高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能精练

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能精练，共14页。试卷主要包含了请注意保持试卷的整洁等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请注意保持试卷的整洁
一、单选题（共20分）
1．（本题2分）分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距r=r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，则从r2→r1，下列说法正确的是（ ）
A．分子间引力、斥力都在减小
B．分子力的大小一直增大
C．分子势能一直在增大
D．分子动能先增大后减小
2．（本题2分）分子力F、分子势能EP与分子间距离r的关系图线如甲乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能EP=0），下列说法正确的是（ ）
A．乙图线为分子力与分子间距离的关系图线
B．当r=r0时，分子势能最小
C．随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
D．分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快
3．（本题2分）关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A．0.18 g水中所含的水分子数目和地球的总人口数（约为60亿）差不多
B．悬浮在液体中的固体小颗粒越大，布朗运动就越明显
C．二手烟会影响整个屋子里的人，这是气体分子的无规则热运动造成的
D．不计分子之间的分子势能，温度相同的氢气和氧气一定具有相同的内能
4．（本题2分）如图所示为两分子间的作用力F随分子间距离r变化的图像，曲线与r轴交点的横坐标为，图线最低点的横坐标为。若a分子固定在坐标原点，b分子与a的初始距离小于，某时刻b由静止释放后沿r轴运动至处速度变为0。取两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（ ）

A．b运动至时，速度达到最大
B．b刚释放时，两分子的分子势能小于零
C．b从释放到运动至的过程中，分子势能增大
D．b从运动至的过程中，分子间作用力表现为引力且逐渐增大
5．（本题2分）下列关于分子动理论说法中正确的是( )
A．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．物体温度越高，则该物体内所有分子运动的速率都一定越大
D．显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停的做无规则运动，这就是液体分子的运动
6．（本题2分）甲分子固定在坐标原点0，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间分子力与分子间距离关系图像如图所示。现把乙分子从处由静止释放，则下列说法中正确的是（ ）
A．乙分子从到过程中，先加速后减速
B．乙分子从到过程中两分子间的分子力表现为引力，从到过程中两分子间的分子力表现为斥力
C．乙分子从到过程中，两分子间的分子势能先增大后减小
D．乙分子从到距离甲最近的位置过程中，两分子间的分子力先做正功后做负功
7．（本题2分）如图所示，甲分子固定在坐标原点，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿轴方向运动，两分子间的分子势能与两分子间距离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零。则（ ）
A．乙分子在点时加速度为零
B．乙分子在点时分子动能最小
C．乙分子在点时分子势能最小
D．乙分子在点时处于平衡状态
8．（本题2分）下列说法正确的是（ ）
A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
B．布朗运动就是液体或气体分子的无规则运动
C．分子势能随分子间距的增大而增大
D．分子a由无穷远处由静止开始接近固定不动的分子b，只受分子力作用，当a受到的力为零时，a的动能一定最大
9．（本题2分）假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，两个分子间作用力的合力F、分子势能与分子间距离r的关系如图甲和乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．在r由无限远到趋近于的过程中，F先做负功后做正功
B．在r由无限远到趋近于的过程中，F先做正功后做负功
C．在r由趋近于0的过程中，F做负功，先变小再变大
D．在r由趋近于0的过程中，F做负功，变大
10．（本题2分）下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．温度越高，扩散进行的越快
C．若分子间距离增大，则引力增大，斥力减小
D．温度高的物体内能一定比温度低的物体内能大
二、多选题（共15分）
11．（本题3分）如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上距原点r3的位置。虚线分别表示分子间斥力f斥和引力f引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合力f的变化情况。若把乙分子由静止释放，则乙分子（ ）
A．从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动
B．从r3到r1做加速运动，从r1向O做减速运动
C．从r3到r1的过程中，分子势能先减小再增大
D．从r3到r1的过程中，分子势能一直在减小
12．（本题3分）1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是（ ）
A．分子的平均动能和分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C．内能相同
D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
E．1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气的机械能可能相等
13．（本题3分）关于内能，下列说法正确的是（ ）
A．1克100℃的水的内能小于1克100℃的水蒸气的内能
B．质量、温度、体积都相等的物体的内能一定相等
C．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
D．一个木块被举高，组成该木块的所有分子的分子势能都增大
14．（本题3分）分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示，曲线与轴交点的横坐标为。若一分子固定于原点O，另一分子仅在分子力作用下，从距O点处背离O点运动，下列说法正确的是（ ）
A．在阶段，F做负功，分子势能减小
B．在阶段，F做负功，分子动能减小
C．在时，分子动能最大
D．在时，分子势能最大
15．（本题3分）如图所示，为分子力随分子间距离的变化关系图。设r0为A、B两分子间引力和斥力平衡时的位置，现将A固定在O点，将B从与A相距r0处由静止释放，在B远离A的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．B速度最大时，分子势能最小
B．B在运动过程中分子势能一直减小
C．B速度最大时，A对B的分子力为零
D．引力和斥力均减小，但引力减小得更快
三、填空题（共15分）
16．（本题3分）两分子间的斥力和引力的合力与分子间距离的关系如图中曲线所示，曲线与轴交点的横坐标为。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，则在阶段，做 功（填“正”或“负”）；在时，分子动能最 （填“大”或“小”）。
17．（本题3分）如图所示，在直线AB上的A点固定一个水分子甲，在距A点距离为r0的C点放一水分子乙，水分子乙所受分子力恰为零。移动水分子乙，使其所受的分子力表现为引力，则水分子乙应向 （填“A”或“B”）点运动；若水分子乙从B点无初速释放，沿直线BA方向运动，直到速度为0，此过程分子势能的变化是 （填“一直减小”、“先减小后增大”或“先增大后减小”）。
18．（本题3分）如图所示，压紧的铅块甲和乙“粘”在一起，接触面铅分子间相互作用总体上表现为 ，分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，能总体上反映接触面铅块分子Ep的是图中 （选填“A”“B”或“C”）的位置。
19．（本题3分）如图所示的甲、乙两幅图象分别表示两分子间的作用力、分子势能与两分子间距离的关系，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，当分子间距，随着r的增大，F先增大后减小， （填“增大”“减小”“不变”）；当分子间距，随着r的减小，F增大， （填“增大”“减小”或“不变”）.
20．（本题3分）严寒的冬天，“泼水成冰”。洒向空中的热水迅速降温并结冰。热水在降温过程中，水分子热运动的平均动能 （填“增大”或“减小”）：一定质量的 水变成冰的过程中，内能 （“增大”或“减小”），分子平均间距 （填“增大”或“减小”），请结合自然现象或所学知识，简要说出分子平均间距变化的判断依据 。
四、解答题（共50分）
21．（本题10分）分析下列说法中，哪些是正确的，哪些是不正确的。
（1）物体的机械能大，它的内能一定也大；
（2）物体可以同时具有内能和机械能；
（3）任何物质系统都具有内能；
（4）物体的机械能改变时，它的内能一定也变化；物体的内能改变时，它的机械能一定也变化。
22．（本题10分）一架飞机在高空以某一速度飞行，有人说：由于飞机机舱内所有空气分子都有这一速度，所以分子具有动能；又由于所有空气分子均在高处，所以分子具有势能。所有分子的上述动能和势能的总和就是飞机机舱内空气的内能。这一说法是否正确？简述理由。
23．（本题10分）[物理——选修3-3]
(1) 关于气体的内能，下列说法正确的是
A．质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B．气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．气体被压缩时，内能可能不变
D．一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
(2) 如图所示，汽缸放置在水平平台上，活塞质量为10 kg，横截面积为50 cm2，厚度为1 cm，汽缸全长为21 cm，大气压强为1.0×105Pa，当温度为7 ℃时，活塞封闭的气柱长10 cm，若将汽缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通．(g取10 m/s2，不计活塞与汽缸之间的摩擦，计算结果保留三位有效数字)
①将汽缸倒过来放置，若温度上升到27 ℃，求此时气柱的长度．
② 汽缸倒过来放置后，若逐渐升高温度，发现活塞刚好接触平台，求此时气体的温度．
24．（本题10分）放在光滑水平面上的物体，受到一个水平方向的作用力而做匀加速直线运动，有人说：“随着物体运动加快，物体内分子的运动也加快，因此分子的平均动能增大，物体的温度升高。”这种说法是否正确？为什么？
25．（本题10分）研究分子势能是微观领域中研究物体内能的重要部分，已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。
（1）定性说明曲线斜率的大小及正负的物理意义；
（2）某双原子分子系统中两原子在其平衡位置附近振动时，可做如下近似：如图乙所示，原子A固定不动，原子B做简谐运动，其振动的范围为，其中b远小于，在点附近，随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。
①请结合简谐运动的知识：回复力与位移满足的关系，在图丙中画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线（规定向右为正方向）；
②求B原子在振动过程中的最大动能。
题号
一
二
三
四
总分
得分
参考答案：
1．D
【详解】A．仅考虑这两个分子间的作用，则从r=r2到r=r1，分子间引力、斥力都在增大，故A错误；
B．由图可知，从r=r2到r=r1，分子力的大小先增大后减小到零然后再反向增大，故B错误；
CD．从r=r2到r=r1，分子力先做正功后做负功，所以分子势能先减小后增大，动能先增大后减小，故C错误，D正确。
故选D。
2．B
【详解】AB．在r=r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，A错误，B正确；
C．从平衡位置开始，随着分子间距离的增大，分子间作用力随分子间距离增大先减小，C错误；
D．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，当分子力为斥力时，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快， 但当分子力为引力，距离增大时，斥力变化比引力变化慢，D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．0.18g水中所含的分子数为
远大于地球总人口数，故A错误；
B．悬浮在液体中的固体小颗粒越小，布朗运动越明显，故B错误；
C．由于分子无规则热运动，二手烟会充满整个房屋，故C正确；
D．温度相同的氢气和氧气分子的平均动能相同，但是两者的分子数不一定相同，故内能不一定相同。
4．B
【详解】A．b运动至时，分子力为零，势能最小，动能最大，速度达到最大，故A错误；
B．由题可知处速度变为0，动能为零，势能为负，总能量为负，由能量守恒可知，b刚释放时，即开始时动能为零，则两分子势能小于零，故B正确；
C．b从释放到运动至的过程中，分子力为斥力，分子力做正功，动能增大，分子势能减小，故C错误；
D．b从运动至的过程中，分子间作用力表现为引力且先增大后减小，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】A．当分子间的距离rr0时，随着分子间距离的增大，分子势能增大，所以分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大，故A正确；
B．r>r0时，分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，先增大后减小，故B错误；
C．物体温度越高，分子平均动能越大，但不是所有分子的速率都增大，故C错误；
D．显微镜下观察到墨水中的小颗粒的运动是布朗运动，不是液体分子的运动，但是液体分子运动的反映，故D错误。
故选A。
6．D
【详解】ABC．乙分子从到过程中，分子力一直表现为引力，分子力一直做正功，乙分子一直做加速运动，乙分子的动能一直增加，两分子间的分子势能一直减小，故ABC错误；
D．乙分子从到距离甲最近的位置过程中，分子力先表现为引力，后表现为斥力，则两分子间的分子力先做正功后做负功，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】ABC．乙分子在点时势能最小，即乙分子从O运动到P过程中分子力始终做正功，从P运动到无穷远过程中分子力始终做负功，因此乙分子在P点时所受分子力为零，则加速度为零，根据能量守恒定律可知乙分子在点时动能最大，故A正确，BC错误；
D．乙分子在点时所受分子力沿x轴正方向，不处于平衡状态，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】A、液体中的扩散现象是液体分子的无规则热运动造成的；故A错误.
B、布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息的无规则运动，不是分子的运动，但间接反映了分子的热运动无规则；故B错误.
C、当分子力表现为斥力时，分子间距增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子力表现为引力时，分子间距增大，分子力做负功，分子势能增大；故C错误.
D、分子a从相距较远处由静止开始接近固定不动的分子b，只受分子力作用，分子引力做正功，分子动能增大，当分子间距为r0时，a受到分子力为0，a的动能最大，继续接近时，分子间作用力表现为斥力，做负功，动能减小，故当a受到分子力为0时，a的动能最大，故D正确.
故选D.
9．D
【详解】AB．在r由无限远到趋近于的过程中，分子力表现为引力，引力一直做正功，故AB错误；
CD．在r由趋近于0的过程中，分子力表现为斥力，斥力一直做负功，分子势能增大，故C错误D正确。
故选D。
10．B
【详解】A．布朗运动是固体颗粒的运动，它间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误；
B．温度越高，分子运动的越剧烈，所以扩散进行的越快，故B正确；
C．若分子间距离增大，则引力、斥力均减小，故C错误；
D．内能大小与温度、质量、状态和材料等有关，故D错误。
故选B。
11．BD
【详解】AB．在r＞r1时，分子力表现为引力，当r＜r1时，分子力表现为斥力，故从r3到r1做加速运动，从r1向O做减速运动，故A错误，B正确；
CD．从r3到r1，分子力一直做正功，分子势能一直减小，故C错误，D正确。
故选BD。
12．ADE
【详解】AB．温度相同则它们的分子平均动能相同；又因为1 g水和1 g 水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，A正确，B错误；
CD．当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，分子间距离变大，分子力做负功，分子势能增加，该过程吸收热量，所以1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，C错误，D正确；
E．机械能是指物体的动能和势能的总和，故1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气机械能可以相等，故E正确。‍
故选ADE。
13．AC
【详解】A．水变成水蒸气要吸热，则同质量水的内能小于水蒸气的内能，选项A正确；
B．内能是物体内部所有分子做无规则运动时的分子动能和分子势能的总和，其大小决定于物体的温度、体积和分子个数，质量相同分子个数不一定相同，选项B错误；
C．内能包括分子势能和分子动能，温度是平均动能的标志，所以温度相同的物体分子热运动的平均动能就相同，但内能可能不同，选项C正确；
D．一木块被举高，该木块的重力势能增加，但组成该木块的分子间距不变，分子势能不变，选项D错误。
故选AC。
14．BC
【详解】A．在阶段，分子力为斥力，随两分子距离的增加，分子力F做正功，分子势能减小，选项A错误；
BCD．在阶段，分子力为引力，随两分子距离的增加，F做负功，分子动能减小，分子势能增加，则在时，分子势能最小，分子动能最大，选项BC正确，D错误。
故选BC。
15．AC
【详解】A B．由到过程中，分子力表现为斥力，距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，当时，分子力表现为引力，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，所以时，AB间的分子势能最小，A正确，B错误；
C．根据动能定理，分子间的距离从增大到过程中，动能增加，从到无限远，动能减小，所以时B的动能最大，A对B的作用力为零，C正确；
D．B从与A相距处由静止释放，B远离A的过程中，距离增大，引力和斥力均减小，但斥力减小较快，D错误。
故选AC。
16． 正 大
【详解】[1][2]由图知，时，分子力为0；当时，分子力表现为引力，则相互靠近时分子力F做正功，分子动能增加，分子势能减小；当时，分子力表现为斥力，相互靠近的过程中，分子力做负功，分子动能减小，所以可知在时，分子动能最大。
17． B 先减小后增大
【详解】[1] [2]当分子间距离大于平衡距离时分子力表现为引力，因此水分子乙应向B点运动；若空间两个分子间距从无限远逐渐变小，直到小于，分子间的作用力先是引力后是斥力，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大。
18． 引力 C
【详解】[1][2]铅块之所以可以黏在一起，是因为铅块表面分子间达到了引力范围，合力变现为引力，所以图中应为C位置，大于平衡位置。
19． 增大 增大
【详解】[1][2]当分子间距，随着r的增大，F先增大后减小，一直增大；当分子间距，随着r的减小，F增大，增大。
20． 减小 减小 增大 冰可以漂浮在水中，说明冰的密度比水要小，分子间距比水大
【详解】[1] 温度是分子平均动能的标志，热水在降温过程中，水分子热运动的平均动能减小。
[2] 的水变成的冰的过程是凝固过程，凝固放热，所以水放出热量，温度不变，内能减小。
[3] 的水变成冰的过程中，体积要变大，则分子平均间距增大。
[4] 冰可以漂浮在水中，说明冰的密度比水要小，质量不变，体积变大，分子间距比水大。
21．（1）错误；（2）正确；（3）正确；（4）错误
【详解】（1）物体的机械能和内能是不同的概念，两者之间没有关系，机械能大，它的内能不一定也大，故说法错误。
（2）物体的机械能和内能是不同的概念，两者之间没有关系，物体可以同时具有内能和机械能，故说法正确。
（3）分子的运动是永不停息的，任何物质系统都具有内能，故说法正确。
（4）物体的机械能和内能是不同的概念，两者之间没有关系，两者不一定同时改变，故说法错误。
22．不正确，物体内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，分子运动的动能和势能与宏观机械能无关。
【详解】不正确，物体内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，分子运动的动能和势能与宏观机械能无关。
23．(1)CDE ；(2) ①16.1 cm ②100 °C
【详解】(1)质量和温度都相同的气体，虽然分子平均动能相同，但是不同的气体，其摩尔质量不同，即分子个数不同，所以分子总动能不一定相同，A错误；宏观运动和微观运动没有关系，所以宏观运动速度大，内能不一定大，B错误；根据 ＝C可知，如果等温压缩，则内能不变；等压膨胀，温度增大，内能一定增大，C、E正确；理想气体的分子势能为零，所以理想气体的内能与分子平均动能有关，而分子平均动能和温度有关，D正确．综上所述本题答案是：CDE
(2) 以活塞为研究对象，汽缸未倒过来时，有
汽缸倒过来后，有 温度为 不变，有 ；
联立解得 ；
① 温度由 升高到 的过程中，封闭气体压强不变
由盖—吕萨克定律知 ，解得 ；
② 活塞刚好接触平台时，气体的温度为T，则
解得 ，故
综上所述本题答案是：(1)CDE ；(2) ①16.1 cm ②
24．见解析
【详解】这种说法是错误的。热运动是物体内分子的无规则运动，这种无规则运动是相对于物体本身的运动。物体运动时，物体内所有分子在无规则运动的基础上又叠加了一个“整体有序”的运动，这个“整体有序”的运动就是物体的机械运动。而物体的无规则运动跟温度有关，物体的温度越高，无规则运动越剧烈，所以把这种运动叫热运动，物体的机械运动不会影响物体的温度，所以物体的温度不会因物体的运动速率增大而升高。分子的热运动和物体的机械运动是两种不同形式的运动，简单说，热运动是物体内大量分子的无序运动，而机械运动则是由大量分子组成的整体的有序运动，这两种运动形式可以相互转化，这对应于与它们相联系的两种形式的能量之间的转化，即内能和机械能之间的转化。
25．（1）见解析；（2）①，②
【详解】（1）当时两分子间相互作用力0，曲线斜率绝对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。
（2）①双原子分子系统中两原子在其平衡位置附近振动时，振动满足简谐振动，分子力与分子间距的变化满足
（）
当分子到达时，此时分子间的回复力达到最大，且方向向左；当分子到达时，此时分子间的回复力同样达到最大，但方向向右，而取向右为正方向，则可得到如下图所示的两原子分子间的作用力随位置变化的关系图像
②由题意可知，B原子处于处时，其动能最大，设为，而当时系统的势能有最小值，为
B原子处于处时，系统的动能为0，势能最大，最大势能为
根据能量守恒定律得
解得