人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论4 分子动能和分子势能课时作业

第一章　分子动理论

4　分子动能和分子势能

基础过关练

题组一　分子动能

1.(2020山东平邑一中高二下测试)一杯水含有大量的水分子,若杯中水的温度升高,则              (　　)

A.水分子的平均动能增大

B.只有个别水分子的动能增大

C.所有水分子的动能都增大

D.每个水分子的动能改变量均相同

2.(2020广东汕头金山中学高二下期中)(多选)下列说法正确的是 (　　)

A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度

B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和

C.布朗运动不是液体分子的运动,但能反映液体分子的无规则运动

D.温度降低,分子的平均动能不一定变小

题组二　分子势能

3.(2021江苏淮安高二下期中)关于分子力和分子势能,下列说法正确的是 (　　)

A.当分子间的作用力表现为引力时,分子之间只存在引力

B.当分子间距离为r0 时,分子之间引力和斥力均为零

C.分子势能随分子间距离的减小而减小

D.当分子间距离为r0 时,分子势能最小

4.(2021福建龙岩高二下期中)(多选)设r=r0时分子间的作用力为零,则一个分子从远处以某一初速度向另一个固定的分子靠近的过程中,下列说法中正确的是              (　　)

A.r>r0时,分子力做正功,动能不断增大,势能减小

B.r=r0时,动能最大,势能最小

C.r=r0时,动能最小,势能最大

D.r<r0时,分子力做负功,动能减小,势能增大

5.(2021江苏盐城高三三模)如图所示,让一个分子A不动,另一个分子B从无穷远处逐渐靠近A。设两个分子相距无穷远时,它们的分子势能为0。B分子运动到距A为r0时,分子间作用力为零。在这个过程中              (　　)

A.分子B受力的方向与运动方向相同时,分子势能减小

B.分子间距离减小到r0的过程中,分子间的作用力增大

C.分子之间的引力达到最大时,分子势能最小

D.分子势能为零时,分子间的作用力一定为零

6.(2021江西南昌高安中学高二下月考)如图所示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              (深度解析)

A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力

B.当r等于r2时,分子间的作用力表现为斥力

C.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力

D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功

7.(2021湖北武汉高二下测试)如图所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲、乙两分子间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,将乙分子从a移动到d的过程中,两分子间的分子力和分子势能同时都增大的阶段是              (　　)

A.从a到b B.从b到c

C.从b到d D.从c到d

题组三　内能

8.(2021江苏扬州中学高二下期中)关于物体的内能,下列叙述中正确的是 (　　)

A.温度高的物体比温度低的物体内能大

B.物体的内能不可能为零

C.内能相同的物体,它们的分子的平均动能一定相同

D.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数都无关

9.(2020天津七校高二上联考改编)下列说法正确的是 (深度解析)

A.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大

B.物体运动速度大,物体的内能一定大

C.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,所有分子的速率都增大

D.物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关

能力提升练

题组一　分子动能

1.(2020吉林长春实验中学高二下期中,)(多选)下列说法正确的是 (　　)

A.温度相等的物体内分子的平均动能相等

B.体积相等的物体内分子的势能相等

C.质量、温度、体积都相等的物体的内能不一定相等

D.内能较大的物体,分子热运动较剧烈,分子热运动的平均动能较大

2.(2020天津和平高三统考改编,)从微观角度分析宏观现象是学习和认识热现象的重要方法,下列关于热现象的微观本质分析正确的是              (　　)

A.分子间距离增大时,分子间作用力先增大再减小

B.温度升高,物体内所有分子的动能都增大

C.布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒内的分子在做无规则运动

D.温度升高,物体内分子的平均动能增大

题组二　分子势能

3.(2021安徽桐城中学高二下月考,)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0

D.乙分子从P点运动到B点过程中两分子间的作用力减小

4.(2019湖北宜昌高二下期中,)分子间作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。若甲分子固定于坐标原点O,乙分子从某处(分子间的距离大于r0小于10r0)静止释放,在分子间作用力的作用下沿r正半轴靠近甲,则下列说法错误的是              (　　)

A.乙分子所受甲分子的引力逐渐增大

B.乙分子在靠近甲分子的过程中乙分子的动能逐渐增大

C.当乙分子距甲分子为r=r0时,乙分子的速度最大

D.当乙分子距甲分子为r=r0时,乙分子的势能最小

5.(2020江苏大丰新丰中学高二上期末,)分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示(取无穷远处分子势能Ep=0),下列说法错误的是              (　　)

A.乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线

B.随分子间距离的增大,分子间作用力先减小后一直增大

C.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得更快

D.在r<r0阶段,分子间作用力减小时,分子势能也一定减小

题组三　物体的内能

6.(2021黑龙江哈尔滨六中高二下期中,)关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是              (　　)

A.10 g 100 ℃水的内能等于10 g 100 ℃水蒸气的内能

B.某种物体的温度为0 ℃,说明该物体中分子的平均动能为零

C.物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,但内能不一定增大

D.当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力都增大,但引力增大得更快,所以分子力表现为引力

7.(2019黑龙江大庆实验中学高二下检测,)(多选)下列说法中正确的是 (　　)

A.一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子势能增加

B.分子平均速率大的物体的温度比分子平均速率小的物体的温度高

C.温度相同的氧气和氢气,氢气的内能一定大

D.一定质量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和

8.(2020山东莱州一中高二上月考,)(多选)质量是18 g的水、18 g的水蒸气、32 g的氧气,在它们的温度都是100 ℃时              (　　)

A.它们的分子数目相同,分子的平均动能不相同,氧气的分子平均动能大

B.它们的分子数目相同,分子的平均动能相同

C.它们的分子数目相同,它们的内能不相同,水蒸气的内能比水大

D.它们的分子数目不相同,分子的平均动能相同

答案全解全析

第一章　分子动理论

4　分子动能和分子势能

基础过关练

1.A　水的温度升高,水分子的热运动加剧,水分子的平均动能变大,即其内能增加,这是统计规律,不适用于研究少量分子。故A正确,B、C、D错误。

2.AC　温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度,选项A正确;内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,选项B错误;布朗运动是固体颗粒的无规则运动,不是液体分子的运动,但能反映液体分子的无规则运动,选项C正确;温度是分子平均动能的标志,温度降低,分子的平均动能一定变小,选项D错误。

3.D　当分子间的作用力表现为引力时,分子之间的引力和斥力共存,引力大于斥力,故A错误。当分子间距离为r0时,分子之间引力和斥力大小相等,故B错误。在分子间距离大于 r0范围内,随着分子间距离的减小,分子势能逐渐减小;当分子间距离小于r0时,随着分子间距离的减小,分子势能逐渐增大,可知当分子间距离为r0时,分子势能最小,故C错误,D正确。

4.ABD　当r>r0时,分子间的作用力表现为引力,故两分子相互靠近时,分子间的作用力做正功,分子动能增大,分子势能减小;当r<r0时,分子间的作用力表现为斥力,两分子相互靠近时,分子间的作用力做负功,动能减小,势能增大;因此当r=r0时,动能最大,势能最小,故A、B、D正确,C错误。

5.A　B分子由无穷远处靠近A分子,这个过程中,B受力方向与运动方向相同时,分子力做正功,分子势能减小,选项A正确;分子间距离减小到r0的过程中,分子间的相互作用力先增大后减小,选项B错误;分子间的距离等于r0时,分子力为零,此时分子势能最小,选项C错误;分子势能最小时,分子间的作用力为零,而分子势能最小值小于零,选项D错误。

6.C　由于分子间距离等于r0时分子势能最小,结合图可知r2=r0;当r=r2时,分子间作用力为零,当r小于r2时分子力表现为斥力;当r大于r2时,分子力表现为引力,故A、B错误,C正确;在r由r1变到r2的过程中,分子间作用力表现为斥力,分子间距离增大,可知分子力做正功,分子势能减小,故D错误。

方法技巧

分析分子势能、分子间的作用力与分子间距离图像(Ep-r、F-r)问题要注意的三点

(1)分子势能、分子间的作用力与分子间距离关系图像中拐点的意义不同,Ep-r图像的最低点(最小值)对应的分子间距离是分子平衡距离r0,而F-r图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0;

(2)Ep-r图像与r轴交点对应的距离小于r0,F-r图像与r轴交点对应的距离等于平衡距离r0;

(3)要先把图像上的信息转化为分子间距离再求解其他问题。

7.D　乙分子由a到b一直受引力作用,分子力增大,分子力做正功,分子势能减小,故A错误;乙分子从b到c,分子力逐渐变小,分子力仍为引力,分子力做正功,分子势能减小,故B错误;乙分子从b到d,分子力先减小后增大,分子力先是引力后是斥力,分子势能先减小后增大,故C错误;乙分子从c到d,分子力是斥力,分子力增大,分子力做负功,分子势能增大,故D正确。

8.B　物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素共同决定,温度高的物体其内能不一定大,故A、D错误;由于分子一直在做无规则运动,因此,任何物体的内能不可能为零,故B正确;内能是物体内所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和,内能相同的物体,它们的分子的平均动能不一定相同,故C错误。

9.D　分子的平均动能与机械运动的速度无关,故A错误,D正确。物体内能的大小与物体速度大小无关,故B错误。温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,大部分分子的速率增大,极个别分子速率有可能不变,也有可能减小,故C错误。

导师点睛

(1)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式,与物体的机械运动无关,它取决于物质的量、温度和体积;

(2)温度是分子平均动能的标志,与单个分子的动能以及物体的动能无任何关系。

能力提升练

1.AC　温度是分子的平均动能的标志,温度相等的物体内部分子的平均动能相等,故A正确;体积相等的不同种类的物质,物体内部分子的势能不一定相等,故B错误;物体的内能大小与物质的量、温度和体积三个因素有关,质量相等的不同种类的物质,其物质的量不一定相等,内能不一定相等,故C正确;温度是分子的平均动能的标志,温度高的物体,内部分子热运动较剧烈,分子热运动的平均动能较大,故D错误。

2.D　由于不知道起始时分子间的距离,所以分子间距离增大时无法确定分子间作用力大小的变化情况,故A错误。温度是分子热运动的平均动能的标志,温度升高,物体内分子的平均动能增大,而不是所有分子的动能都增大,故B错误,D正确。布朗运动反映的是液体分子的无规则运动,故C错误。

3.A　由图可知,乙分子在P点的分子势能小于在B点的分子势能,乙分子从P点到B点,分子势能变大,分子力做负功,则动能减小,即乙分子在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点过程中分子力表现为斥力,随分子距离减小,两分子间的作用力变大,选项D错误。

4.B　乙分子到达O点前,随分子间距离的减小,乙分子所受甲分子的引力逐渐增大,选项A正确;乙分子到达O点前,分子间作用力先做正功后做负功,分子动能先增加后减小,选项B错误;当乙分子距甲分子为r>r0过程中,分子间作用力表现为引力,则当乙分子从某处运动到r=r0过程中,分子间作用力一直做正功,r=r0时乙分子的速度最大,势能最小,选项C、D正确。

5.B　r0是平衡位置,Ep-r图像中,r=r0处,分子势能最小;F-r图像中,r=r0处,分子间作用力为零,所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线,甲图是F-r图像,故A正确,不符合题意。甲图为F-r图像,根据图像可知,分子从靠得很近的位置开始,随分子间距离的增大,分子间作用力先减小后增大,再减小,故B错误,符合题意。分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得更快,故C正确,不符合题意。在r<r0阶段,随着分子间距离增大,分子间作用力减小,分子势能减小,故D正确,不符合题意。故选B。

6.C　10 g 100 ℃的水吸收热量转变为水蒸气,故10 g 100 ℃的水的内能小于10 g 100 ℃的水蒸气的内能,故A错误。某种物体的温度是0 ℃,其分子仍然在做无规则运动,物体中分子的平均动能并不为零,故B错误。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,内能等于物体内部所有分子的动能与分子势能总和,分子势能与物体的体积有关,当物体温度升高的同时体积发生变化,即增加的分子动能可能小于减小的分子势能,所以物体的内能不一定增加,故C正确。当分子间的距离增大时,分子间的引力和斥力都减小但斥力减小得更快,当r>r0时分子力表现为引力,r<r0时分子力表现为斥力,故D错误。

7.AD　一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,分子动能不变,因吸收热量,则分子之间的势能增加,选项A正确;分子平均动能大的物体的温度比分子平均动能小的物体的温度高,考虑到分子质量的不同,分子平均速率大的分子平均动能不一定大,选项B错误;温度相同的氧气和氢气分子平均动能相同;物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量都有关,则温度相同的氧气和氢气,氢气的内能不一定大,选项C错误;一定质量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和,选项D正确。

8.BC　水和水蒸气的摩尔质量相同,质量相等时,分子数相同,为N1=N2=×6.02×1023个=6.02×1023个;32 g的氧气含有的分子数为N3=×6.02×1023个=6.02×1023个,所以N1=N2=N3;温度是分子热运动的平均动能的标志,则分子热运动的平均动能相同;内能包括分子势能和分子动能,水需要吸热变成水蒸气,水蒸气的内能比水大,所以它们的内能不相同。故B、C正确,A、D错误。