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

**基本信息** 分层清晰，梯度合理，通过A、B、C三层从基础概念到综合应用，构建分子动能与势能的巩固路径，融合物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|分子力与距离关系、分子势能变化、分子动理论基础|基础选择（1-4题）结合计算（6题），强化物理观念| |B层|分子势能图像分析、微观振动模型|推导题（8题）需科学推理，衔接宏观弹性与微观分子力| |C层|分子力与势能动态变化、多过程综合分析|不确定情境题（9题）考查质疑创新，提升科学思维|

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．如图甲所示，让A分子不动，B分子从无穷远处逐渐靠近A。两个分子间的作用力F随分子间距离r的变化关系如图乙所示，取无穷远处分子势能Ep=0。在这个过程中，关于分子间的作用力和分子势能说法不正确的是（     ） A．当分子间距离r=r0时，分子间的作用力为0 B．当分子间距离r>r0时，分子间的作用力表现为引力 C．当分子间距离r>r0时，分子间的作用力做正功，分子势能减小 D．当分子间距离r<r0时，分子间的作用力做负功，分子势能减小 2．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，状态①的温度比状态②的温度高 B．图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等 C．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子势能不断减小 D．图丙中分子间作用力与分子间距的关系图中，阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关 3．（多选）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（　　） A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小 B．在r<r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小 C．在r＝r0时，分子势能最小，动能为零 D．在r＝r0时，分子势能小于零 4．（多选）一装满氧气的钢瓶置于桌面上，当温度升高时，下列说法正确的是（   ） A．瓶内每个氧气分子的动能都增加 B．瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数增加 C．瓶内氧气的内能增大 D．氧气对外界做正功 5．有人说，物体的温度越高，组成物体分子热运动的平均动能就越大，因此物体的动能也就越大。他的说法错在哪里？ 6．已知铁的摩尔质量为5.6×10-2 kg/mol，密度为7.9×103 kg/m3，求每个铁分子的质量和铁分子的体积。 B层 7．规定两分子相距无穷远时分子势能为零，分子势能随分子间距r的变化如图所示。若将一分子固定于原点O，另一分子从距O点无穷远处向O点运动。下列说法正确的是（　　） A．在时，分子力表现为引力 B．在两分子间距从无穷远减小到的过程中，分子之间的作用力一直做正功 C．在两分子间距从无穷远减小到的过程中，分子之间的作用力一直增大 D．物体体积增加时，分子势能一定减小 8．如图甲所示，a、b为某种物质的两个分子，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），以a为原点，沿两分子连线建立x轴。两个分子之间的作用力与它们之间距离x的F—x关系图线如图乙所示。图线在r0处的斜率为k，当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时： (1)弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律，请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解。说明在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式； (2)推导两分子间距为x（xr0）时，两分子间分子势能EP的表达式；当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0。求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围。当温度小范围升高时，热运动加剧，A同学认为分子振动范围变大，B同学认为分子振动频率变大，哪位同学的观点正确？ C层 9．两分子的距离为r，当r稍增大些（　　） A．分子力一定减小，分子势能一定增加 B．分子力一定增大，分子势能一定减少 C．分子力可能增大也可能减小，分子势能一定减少 D．因为不知道r的大小，对分子力和分子势能的变化都无法判定 10．（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 参考答案 题号 1 2 3 4 7 9 10 答案 D A AD BC B D BD 1．D 【详解】AB．当分子间距离r>r0时，分子力表现为引力；当分子间距离r<r0时，分子力表现为斥力，分子间距离r=r0时，分子间的作用力为0，故AB正确； CD．当分子间距离r>r0时，分子力表现为引力，分子间的作用力做正功，分子势能减小；当分子间距离r<r0时，分子力表现为斥力，分子间的作用力做负功，分子势能增大，故C正确，D错误。 本题选不正确的，故选D。 2．A 【详解】A．由图可知，①中速度大的分子占据比例较大，说明①对应的平均动能较大，故①对应的温度较高，故A正确； B．由图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故B错误； C．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子间的作用力为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，故C错误； D．图丙中分子间作用力与分子间距的关系图中，阴影部分面积表示分子势能差值，虽然分子势能的大小与零势能点的选取有关，但分子势能的差值与零势能点的选择无关，故D错误。 故选A。 3．AD 【详解】A．在r>r0阶段，位移方向与引力方向相同，因此分子力 F 做正功，分子的动能增大，分子势能减小，A正确； B．在r<r0阶段，位移方向与斥力方向相反，分子力做负功，分子动能减小，势能增大，B错误； C．由前两项的分析可知，在r＝r0时，分子动能最大，C错误； D．两分子相距无穷远时分子势能为零，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近的过程中，分子势能减小，分子势能小于零，D正确。 故选AD 。 4．BC 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，但不是每个分子的动能都增加，A错误； B．分子平均速率增大，故单位时间内单位面积上碰撞的分子数增加，B正确； C．氧气的内能是所有分子动能与势能的总和，钢瓶内氧气为理想气体（分子势能可忽略），温度升高时分子平均动能增大，内能增大，C正确； D．钢瓶的体积不会变化，没有做功，D错误。 故选BC。 5．见解析 【详解】物体的温度越高，组成物体分子无规则热运动的平均动能就越大，会影响物体的内能，但物体的内能不影响宏观的动能。 6．9.3×10-26 kg；1.2×10-29 m3 【详解】每个铁分子的质量为 每个铁分子的体积为 7．B 【详解】A．由图可知，处分子势能最小，则处的分子间距为平衡位置，在时，分子力表现为斥力，在时，分子力表现为引力，故A错误； B．在两分子间距从无穷远减小到的过程中，分子力表现为引力，分子之间的作用力一直做正功，故B正确； C．在两分子间距从无穷远减小到的过程中，分子之间的作用力先增大再减小，从减小到过程中，分子间的作用力一直增大，故C错误； D．物体体积增加时，分子间平均距离增大，由于体积增加前分子间距与平衡位置的关系不明，所以不能判断分子势能变化情况，故D错误。 故选B。 8．(1)见解析，简谐振动；(2)，，A同学正确。 【详解】(1)弹力时分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏离r0的距离成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围。在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式是简谐运动。 (2)在F—x图中，当x≥r0时图线与x轴所围成的面积表示弹力F做的功，则在分子位移从r0变为x的过程中，弹力做功为 所以两分子间的分子势能为 当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0，以此位置为起点，当b分子的动能全部转化为分子势能时即为最远点，所以有 可得 根据简谐振动的对称性可知振动范围为 当温度小范围升高时，热运动加剧，Ek0增大，则振动范围增大，频率不变，故A同学正确。 9．D 【详解】分析分子力和分子势能随分子间距离的变化问题，首先要明确分子间的距离r是还是，题中没有告诉与的关系，故对分子力和分子势能的变化都无法判定，故D正确，ABC错误。 故选D。 10．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。 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 $