1.4 分子动能和分子势能 课时练习-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** 分层递进设计，覆盖分子动能、势能及内能知识，从基础概念辨析到综合图像分析，强化物理观念与科学思维，适配新授课分层巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A级|分子动能、势能、内能基础概念|概念辨析题为主，如分子动能定义判断（第1题）、分子势能随距离变化分析（第3题），夯实物理观念| |B级|分子力与势能关系、内能综合应用|图像分析题占比高，如分子力-距离图像（第11题）、分子势能图像（第12题），培养科学推理能力| |C级|分子势能与动能综合转化|复杂情境题，如两分子运动与能量转化（第14题），融合模型建构与科学论证，提升学科素养|

4　分子动能和分子势能 A级 必备知识基础 一、分子动能 1.下列说法正确的是(　　) A.只要温度相同,任何物体分子的平均速率都相等 B.分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有的能 C.物体中10个分子的动能很大,则这10个分子的温度很高 D.温度低的物体中的每一个分子的运动速率一定小于温度高的物体中的每一个分子的运动速率 2.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.气体分子间的作用力增大 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 二、分子势能 3.当分子间距离为r0时,分子间的作用力为0。在分子间的距离从0.9r0增大到10r0的过程中,下列说法正确的是(　　) A.分子间的作用力先减小后增大 B.分子间的作用力先增大后减小 C.分子势能先减小后增大 D.分子势能先增大后减小 4.(2025淮安期末)两分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示。若将甲分子固定在坐标原点O,乙分子从r=r2处由静止释放,仅考虑这两个分子间的作用力,下列说法正确的是(　　) A.从r=r2到r=r0,分子间引力、斥力都在增大 B.从r=r2到r=r1,分子力的大小先减小后增大 C.从r=r2到r=r0,分子势能先减小后增大 D.从r=r2到r=r1,分子动能先减小后增大 5.下列关于分子势能的说法正确的是(　　) A.当分子间距离为r0(分子引力与分子斥力大小相等的位置)时,分子势能最大 B.当分子间距离为r0时,分子势能最小,但不一定为零 C.当分子间距离为r0时,由于分子力为零,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 三、物体的内能 6.关于物体的内能,下列说法正确的是(　　) A.相同质量的两种不同物质,升高相同的温度,内能的增量一定相同 B.物体的内能改变时温度不一定改变 C.内能与物体的温度有关,所以0 ℃的物体内能为零 D.分子数和温度相同的物体一定具有相同的内能 7.真空胎没有内胎,直接在轮胎和轮圈之间封闭着空气,轮胎鼓起胎内表面形成一定的压力,提高了对破口的自封能力,不会像自行车轮胎那样瞬间漏气,从而提高了车辆行驶安全性。如图所示的真空胎,往胎内充入一定质量的空气,把汽车开到室外,胎内的温度降低,假设此过程胎内气体的体积不变,下列说法正确的是(　　) A.分子的平均动能减小,每个分子运动的动能都减小 B.分子的平均动能不变,气体的压强增大 C.速率大区间的分子数减少,分子平均速率减小 D.气体的温度降低,分子势能减小 8.比较45 ℃的热水和100 ℃的水蒸气,下列说法正确的是(　　) A.热水分子的平均动能比水蒸气分子的大 B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小 C.热水分子的速率都比水蒸气分子的小 D.热水分子的热运动比水蒸气分子的剧烈 B级 关键能力提升 9.(2026南京月考)分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中正确的是(　　) A.布朗运动反映了固体分子的无规则运动 B.分子势能随着分子间距离的增大而减小 C.气体分子速率分布规律为“中间多,两头少”的正态分布 D.单位时间内,气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少,气体的压强一定减小 10.下列说法正确的是(　　) A.只要温度相同,任何分子的平均速率都相同 B.不管分子间的距离是否大于r0(r0是平衡位置分子间距离),只要分子力做正功,分子势能就减小,反之,分子势能就增大 C.10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能 D.温度高的物体中的每个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每个分子的运动速率 11.(2025南通期末)如图所示,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别描述了某物理量随分子之间距离变化的规律。现有如下物理量:①分子间引力,②分子间斥力,③分子间引力和斥力的合力,④分子势能。则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的物理量分别是(　　) A.③①② B.③④② C.④②③ D.④③② 12.(2025宿迁期中)分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示,r0为分子间的平衡位置。下列说法正确的是(　　) A.当r=r0时分子势能最小 B.当分子间的距离从r1增大到r0的过程中,分子间作用力做负功 C.r=r1,分子间作用力最大 D.当分子间的距离从0.6r0增大到10r0的过程中,分子势能一直增大 13.如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子从x3处由静止释放后仅在分子间相互作用力下沿x轴运动,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示,图中分子势能最小值为-E0,若两分子所具有的总能量为0,则下列说法正确的是(　　) A.乙分子在x2时,加速度最大 B.乙分子在x1时,动能最大 C.乙分子在x2时,动能等于E0 D.甲、乙分子间的最小距离一定大于x1 C级 学科素养培优 14.将两个质量均为m的完全相同的分子A、B,从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放,如图甲所示。图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像,当分子间距分别为r1、r2和r0时,两分子之间的势能分别为E1、0和-E0,取间距无穷大时势能为零,整个运动除分子间的作用力外不考虑其他外力,下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.当分子B到达坐标r0时,两分子之间的分子力为零 B.分子B的最大动能为E1-E0 C.两分子从分别位于坐标原点和r1处到相距无穷远的过程中,它们之间的分子势能先减小后增大再减小 D.当两分子间距离无穷大时,分子B的速度为 参考答案 1.B　 解析 温度相同,物体分子的平均动能相等,但由于不同分子的质量一般不等,分子平均速率并不一定相同,A项错误;分子动能指的是由于分子做无规则热运动而具有的能,B项正确;物体温度是对大量分子而言的,对于10个分子无意义,C项错误;温度低的物体的分子的平均运动速率小(相同物质),但不能具体到每一个分子的运动速率,D项错误。 2.D　 解析 气泡中气体体积增大,气体分子间平均距离增大,所以气体分子间的作用力减小,故A项错误;由于气体温度不变,所以气体分子的平均速率、平均动能均不变,故B、C项错误,D项正确。 3.C　 解析 分子间的距离从0.9r0增大到r0的过程中,分子力表现为斥力,分子力大小逐渐减小,分子斥力做正功,分子势能逐渐减小;分子间的距离从r0增大到10r0的过程中,分子力体现为引力,分子力大小先增大后减小,分子引力做负功,分子势能增大,故分子间的距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子间的作用力先减小后增大再减小,分子势能先减小后增大,C正确,A、B、D错误。 4.A　 解析 从r=r2到r=r0,分子间距离减小,分子间引力、斥力都在增大,故A项正确;从r=r2到r=r1,分子力的大小先增大后减小,最后增大,故B项错误;从r=r2到r=r0,分子力做正功,分子势能一直减小,故C项错误;从r=r2到r=r1,分子力先做正功后做负功,则分子动能先增大后减小,故D项错误。 5.B　 解析 设分子间距离为r,当r>r0时,分子力表现为引力,分子间距离越大,分子势能越大;当r<r0时,分子力表现为斥力,分子间距离越小,分子势能越大;故当r=r0时,分子力为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r0时,分子势能最小,但不一定为零,故A、C项错误,B项正确;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,分子势能先变小后变大,D项错误。 6.B　 解析 相同质量的两种不同物质的物质的量可能不同,进而可知分子数可能不同,故升高相同的温度时(分子平均动能的变化量相同),其分子总动能的变化量不一定相同,且不知道分子势能如何变化,故其内能的增量可能不相同,选项A错误;物体内能改变时,可能是分子平均动能不变,分子势能改变,因此温度不一定改变,选项B正确;分子永不停息地做无规则运动,故物体的内能不可能为零,选项C错误;物体的内能与分子数、温度和体积等有关,分子数相同、温度相同、体积不同的物体,内能可能不同,选项D错误。 7.C　 解析 气体温度降低,根据分子动理论可知分子平均动能减小,但并不是每个气体分子运动的动能都减小,A项错误;气体温度降低,气体分子平均动能减小,并且真空胎体积不变,温度降低,根据查理定律可知气体压强减小,B项错误;根据气体分子速率分布规律可知,当温度降低时,速率大分子比例减少,则速率大区间的分子数减少,分子平均速率减小,C项正确;理想气体的分子势能忽略不计,D项错误。 8.B　 解析 根据温度是分子平均动能的标志,可知45 ℃的热水的平均动能比100 ℃的水蒸气的平均动能小,选项A错误;根据内能的定义,可知热水的内能比相同质量的水蒸气的小,选项B正确;热水分子的平均动能比水蒸气分子的平均动能小,但是热水分子的速率不一定都比水蒸气分子的小,选项C错误;热水蒸气分子的热运动比水分子的剧烈,选项D错误。 9.C　 解析 布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体小颗粒的无规则运动,反映的是液体和气体分子的无规则运动,不是固体分子的无规则运动,故A错误;当分子间距r<r0(平衡位置间距)时,分子力表现为斥力,此时分子间距增大,斥力做正功,分子势能减小;当分子间距r>r0时,分子力表现为引力,此时分子间距增大,引力做负功,分子势能增大,故B错误;气体分子速率遵循麦克斯韦分布规律,具有“中间多,两头少”的特征,故C正确;气体压强由两个微观因素共同决定,单位时间单位面积上的分子碰撞次数和分子平均碰撞动能(和温度正相关),若碰撞次数减少的同时温度升高,分子平均碰撞动能增大,气体压强可能不变甚至增大,并非一定减小,故D错误。 10.B　 解析 温度是分子平均动能的标志,相同温度下所有分子的平均动能相同,但由于分子质量不同,故分子的平均速率并不相同,A项错误;不管分子间距离是否等于r0(r0是平衡位置分子间距离),只要分子力做正功,分子势能就减小,反之分子势能就增大,B项正确;物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和,内能这一概念不适用于一个或几个分子,故C项错误;温度是分子的平均动能的标志,温度高的物体的分子平均动能大,但不是温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率,故D项错误。 11.D　 解析 根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)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,即对应④;根据分子处于平衡位置(即分子之间距离为r0)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,即对应③;根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小,可知曲线Ⅲ为分子间斥力随分子之间距离r变化的图像,即对应②。故选D。 12.A　 解析 由题图可知,当r=r0时分子势能最小,故A项正确;当分子间的距离从r1增大到r0的过程中,分子势能减小,分子间作用力做正功,故B项错误;Ep-r图像斜率的绝对值表示分子间作用力大小,由题图可知,当r=r1时,Ep-r图像斜率的绝对值不是最大值,故r=r1,分子间作用力不是最大,故C项错误;由题图可知,当分子间的距离从0.6r0增大到10r0的过程中,分子势能先减小后增大,故D项错误。 13.C　 解析 乙分子在x2时,分子势能最小,分子位于平衡位置,分子力为零,故加速度为零,此时速度最大,动能最大,由于从x3处由静止释放后仅在分子间相互作用力下沿x轴运动,因此分子势能和动能之和不变,则乙分子在x2时的动能等于E0,故C项正确,A、B项错误;当乙分子运动到x1时,其分子势能为零,其分子动能也为零,此时两分子间距离最小,而后向分子间距离大的方向运动,因此甲、乙分子间的最小距离一定等于x1,故D项错误。 14.D　 解析 两个完全相同的分子由静止释放后,A分子向左运动,B分子向右运动,运动性质完全相同,当它们之间距离为r0时,分子势能最小,分子间作用力为零,此时B向右移动Δx,则A向左移动Δx,则有Δx=,此时B分子的坐标应为xB=r1+Δx=,故A错误;两分子之间势能为-E0时动能最大,减少的势能ΔEp=E1-(-E0)=E1+E0,根据能量守恒,减少的势能转化为两分子的动能,故B分子的最大动能EkB=,故B错误;分子势能是标量,且正负可以表示大小,故它们之间的分子势能先减小后增大,故C错误;当分子间距离无穷大时,减少的势能全部转化为两分子的动能,则E1=2×mv2,解得v=,故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $