1.4分子动能和分子势能 同步练习 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 以基础填空巩固概念认知，分模块训练深化分子动能、势能及内能的理解与应用，梯度设计适配新授课知识内化需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础填空|分子动能/势能定义、温度微观含义、内能决定因素|通过直接填空强化核心概念，夯实物理观念中的能量观念| |备考训练一|分子力与势能关系、分子动能变化规律|结合分子力-距离图像题，培养科学思维中的模型建构与科学推理| |备考训练二|内能与机械能区别、气体状态变化与内能关系|联系轮胎暴晒等生活情境，强化科学态度与责任，实现多知识点综合应用|

779038077———理解为王——物理快乐学 2 / 5 779038077———理解为王——物理快乐学 2 / 5 1.4 分子动能和分子势能 分子动能 1．定义：分子由于_________而具有的动能。 2．分子热运动的平均动能：所有分子的动能的_______。 3．温度的微观含义：温度是_______的平均动能的标志。 分子势能 分子势能 4．定义：分子间存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径______，分子组成的系统具有分子势能。 5．分子势能的大小：分子间的作用力做正功，分子势能______；分子间的作用力做负功，分子势能_____；当r＝r0时，分子势能 _____。 6．分子势能的决定因素 （1）微观上：分子势能的大小由分子间的________决定。 （2）宏观上：分子势能与物体的______有关。 物体的内能 物体的内能 7．定义：物体中所有分子的热运动________与______的总和。 8．决定因素 （1）分子热运动的平均动能与_____有关。 （2）分子势能与物体的______有关。 （3）物体的内能由______、_______、______共同决定。 备考训练一：分子势能与动能 1．分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，若规定两个分子间距离r等于时分子势能为零，则（    ） A．只有r大于时，为正 B．只有r小于时，为正 C．当r不等于时，为正 D．当r不等于时，为负 2．下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（   ）    A．分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力 B．分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大 C．分子势能在r0处最小 D．分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小 3．分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．从到分子间引力、斥力都在减小 B．从到分子力的大小先减小后增大 C．从到分子势能先减小后增大 D．从到分子动能先增大后减小 4．（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 5．（多选）右图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 C．当r等于r2时，分子间的作用力为零 D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功 6．在水的温度由上升到的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。通过查阅资料知道：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，但所有水分子间的总势能是增大的；关于这个问题的下列说法中正确的是（     ） 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 7．（多选）夏季高温天气，小明给自行车轮胎充入一定质量的气体（可视为理想气体），随后在阳光暴晒下，轮胎内气体温度明显升高，但由于轮胎弹性较好，气体压强始终保持不变。对此过程，下列说法正确的是（   ） A．气体密度保持不变 B．单位面积器壁受到分子碰撞的平均作用力变大 C．单位时间内气体分子对单位面积器壁的撞击次数减小 D．气体分子的平均动能增大 8．根据分子动理论的基本观点，下列说法正确的是（　　） A．-2℃时水结为冰，部分水分子停止了热运动 B．0℃的冰熔化为0℃的水，分子平均动能不变 C．沸水中胡椒粉的不断翻滚，说明温度越高布朗运动越激烈 D．水很难被压缩，是因为压缩时分子间距离变小，相邻分子间只存在斥力 9．如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子位于轴上，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。为轴上四个特定的位置。现把乙分子从处由静止释放，则（　　） A．乙分子从运动到，分子力先减小后增大 B．乙分子运动到点时分子势能最小 C．乙分子运动到点时所受引力为0 D．乙分子从运动到的过程中，分子动能先增大后减小，点分子动能最大 10．汽车刚启动时，仪表盘上显示四个轮胎的胎压数据如图1所示，行驶一段时间后胎压数据如图2所示，轮胎内气体体积均视为不变。在此过程中，对于轮胎内的封闭气体（　　） A．分子热运动更加剧烈 B．每个分子的运动速率都增大 C．分子数密度增大 D．单位时间内单位面积上气体分子与轮胎内壁碰撞次数减小 备考训练二：内能 11．在郑州市“市长杯”校园足球联赛初中男子乙组决赛中，河南省实验中学足球队以夺冠。赛后，队员将使用过的比赛用球放在操场边的器材架上，经午后阳光曝晒，不漏气的足球内气体温度升高、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 12．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．温度升高，所有分子的运动速率都增大 C．分子间同时存在引力和斥力，且都随距离增大而减小 D．的物体内能为零 13．关于热学知识，下列说法正确的是（　　） A．水中花粉颗粒的布朗运动是由水分子的无规则运动引起的 B．气体吸热且温度升高，分子的平均动能有可能不变 C．内能是物体中所有分子热运动动能的总和 D．某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零 14．以下说法正确的是（　　） A．随风而起的沙尘在空中所做的运动是布朗运动 B．夏季来临，气温升高，周围所有空气分子热运动都更剧烈 C．无人机表演时，随着无人机高度的上升，其内能必然增加 D．中国空间站在太空中视为完全失重状态，舱内气体对内壁仍有压强 15．（多选）分子动理论是研究物质分子热运动性质和规律的经典微观统计理论。关于分子动理论和内能，下列说法正确的是（　　） A．扩散现象是物体分子热运动的宏观表现，不仅说明了分子在不停地运动，还说明了分子间是有间隙的 B．布朗运动是无规则的，不仅说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动，还反映了大量液体分子的运动也是无规则的 C．物体的内能与机械能无关，当一个物体的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化 D．内能的大小和温度有关，温度高的物体内能一定大，0℃的冰块内能一定为零 16．关于分子的热运动，下列说法正确的是（　　） A．由于物体被举高，组成物体的分子的分子势能增大 B．分子间的作用力为0时分子势能最小 C．同一个物体，运动时的内能一定比静止时的内能大 D．用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这说明空气分子间存在斥力 17．理论和实验分析表明，物质内分子热运动的平均动能与绝对温度之间满足的关系是，其中为玻尔兹曼常量，与物质的分子结构有关，比如，常温下的理想气体中，单原子分子气体，双原子分子气体，常温下的固体（晶体），等等。则下列说法中正确的是（　　） A．温度升高时，物体内所有的分子热运动动能都增加 B．常温下，温度相同且可视为理想气体的氦气、氖气的分子热运动平均动能相同 C．常温下，温度相同且可视为理想气体的氧气、臭氧的分子热运动平均动能相同 D．常温下，温度变化相同时，物质的量相同、可视为理想气体的氢气、氧气的内能变化量不相同 18．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能和内能都为零 B．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，内能不为零 C．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度要升高 D．一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，则气体的温度保持不变 19．下列说法中正确的是（　　） A．物体自由下落时速度增大，所以物体内能也增大 B．物体的机械能为零时内能也为零 C．物体的体积减小温度不变时，物体内能一定减小 D．气体体积增大时气体分子势能一定增大 20．（多选）一辆运输瓶装氧气的货车，由于某种原因，司机紧急刹车，最后停下来，则下列说法正确的是（　　） A．汽车机械能减小，氧气内能增加 B．汽车机械能减小，氧气内能减小 C．汽车机械能减小，氧气内能不变 D．汽车机械能减小，汽车（轮胎）内能增加 779038077———理解为王——物理快乐学 2 / 5 779038077———理解为王——物理快乐学 2 / 5 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C D CD BC D CD B D A 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 B C A D AC B B BC D CD 1．C 【详解】两个分子间距离r等于时分子势能为零，从处随着距离的增大，此时分子间作用力表现为引力，分子间作用力做负功，故分子势能增大；从处随着距离的减小，此时分子间作用力表现为斥力，分子间作用力也做负功，分子势能也增大；故可知当不等于时，为正。 故选C。 2．C 【详解】分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大。 故选C。 3．D 【详解】A．从到分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误； B．由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误； C．分子势能在时分子势能最小，故从到分子势能一直减小，故C错误； D．从到分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。 故选D。 4．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． 5．BC 【详解】ABC．因为当分子间相互作用力为零时，分子势能最小，从图中可得分子势能最小时，分子间的距离为r2，故当r等于r2时分子间作用力为零；当r小于r1时，此时随着距离的减小，分子势能增大，即减小分子间距离分子力做负功，所以表现为斥力；当r大于r1而小于r2时分子力为斥力，当r大于r2时分子力表现为引力；A错误，BC正确； D．当r大于r1而小于r2时分子力为斥力，所以在由r1变到r2的过程中分子间的作用力做正功，D错误。 故选BC。 【点睛】正确理解分子力、分子势能与分子之间距离的变化关系，注意分子力与分子势能变化的一个临界点为r= r2，注意将分子力与分子之间距离和分子势能与分子之间距离的图象比较进行学习。 6．D 【详解】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大；由题意，在水反常膨胀的过程中，虽然体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的，说明了分子之间的相互作用力对分子做负功，即吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功。 故选D。 【点睛】明确温度是分子平均动能的标志，注意是大量分子的统计规律；分子之间的相互作用力对分子做负功，水分子间的总势能增大；分子之间的相互作用力对分子做正功，水分子间的总势能减小，与弹簧的弹性势能与弹力做功的关系是相似的． 7．CD 【详解】A．由等压变化可知，温度升高，体积增大，质量不变，气体密度减小，A项错误； B．气体压强是单位面积器壁受到的平均作用力，由题意可知压强不变，故B项错误。 C．温度升高，分子平均动能增大，单个分子撞击器壁的作用增强，而压强不变，说明单位时间内撞击单位面积器壁的分子数必然减少，故C项正确。 D．气体的温度升高，分子的平均动能增大，D项正确。 故选CD。 8．B 【详解】A．分子永不停息地做无规则热运动，水结冰后水分子仍在平衡位置附近做振动，不会停止热运动，故A错误； B．温度是分子平均动能的唯一标志，0℃的冰和0℃的水温度相同，因此分子平均动能不变，故B正确； C．胡椒粉是宏观可见的较大颗粒，其翻滚是水的对流运动导致的，不属于布朗运动（布朗运动是悬浮的微小颗粒受液体分子无规则撞击产生的运动），故C错误； D．分子间引力和斥力是同时存在的，水很难被压缩是因为分子间距较小时斥力大于引力，对外表现为斥力，并非只存在斥力，故D错误。 故选B。 9．D 【详解】A.由图可知，乙分子从a运动到b的过程中，分子力增大，从b运动到c的过程中，分子力减小，故A错误； BD.乙分子从a运动到c的过程中，分子力表现为引力，与乙分子运动方向相同，分子力做正功，分子动能增加，分子势能减小，越过c点后，分子力表现为斥力，与乙分子运动方向相反，分子力做负功，分子动能减小，分子势能增大，所以乙分子运动到c点时分子势能最小，分子动能最大，故B错误，D正确； C.c点甲分子对乙分子的作用力为0是指甲分子对乙分子的斥力与引力大小相等，方向相反，合力为0，但乙分子所受的引力不为0。 故选D。 10．A 【详解】由图1和图2数据可知，行驶后轮胎内气体压强增大。汽车行驶中摩擦生热，气体温度升高。 A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，分子热运动更加剧烈，故A正确； B．温度升高，分子平均速率增大，但并非每个分子的运动速率都增大，这是统计规律，故B错误； C．气体体积不变，分子总数不变，分子数密度不变，故C错误； D．压强增大，分子数密度不变，说明分子平均动能增大，分子运动更剧烈，单位时间内单位面积上气体分子与轮胎内壁碰撞次数增加，故D错误。 故选A。 11．B 【详解】A．温度升高对应分子平均速率增大，这是统计规律，仅代表多数分子的速率变化趋势，不是每个分子的速率都增大，存在部分分子速率减小的可能，故A错误； B．温度是分子平均动能的宏观标志，气体温度升高，分子平均动能一定增大，故B正确； C．分子数密度指单位体积内的分子数，总分子数不变、体积变大，分子数密度减小，故C错误； D．足球内气体可近似为理想气体，内能仅由温度和分子总数决定，温度升高、分子总数不变，因此内能增大，故D错误。 故选B。 12．C 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，并非液体分子本身的运动，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，温度升高时分子平均速率增大是统计规律，存在部分分子运动速率减小的情况，并非所有分子运动速率都增大，故B错误； C．分子间同时存在引力和斥力，二者均随分子间距离的增大而减小，且斥力减小的速度更快，故C正确； D．内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，分子永不停息做无规则热运动，任何温度下物体都具有内能，的物体内能不为零，故D错误。 故选C。 13．A 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒，受到液体分子无规则撞击的不平衡性产生的，故A正确； B．温度是分子平均动能的唯一标志，温度升高则分子平均动能一定增大，故B错误； C．内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和，故C错误； D．0℃对应热力学温度273K，0℃时分子仍在做无规则热运动，分子的平均动能不为零，故D错误。 故选A。 14．D 【详解】A．布朗运动是微小颗粒（如花粉）受液体或气体分子无规则撞击产生的无规则运动。沙尘颗粒较大，其运动主要由气流带动，属于宏观机械运动，而非布朗运动，故A错误； B．温度升高时，分子热运动的平均动能增大，但根据麦克斯韦速率分布，并非所有分子速率都增大，仍有部分分子动能较低，故B错误； C．内能由物体温度、质量及物态决定。无人机上升时，若仅重力势能增加而温度不变（如匀速上升），内能不会必然增加，故C错误； D．气体压强源于分子热运动对容器壁的碰撞。失重状态下，分子热运动仍存在，因此舱内气体对内壁有压强，故D正确。 故选D。 15．AC 【详解】A．扩散现象是物体分子热运动的宏观表现，物体的扩散是因为分子在做无规则运动能进入对方分子的空隙中，故也能说明分子间是有间隙的，故A正确； B．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的，微粒并不是分子，微粒无规则运动不是分子无规则运动，故B错误； C．物体的内能与机械能无关，机械能大的物体其内能不一定大，因为内能与机械能是两种不同的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的，所以当一个物体的机械能发生变化时，其内能不一定发生变化，故C正确； D．内能的大小和温度、质量、状态等因素有关，故温度高的物体，内能不一定大，因为一切物体都具有内能，0℃的冰块也具有内能，故D错误。 故选AC。 16．B 【详解】A．分子势能由分子间的相对位置决定，物体被举高仅使宏观重力势能增大，分子间相对位置不变，分子势能不变，故A错误； B．当分子间的作用力为0时，分子间距为平衡距离，此时无论分子间距增大还是减小，分子力均做负功、分子势能增大，因此分子间的作用力为0时分子势能最小，故B正确； C．内能是物体内所有分子热运动动能与分子势能的总和，和物体宏观机械运动的速度无关，运动的物体仅机械能的动能更大，内能不一定更大，故C错误； D．气体分子间距远大于平衡距离，分子间作用力可忽略，打气时费力是因为封闭气体存在压强，是大量分子频繁碰撞器壁的宏观效果，和分子斥力无关，故D错误。 故选B。 17．B 【详解】A．温度升高时，分子平均动能增大，单个分子热运动具有随机性，并非所有的分子热运动动能都增加，A错误； B．氦气、氖气的分子都是单原子分子，中i均取作3，可知温度相同时，两者分子平均动能相同，正确； C．而氧气分子为双原子分子、臭氧分子为三原子分子，中的取值不同，故温度相同时，两者分子平均动能不相同，C错误； D．氢气分子、氧气分子都是双原子分子，中均取作5，温度变化相同时，分子平均动能变化相同，又由于两者物质的量相同，也就是分子数相同，且是理想气体不计分子间相互作用势能，所以内能变化量相同，D错误。 故选B。 18．BC 【详解】AB．如果取水平地面为零势能面，则静止在水平地面上的物体的机械能为零，但是内能不为零，选项A错误，B正确； CD．宏观物体运动的动能与微观分子运动的动能无关，一个装有气体的绝热密封容器做匀速运动，如果使容器突然停止运动，虽然容器的动能变为零，但是容器内气体的分子由于惯性继续向前，碰撞容器壁，气体分子运动剧烈，温度升高，选项C正确，D错误。 故选BC。 19．D 【详解】A．物体的机械能和内能是两个完全不同的概念。物体的动能由物体的宏观速率决定，而物体内分子的动能由分子热运动的速率决定。选项A错误； B．分子动能不可能为零（温度不可能达到绝对零度），故物体的内能不可能为零，而物体的机械能可能为零，选项B错误； C．物体温度不变、体积减小时，分子间距离减小，但分子势能不一定减小，例如0℃的冰变成0℃的水，温度相同，分子平均动能相同，但由于吸热内能变大，则分子势能将增大，选项C错误； D．由于气体分子间距离一定大于r0，体积增大时分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，选项D正确。 故选D。 20．CD 【详解】D．司机紧急刹车到停下来，汽车机械能减小，转化为内能，选项D正确； ABC．刹车过程中，因氧气温度不变，体积没变，故氧气内能不变，选项AB错误，C正确。 故选CD。 参考答案： 1．无规则运动 2．平均值 3．大量分子 【解析】1．定义：分子由于无规则运动而具有的动能。 2．分子热运动的平均动能：所有分子的动能的平均值； 3．温度的微观含义：温度是大量分子的平均动能的标志。 4．无关 5． 减小 增加 最小 6． 距离 体积 【解析】4．定义：分子间存在着相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有分子势能。 5．[1][2][3]分子势能的大小：分子间的作用力做正功，分子势能减小；分子间的作用力做负功，分子势能增加；当r＝r0时，分子势能最小。 6．（1）[1]微观上：分子势能的大小由分子间的距离决定。 （2）[2]宏观上：分子势能与物体的体积有关。 7． 动能 分子势能 8． 温度 体积 物质的量 温度 体积 【解析】7．[1][2]定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 8．（1）分子热运动的平均动能与温度有关。 （2）分子势能与物体的体积有关。 （3）[1][2][3]物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 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