浙江专版2023_2024学年新教材高中物理第1章分子动理论4分子动能和分子势能训练提升新人教版选择性必修第三册

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4　分子动能和分子势能课后·训练提升基础巩固一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关,分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的(　　)A.温度和体积 B.体积和压强C.压强和温度 D.温度和压强答案:A解析:温度是分子平均动能的标志。温度高,分子平均动能大。分子势能与分子间距离r有关,即与体积有关,分子间距离r变化,分子势能就发生变化,所以选项A正确。2.当气体温度升高时,气体(　　)A.每个分子的动能增大B.每个分子的动能减小C.分子平均动能增大D.分子平均动能减小答案:C解析:温度是分子平均动能的标志,当气体温度升高时,气体分子平均动能增大,但并非每个分子的动能都增大或者减小,故选项C正确。3.下列关于分子势能的说法正确的是(　　)A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小,但不一定为零C.当分子距离为平衡距离时,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,分子势能不变答案:B解析:设分子平衡距离为r0,分子间距离为r。当r>r0,分子间作用力表现为引力,分子间距离越大,分子势能越大;当r<r0,分子间作用力表现为斥力,分子间距离越小,分子势能越大;故当r=r0,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最小,但不一定为零。故选项A、C错误,B正确。分子间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,分子势能先减小后增大,选项D错误。4.甲分子固定在坐标原点O,乙分子从图中A点由静止释放,运动过程中经过P、B两点,两分子间的分子势能Ep与分子间距离x的变化关系如图所示,下列说法正确的是(　　)A.乙分子在P点的动能大于在B点的动能B.乙分子在P点的分子势能大于在B点的分子势能C.乙分子在B点的加速度为0D.乙分子从P点运动到B点过程中两分子间的作用力减小答案:A解析:乙分子从P点到B点,分子势能变大,乙分子在P点的分子势能小于在B点的分子势能,分子间作用力做负功,则动能减小,即在P点的动能大于在B点的动能,选项A正确,B错误;乙分子在B点时受甲分子的作用力不为零,则其加速度不为0,选项C错误;乙分子在P点时分子势能最小,则在P点时两分子之间的作用力为零,从P点运动到B点过程中分子间作用力表现为斥力,则随分子间距离减小,两分子间的作用力变大,选项D错误。二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)5.下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是(　　)A.当分子间作用力表现为引力时,分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子间作用力表现为引力时,分子间作用力总是随分子间距离的增大而减小C.当分子间作用力表现为斥力时,分子间作用力总是随分子间距离的减小而增大D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能总是随分子间距离的减小而减小答案:AC解析:当分子间作用力表现为引力时,分子间距离增大时,分子间作用力可能先增大后减小,也可能直接减小,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项A正确,B错误;当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离减小时,分子间作用力增大,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项C正确,D错误。6.有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是(　　)A.一定质量的物体,温度不变,物体的内能不变B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈C.物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和D.当物体的体积增大时,内能一定增大答案:BC解析:物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,宏观上与物体的温度、体积及物质的量有关,故选项A、D错误,C正确;物体的温度越高,分子热运动越剧烈,故选项B正确。三、非选择题7.1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下述说法是否正确并说明理由。(1)分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)它们的内能相同。答案:见解析:解析:(1)正确。1g水与1g水蒸气的分子数一样多,两者的温度都是100℃,因温度是分子平均动能的标志,故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。(2)不正确。水变为水蒸气时要吸收热量,吸收的热量转化为水蒸气的内能,因此1g100℃的水蒸气要比1g100℃的水的内能大。能力提升一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)1.下列关于分子势能的说法正确的是(　　)A.当分子间距离为r0时,分子具有最大势能,且距离增大或减小时分子势能都减小B.当分子间距离为r0时,分子具有最小势能,且距离增大或减小时分子势能都增大C.分子间距离越大,分子势能越大,分子间距离越小,分子势能越小D.分子间距离越大,分子势能越小,分子间距离越小,分子势能越大答案:B解析:分子势能和分子间距离的关系图像如图所示,由图可知,随分子间距离增大,分子势能先减小,当距离为r0时,分子势能最小,当距离大于r0时,分子势能随间距增大而增大,故选项A、C、D错误,B正确。2.下列说法正确的是(　　)A.温度低的物体内能一定小B.温度低的物体分子运动的平均速率小C.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大D.分子距离增大,分子势能一定增大答案:C解析:温度低的物体分子平均动能小,但如果物质的量大,则内能也可能大,故选项A错误;温度是分子平均动能的标志,温度低的物体若分子的质量小,平均速率不一定小,故选项B错误;温度是分子平均动能的标志,是大量分子运动的统计规律,温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大,故选项C正确;分子间距离增大,分子势能可能增大,也可能减小,故选项D错误。3.当分子间距离大于10r0(r0 是分子平衡位置间距离)时,分子间作用力可以认为是零,规定此时分子势能为零,当分子间距离是平衡距离r0时,下面的说法正确的是(　　)A.分子间作用力是零,分子势能不是零B.分子间作用力是零,分子势能也是零C.分子间作用力不是零,分子势能是零D.分子间作用力不是零,分子势能不是零答案:A解析:由图像知,在平衡位置r=r0处,F引=F斥,分子间作用力即引力与斥力的合力为0;规定r>10r0时分子势能为0,分子间距离为r0时,分子势能最小,但不为0,为负值。故选项A正确。4.如图所示,甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作用力作用下,乙分子沿x轴方向运动,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示,设分子间在移动过程中所具有的总能量为0。则下列说法正确的是(　　)A.乙分子在P点时加速度最大B.乙分子在Q点时分子势能最小C.乙分子在Q点时处于平衡状态D.乙分子在P点时分子动能最大答案:D解析:由图像可知,乙分子在P点(x=x2)时,分子势能最小,此时分子处于平衡位置,分子引力与分子斥力大小相等,合力为零,加速度为零,选项A错误;由图像可知,乙分子在Q点时分子势能为零,大于分子在P点的分子势能,因此在Q点分子势能不是最小,选项B错误;乙分子在Q点(x=x1)时,分子间距离小于平衡距离,分子引力小于分子斥力,合力表现为斥力,在Q点分子不处于平衡状态,选项C错误;乙分子在P点(x=x2)时,分子势能最小,由能量守恒定律可知,分子的动能最大,选项D正确。5.关于物体的内能,下列说法正确的是(　　)A.单个水分子的内能比冰分子的内能大B.物体所处的位置越高,分子势能就越大,内能越大C.一定质量的0 ℃的水变成0 ℃的冰,内能一定减少D.相同质量的两个同种物体,运动物体的内能一定大于静止物体的内能答案:C解析:内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和,所以研究单个分子的内能没有意义,选项A错误;内能与机械能是两种不同性质的能,它们之间无直接联系,选项B、D错误;一定质量的0℃的水变成0℃的冰,放出热量,内能减小,分子平均动能不变,选项C正确。二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)6.关于分子势能,下列说法正确的是(　　)A.分子间表现为引力时,分子间距离越小,分子势能越大B.分子间表现为斥力时,分子间距离越小,分子势能越大C.物体在热胀冷缩时,分子势能发生变化D.物体在做自由落体运动时,分子势能越来越小答案:BC解析:分子间表现为引力时,分子间距离减小时,分子力做正功,分子势能减小,则分子间距离越小,分子势能越小,选项A错误;分子间表现为斥力时,分子间距离减小,分子力做负功,分子势能增加,则分子间距离越小,分子势能越大,选项B正确;物体在热胀冷缩时,分子间的距离发生了变化,分子势能也会发生变化,选项C正确;物体在做自由落体运动时,物体重力势能会减小,但分子势能是微观量,和重力势能这个宏观量无关,选项D错误。7.关于分子的动能,下列说法正确的是(　　)A.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大B.物体的温度升高,物体内每个分子的动能都增大C.物体的温度降低,物体内大量分子的平均动能一定减小D.物体温度升高时速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加答案:CD解析:分子的平均动能与机械运动的速度无关;温度升高,分子的平均动能一定增大,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加,但对单个分子来讲,其动能可能增大也可能减小。故选项C、D正确,A、B错误。8.容器中盛有冰水混合物,冰的质量和水的质量相等且保持不变,则下列说法正确的是(　　)A.冰的分子平均动能大于水的分子平均动能B.水的分子平均动能大于冰的分子平均动能C.冰和水的分子平均动能相等D.水的内能大于冰的内能答案:CD解析:冰水混合物温度为0℃,冰、水温度相同,故两者分子平均动能相同,选项A、B错误,C正确;水分子势能大于冰分子势能,故等质量的相同温度的冰、水内能相比较,水的内能大于冰的内能,选项D正确。三、非选择题9.分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来。(1)从图中看到分子间距离在r0处,分子势能最小,试说明理由。(2)图中分子势能为零的点选在什么位置,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r0时分子势能为零,分子势能有什么特点?答案:见解析解析:(1)当分子间距离小于r0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,分子势能随分子间距离的减小而增大。当分子间距离大于r0时,分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。从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0为基准,r不论减小或增大,分子势能都增大。所以说,在平衡位置处是分子势能最低点。(2)由题图可知,分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置。因为分子在平衡位置处是分子势能最低点,据题图也可以看出: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。(3)因为分子在平衡位置处是分子势能最低点,最低点的分子势能为零,所以此种情况下分子势能大于或等于零。