课时分层检测(3)分子动能和分子势能-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

10.解析因为1摩尔水含有N个水分于，则每个水分于的质量m= 知道体积的变化，故压强不一定变大，D错误。 交安 A 兴解得N治A,D正确：因为在标准状态下水燕气的密定等 9.解析温度变化时，气体分子速率“中间多、两头少”的分布规律是 不会改变的，选项B错误：由气体分子运动的特点和表中数据可知， 于水的摩尔质量与在标准状态下水蒸气的摩尔体积的比值，即ρ一 选项A、C、D描述正确。 答案ACD 卡，由于气体分子间距很大，故标准状态下水蒸气的摩尔体积V>10.解析 一定质量的气体，在单位时间内与单位面积器壁的碰撞次 数，取决于分子数密度和分子运动的刷烈程度，即与体积和温度有 N,所以一长B.C错误。本题选择错误的，故选B,C 关，故A、B两项错误：压强不变，说明单位时间内气体分子对单位 答案BC 面积器壁上的平均作用力不变，温度变化时，气体分子的平均速率 一定发生政变，故单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数N必 11.解析(1)吸烟者吸一根烟吸入气体的总体积为10×300cm,含： 定变化，C正确，D错误。 100X0×6.2X10个8.1X10个，办公单位体1山.薪体中的大多分子的建都接近来个数值，与这个数值 有空气分子数为 答案 C 22.4×10-3 相差越多，则分子数越少，表现出“中问多、两头少”的分布规律，故 积空间内合被污染的室气分子数为8,1X10 个/米3≈2.9× A正确当温度升高时，分于最多的速率区间移向速度大的地方 10×2.8 则速率小的分子敦减小，速率大的分子数增加，分子的平均速率增 1021个/米3，每个污染分子所占体积为V= 2.9X107m3,所以平 大，但并非每一个氧气分子的速率都增大，故C正确，B、D错误。 答案AC 均距离为L=V≈7×10-8m :12.解析(1)一定温度下，氧气分子的速率呈现“中间多，两头少”的 (2)被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数为：n=2.9×1021×} 分布规律 (2)温度越高，速率大的分子占比越多（或温度越高，氧气分子运动 300×10-8个=8.7×1017个。 越剧烈。) 答案(1)7×10-8m(2)8.7×1017个 答案见解析 12.解析若把空气全部液化且均匀分布在地球表面时，形成一个更13，解析由分子热运动的随机性可知T2时每个气体分子的速率不 大的球体，液化后的空气形成球壳的体积：V=3π(R十△R) 是都比T时的大，故A错误：由题图可知，两种温度下气体分子速 率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，由于T1时速率较低的气 号R,又：V-得VV,联立可求△R的值，故C正确。 体分子所占比例较大，则说明T,温度下气体分子的平均速率小于 答案C T,温度下气体分子的平均速率，故B错误：分子的总数不变，在 13.解析分子A和B环绕一个共同的“中心”旋转，靠分子引力提供 T1、T?两种不同情况下各速率区间的分子效占总分子效的百分比 向心力，故两分子间的距离r>r。:又F=mrw,v=rw,而它们的角 与分子的速率间的关系图线与横轴所围面积表示所有速率区间的 速度w相同、向心力F相同，因为rA<B,所以有mA>m、 百分比之和，则两面积都等于100%，故相等，故C正确：由题图可 U-UBo 知，与T时相比，T,时气体分子速率出现在0一400m/s区间分 答案AC 子数占总分子数的百分比较小，故D错误。 答案C 课时分层检测（二） !14.解析从原子炉R中射出的银原子穿过S缝后向右做匀速直线运 1.解析大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律，A项正确：当 动，同时图简匀速转动，银原子进入狭缝N后，在圈简转动半圈的 物体温度升高时，分子的平均速率增大，并不是每个分子运动都加！ 过程中，银原子依次全部到达最右端并打到记录薄膜上，打在薄膜 快，B项错误：气体分子间距很大，气体的体积大于气体分子体积的 上M点附近的银原子先到达最右端，所用时间最短，所以速率较 总和，C项错误：温度是对大量分子的平均效果，对少数分子没有意 大，同理到达Q附近的银原子速率为“中等”速率，所以A、C正确 义，D项错误。 B错误：由图像可知，位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区 答案A 间的分子百分率，故D正确。 2.解析 气体分子一直做无规则运动，从统计的观点看，大量气体分 答案 ACD 子向各个方向运动的概率相同，故对器壁在各个方向上的压强相 等，A错误：温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是所有的 课时分层检测（三） 气体分子速率都增大，B错误：体积不变，分子的平均速率越大说明 !1,解析雨滴下落，雨滴内分子间的距离不变，则分子势能不变，故 温度趣高，压强趣大，C正确：气体压强由气体分子数密度和平均速 A、D错误：温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高时雨滴内 率共同决定，D错误。 分子的平均动能增大，但不是每个分子的动能都在增大，故B错误， 答案C C正确 3.解析两集气瓶中气体的质量相同、体积相同，则两种气体的密度· 答案 2.解析温度相同的任何物体，内部分子的平均动能都相等，所以A 相同故AB错误：设摩尔质童为M,则分子数N=,由于氢气：主 正确，B错误：动能与质量有关，分子平均动能相同，平均速率不一 分子的摩尔质量较小，则其分子数较多，相同温度下，氢气的压强更！ 定相同，水银分子的质量大，则平均速率小，所以C错误，D正确。 大，故C正确，D错误。 答案 AD 答案C :3.解析设平衡距离为r,分子间距离为r。当r>r。时，分子间作用 4.解析蜡烛燃烧后，灯笼内温度升高，部分气体分子将从灯笼内部 力表现为引力，分子间距离越大，分子势能越大：当r。时，分子间 跑到外部，所以灯笼内分子总数减少，故分子密集程度减小，故A错 作用力表现为斥力，分子间距离越小，分子势能越大，故当”一r。时， 误：灯笼内温度升高，分子的平均速率增大，故B错误：灯笼始终与 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 大气连通，压强不变，灯笼内气体体积也不变，故C错误：温度升高， 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号 气体分子的平均速率增大，分子对器壁碰撞的平均作用力增大，而 小，但不一定为零，故A、C错误，B正确。分子相距无穷远时分子势 气体压强不变，所以单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数减： 能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子间作用力做功，分 少，故D正确。 子势能发生变化，故D错误。 答案D 答案 5.解析一定温度下某理想气体的分子碰撞十分频繁，单个分子运动：4.解析 当分子处于平衡位置时，分子间作用力为零，分子势能最小， 杂乱无章，速率不等，但大量分子的运动遵从统计规律，速率很大和！ 故A、C错误，B正确：若rn,”越小，分子势能越大，分子间的引 速率很小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等， 力和斥力都存在，且都越大，故D错误。 A、C错误，B正确：理想气体温度升高时，大量分子平均速率增大，· 答案 但个别或少量（如10个）分子的平均速率有可能减小，D正确。 15.解析 当分子间距离r>r时，分子力表现为引力，分子之间的距离 答案BD 增大时，分子力做负功，分子势能增大；相反，当<时，分子力表 6.解析体积不变，分子数密度不变，温度降低，分子平均速率变小， 现为斥力，分子间距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，故可 单位时间内单位面积器壁上所受的分子平均撞击次效减少，撞击力 知当分子间距离为”。时，分子具有最小势能，A错误，B正确。当分 减小，气体压强减小，因此，A、B、C正确，D错误。 子间距离为平衡距离。时，引力和斥力大小相等，不是最大值，也 答案ABC 7,解析压强与单位时间内碰撞到单位面积器壁的分子数和每个分， 不是零，C、D错误。 子的冲击力有关，温度升高，分子与器壁的撞击力增大，单位时间内 答案 碰撞的分子数要减小，即体积增大，压强才可能保持不变，故A、B、C :6.解析分子间距大于。时，分子力表现为引力，随距离的减小，分 错误，D正确。 子力先增大后逐渐减小：分子间距小于。时，分子力表现为斥力，随 答案D 距离的减小，分子力增大。分子间距大于“。时，分子力表现为引力， 8.解析气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，在 随距高的减小，分子力做正功，分子动能逐渐增大，分子势能逐渐减 微观上它与气体分子的数密度以及气体分子的平均速率有关，在宏· 小：分子间距小于。时，分子力表现为斥力，随距离的减小，分子力 观上与气体的体积及温度有关，气体分子间距离较大 一般认为分 做负功，分子动能逐渐减小，分子势能逐渐增大，故分子势能先减小 子之间不受分子力作用，A正确，C错误：气体分子单位时间内与单！ 后增大。故选D。 位面积器壁的碰撞次数与单位体积内的分子数和气体的温度都有： 答案D 关，B错误；当气体分子热运动变得剧烈时，气体的温度升高，但不7，解析 布朗运动是液体中悬浮颗粒的无规则运动，它说明了液体分 221 子求不停息地做无规则运动，选项A错误：在真空、高溫条件下，可！ 32℃，A、B、D错误，C正确。 以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，选项B正确：如果气 答案C 体的温度升高，分子的平均速率会增大，但并非所有分子的速率都 增大，选项C错误：在温度相同时，氢气与氧气分子的平均动能相 6.解析 (I)分子个数N=mNa=Va: 同，但是由于氢分子和氧分子的质量不同，分子的平均速率不相同， (2)根据热力学温度和摄氏温度的关系，锅内温度 选项D错误。 T1=t1+273K=390K 答案B 8.解析温度升高，分子平均动能增大。水由0℃上升到4℃时体积 室温T2=t2+273K=300K 升高的温度△T=T一T,=90K。 减小，这时水分子间的总势能增大，因此，吸收的热量一部分要克服 分子间的结合力做功。故D正确。 答案(1)可 NA 答案 ) 9.解析 (2)390K300K90K r是平衡位置，E。-r图像中，r=r。处，分子势能最小，F-r 图像中，r=。处，分子间作用力为零，所以乙图线为分子势能与分 课时分层检测（五） 子间距离的关系图线，甲图是F-r图像，故A正确，不符合题意：甲 !1.解析A图中可以直接看出温度不变：B图说明心立，即V=常 图为F-”图像，根据图像可知，分子从靠得很近的位置开始，随分 子间距离的增大，分子间作用力先减小后增大，再减小，故B错误， 量，是等温过程；C图是双曲线的一支，但横坐标是温度，温度在变 符合题意：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故 化，故不是等温线：D图的p一V图线不是双曲线，故也不是等温线， C正确，不符合题意；在<阶段，随着分子间距离的增大，分子间· 故选项A、B正确，C,D错误。 答案 AB 作用力减小，分子势能减小，故D正确，不符合题意。故选B。 答案 12.解析 设该气体原来的体积为V,由玻意耳定律知压强减小时，气 10,解析该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体分子的无规则运动 体体积增大，即3atm·V1=(3-2)atm·(V1十4L),解得V1= 的动能和势能以及其他物质颗粒内分子无规则运动的动能和势能· 2L,B正确。 的总和，不包含物质颗粒宏观运动的动能和势能，A错误；沙尘暴 答案B 中沙尘颗粒的分子之间存在着相互作用的引力和斥力，B正确，该3.解析 作出过B点的等温线如图所示，可知TB 沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到温度较高的黄淮地区，温度 >TA=Tc,故从A到B的过程温度升高，A项 逐渐升高，则其内能逐渐增大，C错误；沙尘暴中的所有沙尘颗粒 正确：从B到C的过程温度降低，B项错误：从A 所做的无规则运动是风力作用下的定向移动，不是布朗运动，D 到B再到C的过程温度先升高后降低，C项错 错误。 误：A、C两点在同一等温线上，温度相等，D项 答案 正确。 答案 AD O 11,解析本题考查分子间作用力以及分子势能随分子间距离变化的！ 关系，意在考查考生对该部分知识的了解情况。当r=r。时，分子 4.解析 设桶内气体的压强为力，以金属圈板为研究 pS 间作用力F=0,分子势能E。最小，故选B。 对象，分析受力情况，圆板受重力mg、外界大气压 cos 答案 B 力pS、容器壁的压力N和容器内气体的压力 12.解析 (1)如果分子间距离约为10-0m数量级，分于间作用力的 合力为零，此距离为ro。 s0如图所示。金属圈板处于平衡状态，其所受 当分子间距离小于”。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 令力为零，根据共点力平衡条件得)·c0s0 mg t 0.T 子势能随分子间距离的减小而增大。当分子间距离大于：。时，分 +Po.S 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 pS十mg,解得b=p十坚，故选D。 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 答案 ) 况综合分析，分子间距离以。为数值基准，r不论减小还是增大， 5,解析为使两管内水银面一样高，左管中气体的压强减小，由玻意 分子势能都增大。所以说，在平衡位置处分子势能最小。 耳定律知，气体的体积要增大，右管必须向下移动，D正确。 (2)由题图可知，分子势能为零的点在两个分子相距无穷远的位· 答案 ) 置。由(1)可知，在平衡位置处分子势能最小，据题图可以看出：在 设压力为F,压缩后气体压强为P 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 16.解析 (3)两个分子相距r。的位置分子势能最小，最小的分子势能为零， 由poV。=pV和F=pS,得F= TpS。 所以此种情况的特点为分子势能大于或等于零。 Vo 答案 见解析 答案 VPoS 课时分层检测（四） 7,解析气体发生等温变化，由玻意耳定律可知，气体的压强与体积 1,解析处于热平衡状态的系统，如果受到外界的影响，状态参量会 成反比，金属筒从A下降到B的过程中，气体体积V变小，压强p 随之变化，温度也会变化，故A错误：热平衡定律可以研究多个系 变大，选项C正确。 统，对多个系统也适用，故B错误：如果两个系统彼此接触而状态参！ 答案 C 量不再变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处！8.解析向管注入少量水银后，封闭气体压强变大，体积减小，由p 于热平衡状态，故C正确：两个系统处于热平衡状态时，它们的温度 =p。十Pgh可知，a、b水银面高度差等于c、d水银面高度差，且均变 一定相同，温度相同是热平衡的标志，必须相同，故D错误。 大，故A、B错误。向a管注入少量水银后，b管水银面上升，c管水 答案 银面下降，由于封闭气体体积减小，所以b管水银面上升的距离大 2,解析细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度 于C管水银面下降的距高，故C错误，D正确。 变化情况的，测温物体是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用空 答案 D 气热胀冷缩的性质制造的，故A、B、C错误，D正确。 9.解析 用抽气机对U形管向外抽气后关闭阀门K,管内气体压强 客) (p气)小于管外大气压(p。),在大气压作用下液体进入左、右两侧管 3.解析温度宏观上反映物体的冷热程度，但并不是感觉冷的物体温1 中，待液体静止，左、右两侧管中压强平衡，则有力气十p减1=p。=p气 度就低，人体感受的物体冷热程度，一方面取决于被感受的物体的 温度，另一方面还与被感受物体单位时间内吸收或放出的热量的多： 少有关，A错误；由热平衡定律可知，B正确：只要两个系统温度相 十力2，所以P1=P线，即Ah1=g2,得内=么，故C正确， 同且不再发生变化，它们就处于热平衡快态，所以C、D正确。 B、D错误；只要管内气体压强与液体产生的压强之和小于管外大气 答案BCD 压，就会有液体进入管中，所以没必要将U形管内抽成真空，故A 4.解析摄氏温标规定：冰水混合物的温度为0℃，1标准大气压下沸 错误。 水的温度为100℃，由北可见，题中所说的40刻度处就是指0C10.解析设该同学一次呼入气体的压强为，体积为V。,呼出的气 答案C 90刻度处就是指100℃。从40到90有50等份，每1等份的实际 温度是100℃=2℃。 体使A筒上升，压强为p=p。十Pg△h, 50 体积为V=(h十△h)S, 当水银柱上升到100刻度处时，共占有的等份数是100一40=60，所 由玻意耳定律可得：poV。=pV, 以100刻度处的实际温度是2℃×60=120℃ 即poVo=（p十Pg△h)(h十△h)S, 由热力学温度与摄氏温度的关系式T一 t十273K可得120℃相当 (pe+pg△h)(h+△h)S 可解得：V。 于热力学温度T=(120十273)K=393K。 即该温度计100刻度处相当于120℃，相当于393K。 答案120℃393K 答案 (po+Pg△h)(h十△h)S 5.解析 该温度计是利用气体的热胀冷缩原理制成的，温度升高时烧！11，解析(1)对气体A,由玻意耳定律可得 瓶内气体膨胀，有色水柱上升：温度降低时烧瓶内气体收缩，有色水 PAVA=PIVI 柱下降，因A、D间的测量范围为20℃80℃，可得A点对应 80℃，D点对应20℃，A、D间刻度均匀分布，每小格表示： 其中VA=2V1=3,p1=1.5p 80℃-20℃ 15 =4℃，则有色水柱下端对应温度为20℃十3×4℃= 解得p1=p0。 (2)对气体B,由玻意耳定律可得BVB=2V2 222班级 姓名 课时分层检测（三） …0基础达标练0… 1.雨滴下落，温度逐渐升高，在这个过程中，下 列说法中正确的是 () A.雨滴内分子的势能都在减小，动能在增大 B.雨滴内每个分子的动能都在不断增大 C.雨滴内水分子的平均动能不断增大 D.雨滴内水分子的势能在不断增大 2.(多选)对于20℃的水和20℃的水银，下列 说法正确的是 A.两者分子的平均动能相同 B.水银分子的平均动能比水分子的大 C.两者分子的平均速率相同 D.水银分子的平均速率比水分子的平均速 率小 3.关于分子势能，下列说法正确的是() A.当分子间距离为平衡距离时分子势能 最大 B.当分子间距离为平衡距离时分子势能最 小，但不一定为零 C.当分子间距离为平衡距离时，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.如图所示为分子势能 随分子间距离变化的 图线。从图中分析可 得到 A.r1处为平衡位置 B.r2处为平衡位置 C.→∞处，分子势能为最小值，分子间无相 互作用力 D.若r<r1,r越小，分子势能越大，分子间仅 有斥力存在 5.根据分子动理论，以下关于分子力和分子势 能的说法中正确的是 () A.当分子间距离为平衡距离r0时，分子具 有最大势能 1 得分 分子动能和分子势能 B.当分子间距离为平衡距离r。时，分子具 有最小势能 C.当分子间距离为平衡距离r。时，引力和 斥力都是最大值 D.当分子间距离为平衡距离ro时，引力和 斥力都是零 6.甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力 为零，当它们逐渐接近到不能再接近的全过 程中，分子力大小的变化和分子势能大小的 变化情况是 ( A.分子力先增大，后减小；分子势能一直 减小 B.分子力先增大，后减小；分子势能先减小， 后增大 C.分子力先增大，再减小，后又增大；分子势 能先减小，再增大，后又减小 D.分子力先增大，再减小，后又增大；分子势 能先减小，后增大 。能力提升练 0 7.下列关于分子运动和热现象的说法正确 的是 ) A.布朗运动就是分子的无规则运动，它说明 了分子永不停息地做无规则运动 B.在真空、高温条件下，可以利用分子扩散 向半导体材料掺入其他元素 C.如果气体的温度升高，那么所有分子的速 率都增大 D.在温度相同时，氢气与氧气分子的平均速 率相同 8.给一定质量的温度为0℃的水加热，在水的 温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积 随着温度的升高反而减小，我们称之为“反 常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道： 水分子之间存在着一种结合力，这种结合力 可以形成多分子结构，在这种结构中，水分 子之间也存在着相互作用的势能。在水“反 常膨胀”的过程中，体积减小是由于水分子 之间的结构发生了变化，但所有水分子间的 班级 姓名 总势能是增大的。关于这个问题，下列说法： 正确的是 ) A.水分子的平均动能减小，吸收的热量一部 分用于分子间的结合力做正功 B.水分子的平均动能减小，吸收的热量一部 分用于克服分子间的结合力做功 C.水分子的平均动能增大，吸收的热量一部 分用于分子间的结合力做正功 D.水分子的平均动能增大，吸收的热量一部 分用于克服分子间的结合力做功 9.分子间的作用力F、分子势能E。与分子间 距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示： (取无穷远处分子势能E。=0)。下列说法错 误的是 甲 乙 A.乙图线为分子势能与分子间距离的关系 图线 B.随分子间距离的增大，分子间作用力先减： 小后一直增大 C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的： 增大而减小 D.在r<ro阶段，分子间作用力减小时，分 子势能也一定减小 10.2023年3月15日，西起喀什，东至哈尔滨 的广大地区陷人一片扬沙之中。这是近10 年来影响我国最强的一次沙尘暴，给人们： 的生活带来了极大不便。假设一团沙尘暴！ 中所含物质种类及每种物质质量均不变，： 关于这团沙尘暴，以下说法正确的是 A.该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体 分子的无规则运动的动能和势能以及其 他物质颗粒无规则运动的动能和势能的： 总和 B.沙尘暴中沙尘颗粒的分子之间存在着相： 互作用的引力和斥力 C.该沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到： 温度较高的黄准地区，温度逐渐升高，风 、 势逐渐减弱，则其内能逐渐减小 D.沙尘暴中的所有沙尘颗粒所做的无规则： 运动是布朗运动 125 得分 1.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F 和分子势能E。随分子间距离r变化关系 的图线是 ( Ep.F E,F个 …0创新应用练0… 2.分子势能随分子间距离rE 的变化情况可以在如图所 示的图像中表现出来。由 图像回答： (1)从图中看到分子间距 离在ro处，分子势能最 小，试说明理由。 (2)图中分子势能为零的点在什么位置？ 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r。时分子势能为 零，分子势能有什么特点？