1.4 分子动能和分子势能 分层作业 -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 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 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．图乙水中小炭粒每隔一定时间位置的连线不能表示小炭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，分子间的作用力为零 D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做负功 2．图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分子间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线对应的物理量分别是（　　）  A．①③② B．②④③ C．④①③ D．①④③ 3．（多选）在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体 ． A．分子的无规则运动停息下来 B．每个分子的速度大小均相等 C．分子的平均动能保持不变 D．分子的密集程度保持不变 4．（多选）分子间的作用力跟分子间距离的关系如图所示，关于分子间作用力与分子间势能（设两分子相距无穷远时分子势能为0），下列说法正确的是（　　） A．当时，分子间作用力最小，分子势能为零 B．当时，分子间作用力最小，分子势能最小 C．在分子间距离从减小到的过程中，分子间作用力减小，分子势能也减小 D．分子间距离在从增大到的过程中，分子间作用力做负功 5．(1)功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？ (2)当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，分子势能如何变化？ 6．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与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0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，若规定无限远处分子势能为零，则： (1)乙分子在何处的势能最小？是正值还是负值？ (2)乙分子的运动范围多大？ (3)在乙分子运动的哪个范围内分子力和分子势能随距离的减小都增加？ B层 7．下列有关热现象的说法正确的是（　　） A．当物体温度为0℃时，物体的内能为零 B．分子间作用力随分子间距离增大，一定先减小后增大 C．气体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布 D．一定质量的气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数减少 8．（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与两分子间的距离的关系如图中曲线所示。F＞0为斥力，F＜0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，则 （　　） A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小 D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大 9．在研究物理学问题时，为了更好地揭示和理解物理现象背后的规律，我们需要对研究对象进行一定的概括和抽象，抓住主要矛盾、忽略次要因素，建构物理模型。谐振子模型是物理学中在研究振动问题时所涉及的一个重要模型。 （1） 如图1所示，在光滑水平面上两个物块A与B由弹簧连接（弹簧与A、B不分开）构成一个谐振子。初始时弹簧被压缩，同时释放A、B，此后A的v-t图像如图2所示（规定向右为正方向）。已知mA=0.1kg，mB=0.2kg，弹簧质量不计。 a. 在图2中画出B物块的v-t图像； b. 求初始时弹簧的弹性势能Ep。 （2）双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时，这一系统可近似看作谐振子，其运动规律与（1）的情境相似。已知，两原子之间的势能EP随距离r变化的规律如图4所示，在r=r0点附近EP随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。假设原子A固定不动，原子B振动的范围为，其中a远小于r0，请画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离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。 C层 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，如果用横轴表示分子间的距离，纵轴表示分子力或分子势能，下列说法正确的是（　　） A．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表示斥力与分子间距的关系，曲线C表示引力与分子间距的关系，曲线D表示合力与分子间距的关系 B．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 C．分子间距离无穷远时，分子势能最小 D．教室内空气的分子势能趋于零 11．（多选）如图为以无穷远为零势能点的分子势能随分子间距的变化关系。若一个分子固定于原点O，另一个分子从距O点很远处（分子势能可视为零），仅在分子间作用力下由静止开始向O点运动至不能再靠近。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．分子在处于平衡状态 B．在此过程中，分子的加速度先变大，后变小再变大 C．分子在处分子势能最大 D．分子在处动能减为零 12．在一个真空的钟罩中，用不导热的细线悬吊一个铁块，中午时铁块的温度是，晚上铁块的温度是。铁块的内能是否发生了变化？为什么？ 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 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D D CD CD C BC D BD 1．D 【详解】A．由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度高，A正确，不符合题意； B．图乙水中小炭粒每隔一定时间位置的连线只是记录了粒子的位置变化，并不能反映其真实的运动轨迹，B正确。不符合题意； C．由图丙可知，当分子间的距离r=r0时，分子间的作用力为零，C正确，不符合题意； 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，D错误，符合题意。 故选D。 2．D 【详解】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像； 根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子力为零，可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像； 根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。 D正确，故选D。 3．CD 【详解】分子的无规则运动则为分子的热运动，由分子动理论可知，分子热运动不可能停止，故A错误；密闭容器内的理想气体，温度不变，所以分子平均动能不变，但并不是每个分子的动能都相等，故B错误，C正确；由于没有外界影响且容器密闭，所以分子的密集程度不变，故D正确． 4．CD 【详解】AD．两分子相距无穷远时分子势能为0，r1为分子间的平衡距离，当分子间距r＞r1时分子力表现为引力，分子间距由无穷远开始减小，分子力做正功，分子势能减小，所以当分子间距离为r1时，分子势能最小不为零，从增大到的过程中，分子间作用力做负功，故A错误，D正确； B．由图可知，当时，分子力间作用力为0，此时分子力最小，当时，分子力不是最小，故B错误； C．从减小到的过程中，由图可知，分子间作用力减小，分子间作用力为引力，做正功，分子势能减小，故C正确。 故选CD。 5．(1)分子力做功对应分子势能的变化 (2)分子势能先减小后增大 【详解】（1）功是能量转化的量度，分子力做功对应分子势能的变化。 （2）当两个分子从相距无穷远处逐渐靠近到不能再靠近的过程中，分子力先体现为引力，后体现为斥力，分子力先做正功后做负功，所以分子势能先减小后增大。 6．(1)c点，为负值；(2)运动范围在ad之间；(3)cd范围内 【详解】(1)由于乙分子由静止开始，在ac间一直受到甲分子的引力而做加速运动，引力做正功，分子势能一直在减小，到达c点时所受分子力为零，加速度为零，速度最大，动能最大，分子势能最小（为负值）。 (2)由于惯性，到达c点后乙分子继续向甲分子靠近，由于分子力为斥力，故乙分子做减速运动，直到速度为零，设到达d点后返回，故乙分子运动范围在ad之间。 (3)在分子力表现为斥力的那一段cd上，随分子间距的减小，乙分子克服斥力做功，分子力、分子势能随间距的减小一直增加。 7．C 【详解】A．温度为0℃的物体，分子不停地做无规则的运动，分子动能不为零，分子间存在相互作用的引力与斥力，分子势能不为零，故温度为0℃的物体的内能不为零，故A错误； B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快。当分子间距离小于r0时，分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力，随分子间距离的增大而减小；当分子间距离大于r0时，分子间斥力小于引力，分子力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小，故B错误； C．气体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布，故C正确； D．一定质量的气体温度不变时，气体平均分子动能不变，体积减小，气体分子密度增大，则压强将增大，故每秒撞击单位面积器壁的分子数增加，故D错误。 故选C。 8．BC 【详解】A．乙分子由a到b一直受引力，做加速运动，从b到c分子力逐渐变小但仍为引力，继续加速，故A错误； B．乙分子在从a到c的过程中一直受到引力加速，过了c点分子力为斥力，速度开始减少，故到达c时速度最大，故B正确； C．乙分子由a到b一直受引力，分子力做正功，两分子间的分子势能一直减小，故C正确； D．乙分子从b到c分子力做正功，分子势能先减小，从c到d分子力做负功，分子势能增大，故D错误。 故选BC。 9．（1）a；b. ；（2）； 【详解】（1）a. 如答图2所示 b. 由图像可知，当时弹簧恢复到原长 ，根据动量守恒定律   可得，此时 根据机械能守恒定律 （2）原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图3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，设为Ek1，系统的势能为最小值，为 原子B处于r2=r0-a处时，系统的动能为0，系统的势能为最大值，为 根据能量守恒定律可得   解得 10．D 【详解】A．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表示斥力与分子间距的关系，曲线C表示引力与分子间距的关系，曲线B表示合力与分子间距的关系，A错误； B．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，B错误； C．分子间距离为时，分子势能最小，C错误； D．教室内空气分子间距可视为，分子势能趋于零，D正确。 故选D。 11．BD 【详解】A．图中处，分子势能增加，分子力做负功，即为斥力，故A错误； B．在靠近过程中，分子力先表现为引力，随着距离的减小先增大后减小到零（处），再表现为斥力，随着距离的减小而增大，故B正确； C．分子势能是标量，正负表示大小，所以处的分子势能最小，故C错误； D．根据能量守恒，势能和动能的总和保持不变，开始时，分子动能、分子势能均为零，即二者之和为零，所以当分子势能为零时，分子动能也为零，故D选项正确。 故选BD。 12．内能发生改变了，原因：铁块温度发生改变 【详解】铁块中午时的温度是，晚上的温度是，铁块的内能改变了。 物体的温度是物体分子平均动能的标志，所以铁块温度发生变化时，其分子平均动能也发生变化，物体的内能等于物体的分子动能与物体分子势能的总和。温度变化铁块的体积改变不大，不考虑分子势能的变化，所以分子平均动能改变其内能也发生改变。 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 $