新教材高中物理第一章分子动理论第4节分子动能和分子势能基础训练含解析新人教版选择性必修第三册

PAGEPAGE11第4节分子动能和分子势能课堂检测1.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，则容器内()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.水的内能大于冰的内能D.冰的内能大于水的内能答案：C解析：冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同；水分子势能大于冰分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能。2.下列关于物体内能的说法正确的是()A.一个分子的动能和分子势能的总和叫作该分子的内能B.物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫作物体的内能C.当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大答案：B解析：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，故A项错误，B项正确；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项错误；物体的内能的大小与物质的量、温度、体积以及物态有关，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故D项错误。3.（2021江苏南京师范大学附属实验学校高二月考）关于分子动理论，下列说法正确的是()A.当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大B.相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力变小，斥力变大C.给自行车打气时，气筒压下后反弹是由分子斥力造成的D.当分子间的距离为r0答案：A解析：当分子间作用力表现为引力时，随着分子间距离增大，分子力做负功，故分子势能增大，故A项正确；分子之间同时存在引力和斥力，当相邻的两个分子之间的距离减小时，分子间的引力和斥力都变大，故B项错误；给自行车打气时气筒压下后反弹，是由活塞上下的压强差造成的，故C项错误；分子间的距离为r0时合力为0，此时，分子势能最小，故D4.（多选）（2021天津一中高三月考）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r0A.在r>rB.在r>r0阶段，C.在r<r0阶段，D.在r=r答案：B;D解析：当两分子逐渐靠近时，在r>r0阶段，分子间作用力先变大后变小，A项错误；在r>r0阶段，分子间作用力表现为引力，则当两分子逐渐靠近时，F做正功，分子动能增加，分子势能减小，B项正确；在r<r0阶段，分子间作用力表现为斥力，当两分子逐渐靠近时，F做负功，分子动能减小，分子势能增加，素养视角模型构建分子势能的“弹簧—小球”模型在物理学中，研究微观物理问题可以借鉴宏观的物理模型，可使问题变得更加形象生动。分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧的弹性势能随弹簧形变的变化，弹簧的原长相当于分子间的距离r0因此在学习分子力和分子势能的过程中，我们可以将两者类比，以便于理解。素养演练（1）（★）质量相等的两个小球用劲度系数为k，原长为l0的轻弹簧相连，并置于光滑水平面上。现给其中一个小球沿着弹簧轴线方向的初速度，整个系统将运动起来，已知在此后的运动过程中弹簧的弹性势能大小Ep与弹簧的长度①请说明曲线斜率的含义；②已知弹簧最小长度为l1，求弹簧的最大长度l答案：（1）①见解析②见解析解析：（1）①曲线的斜率表示弹簧的弹力②当弹簧最长或最短时，两球共速，由动量守恒定律得m由能量守恒定律得1可得当弹簧最长和最短时，弹簧的弹性势能相等，因此弹簧的形变量相等，即有l2-（2）研究分子势能是研究物体内能的重要内容。已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r①由图乙可知，两分子间距离为r0时，分子势能最小，请说出r=②假设两个质量相同的分子只在分子力作用下绕两者连线的中点做匀速圆周运动，当两者相距为r1时，分子的加速度最大，此时两者之间的分子势能为Ep 1，系统的动能与分子势能之和为E。请在如图乙所示的Ep-r答案：（2）①见解析②见解析解析：（2）①r=r②r1由能量守恒定律得E其中Ek设分子的质量为m，则E对其中一个分子,由牛顿第二定律得F=m联立解得F=课时评价作业基础达标练1.温度相同的氧气分子和氢气分子平均动能之比为()A.1:16B.16:1C.1:1D.以上结论都不对答案：C解析：温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体分子平均动能一定相同。2.下列物理量与物体的内能无关的是()A.物体的温度B.物体的体积C.质量D.物体的运动速度答案：D解析：物体的内能与温度、体积以及所含的分子数有关，与物体的运动状态无关，所以D选项符合题意。3.（2021上海华师大二附中高二期中）下列说法中正确的是()A.物体的内能变化时，它的温度一定发生变化B.气体的体积增大时，分子势能一定增大C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小D.用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就一定可以求出该气体分子的质量答案：C解析：物体的内能变化时，它的温度不一定发生变化，例如0℃的冰化成同温度的水，A项错误。气体分子之间的距离比较大，若距离大到分子间作用力可忽略时，气体的分子势能忽略不计，气体的体积增大时，分子势能不变。若分子间距离不足以忽略分子间作用力时，气体的分子势能不能忽略，气体的体积增大，分子势能也发生变化，综上可知B项错误。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，C项正确。用阿伏加德罗常数和某种气体的密度，及气体的摩尔质量，才能求出该气体分子的质量，故D项错误。4.2020年12月27日23时44分，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功将遥感33号卫星和微纳技术试验卫星送入预定轨道。在所有地球卫星当中，有的在太空中会迎来月食的考验，陷入黑暗和严寒当中，卫星在月食阶段的长时间阴影中，将直接面对太空零下270摄氏度(t1)A.卫星上某一外露设备的每一个分子动能都增大B.卫星上某一外露设备的每一个分子动能都减小C.卫星上某一外露设备的所有分子的平均动能增大D.卫星上某一外露设备的所有分子的平均动能减小答案：D解析：温度降低，分子的平均动能减小，但有些分子的动能可能增大。5.（2021海南华中师范大学附属中学高三月考）在某变化过程中，两个分子间相互作用的势能在增大，则()A.两个分子之间的距离可能保持不变B.两个分子之间的距离一定在增大C.两个分子之间的距离一定在减小D.两个分子之间的距离可能在增大也可能在减小答案：D解析：规定无穷远处分子势能为0时，分子势能与距离的关系如图所示：从图可以看出，分子势能增大，分子间距可能增大，也可能减小；若分子间距小于平衡间距，分子间距减小，分子势能增大；若分子间距大于平衡间距，分子间距增大，分子势能增大，故D项正确。6.（2021河北秦皇岛一中高二月考）如图所示为分子引力和分子斥力的大小F随分子间距离r的变化关系图像，A为两条曲线的交点。下列说法正确的是()A.曲线②为分子斥力随r的变化关系图像B.当r=rC.当r<rA时，随着D.当r>rA时，随着答案：B解析：因随分子间距离的增加，斥力减小得快，引力减小得慢，可知曲线②为分子引力随r的变化关系图像，A项错误；当r=rA时，分子间作用力的合力为零，此时分子势能最小，B项正确；当r<rA时，分子力表现为斥力，则随着r减小，分子间作用力做负功，则分子势能增大，C项错误；当r>r素养提升练7.(多选)关于内能和机械能的下列说法，正确的是()A.物体的机械能增大，其内能一定增大B.物体的机械能损失时，内能却可能增加C.物体的内能损失时，机械能必然会减小D.物体的机械能可以为零，内能不可以为零答案：B;D解析：内能和机械能是两种不同形式的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、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。物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A项错误；物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大，故B项正确；物体静止时，温度降低，内能减小，而物体的机械能不变，故C项错误；物体内分子永不停息地做无规则运动，内能不可能为零，故D项正确。8.（多选）如图所示,密闭容器内的氢气温度与外界空气的温度相同,现对该容器缓慢加热,当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时,则()A.氢分子的平均动能增大B.氢分子的势能增大C.容器内氢气的内能增大D.容器内氢气的内能可能不变答案：A;C解析：温度是分子热运动的平均动能的标志,氢气的温度升高,则分子的平均动能一定增大,故A项正确;容器体积不变,气体分子势能不变,气体的内能由分子动能决定,氢气的分子动能增大,则内能增大,故C项正确,B、D项错误。创新拓展练9.如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x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。F>0为斥力,F<0为引力。A、B、C、D为x轴上四个特定的位置,现把乙分子从A处由静止释放,选项中四个图分别表示乙分子的速度、加速度、分子势能、分子动能与两分子间距离的关系。其中大致正