理论的知识,当两个分子相互靠近,直至不能再靠近的过程中,分子力先是表现为引力且先增大后减小,之后表现为分子斥力,一直增大,选项A错误。分子力先做正功,然后做负功,分子势能先减小再增大,分子动能先增大后减小,选项B、C正确,D错误。 三、非选择题 12.解:(1)正确。1 g水与1 g水蒸气的分子数一样多,两者的温度都是100 ℃,因温度是分子平均动能的标志,故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。 (2)不正确。水变为水蒸气时要吸收热量,吸收的热量转化为水蒸气的内能,因此1 g 100 ℃的水蒸气要比1 g 100 ℃的水的内能大。 13.解:(1)当分子间距离小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,要减小分子间的距离必须克服斥力做功,因此,分子势能随分子间距离的减小而增大。当分子间距离大于r0时,分子间的相互作用表现为引力,要增大分子间的距离必须克服引力做功,因此,分子势能随分子间距离的增大而增大。 从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0为基准,r不论减小或增大,分子势能都增大。所以说,在平衡位置处是分子势能最低点。 (2)由题图可知,分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置。因为分子在平衡位置处是分子势能最低点,据题图也可以看出:在这种情况下分子势能可以大于零,可以小于零,也可以等于零。 (3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点,最低点的分子势能为零,所以此种情况下分子势能大于或等于零。 14.解: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Epmin=m-2×=m-m。 学科网（北京）股份有限公司 $