高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二节 分子热运动与分子力优秀练习题

1.2 分子热运动与分子力  同步练习

一、单选题

1．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，下列说法正确的是（　　）

A．从r=r2到r=r0分子间引力增大、斥力减小

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分子势能一直减小

D．从r=r2到r=r1分子动能一直增大

【答案】C

【解析】A．从r=r2到r=r0分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；B．由图可知，在r=r0时分子力为零，故从r=r2到r=r1分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；C．分子势能在r=r0时最小，故从r=r2到r=r0分子势能一直在减小，故C正确；D．从r=r2到r=r1分子力先做正功后做负功，故分子动能先增大后减小，故D错误。故C正确。2．下列说法正确的是（　　）

A．布朗运动就是分子的运动

B．温度越高布朗运动越明显

C．悬浮颗粒越大布朗运动越明显

D．分子之间的作用力总表现为引力

【答案】B

【解析】A．布朗运动是液体中小颗粒的无规则运动，间接反应液体分子的无规则运动，A错误；BC．温度越高、颗粒越小，布朗运动越明显，B正确，C错误；D．当分子间距时分子之间的作用力表现为引力，当分子间距时分子之间的作用力表现为斥力，D错误。故选B。

3．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）

A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉

B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹

C．图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变小后变大

D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高

【答案】D

【解析】A.实验中应先撒痱子粉，油酸滴在痱子粉上，测油酸展开的面积，故A错误；B.图中所示位置是不同时刻炭粒的位置，无法表示炭粒的运动轨迹，故B错误；C.图中r0是分子力等于零的位置，从图像可知，分子间距从增大时，分子力先增大后减小，故C错误；D.根据分子运动速率分布图像可知，温度越高分子热运动越剧烈，故D正确。故选D。

4．（2021·甘肃·舟曲县第一中学高二期末）人们在抗击新冠病毒过程中常使用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，84消毒液的主要成分是次氯酸钠（NaClO），在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，下列说法正确的是（　　）

A．说明分子间存在斥力

B．这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果

C．如果场所温度降到0ºC以下，就闻不到刺鼻的味道了

D．如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道

【答案】D

【解析】A．用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，不能说明分子间存在斥力，故A错误；B．用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，这是因为84消毒液分子扩散的结果，扩线现象的本质就是分子的无规则运动，故B错误；C．如果场所温度降到0ºC以下，依然有NaClO分子在运动，依然能闻到刺鼻的味道，故C错误；D．分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道，故D正确。故选D。

5．（2021·重庆八中高二期中）关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）

A．扩散现象是物质分子间存在斥力作用的结果

B．-2 ℃时水已经结为冰，水分子停止了热运动

C．两个分子间距离减小时，分子间引力和斥力都在增大

D．布朗运动虽不是分子运动，但是它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动

【答案】C

【解析】A．扩散现象是物质分子无规则运动产生的结果，选项A错误；B．无论温度多低，分子的无规则运动永远不会停止，选项B错误；C．两个分子间距离减小时，分子间引力和斥力都在增大，选项C正确；D．布朗运动虽不是分子运动，但是它证明了液体分子在做无规则运动，选项D错误。故选C。

6．（2021·河北·张家口市第一中学高二期中）据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在10-3~103μm之间。布朗运动微粒大小通常在10-6m数量级。下列说法正确的是（　　）

A．当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的

B．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹

C．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈

D．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动

【答案】A

【解析】A．布朗运动微粒大小通常在10-6m=1μm数量级，则当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动；固态或液态颗粒能长时间悬浮是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的，选项A正确。B．在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是分子集团，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，选项B错误；CD．本题中的布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，是气体分子无规则热运动撞击的结果，所以它反映的是气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，选项CD错误；故选A。

7．（2021·北京·高二期末）研究表明，分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。则下列解释正确的是（     ）

A．当r < r0时分子间的作用力F表现为斥力

B．当r < r0时分子间的作用力F表现为引力

C．当r = r0时分子间的作用力F表现为引力

D．当rr0时分子间的作用力F无限大

【答案】A

【解析】AB．当r < r0时分子引力小于斥力，分子间的作用力表现为斥力，A正确、B错误；C．当r = r0时分子间没有排斥力或吸引力，C错误；D．当rr0时分子间的作用力可以忽略不计，D错误。故选A。

8．图示为一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景，微粒正在做布朗运动。以下关于布朗运动的说法正确的是（　　）

A．悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显

B．液体温度越低，微粒的布朗运动越剧烈

C．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的

D．将几滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水在清水中散开的运动是布朗运动

【答案】C

【解析】A．悬浮微粒越小，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显，A错误；B．液体温度越高，微粒的布朗运动越剧烈，B错误；C．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的，C正确；D．将几滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水在清水中散开的运动是扩散现象，D错误。故选C。

9．（2021·河南驻马店·高二期末）分子间同时存在着引力和斥力，分子力随分子间距离的变化规律如图所示，当时，分子间作用力的合力为零。在两个分子间的距离从增大到的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．分子间的斥力减小，引力增大

B．分子间作用力的合力表现为斥力

C．分子间作用力的合力先增大后减小

D．分子间作用力的合力一直做正功

【答案】C

【解析】A．随着分子间距离的增大，分子间的斥力减小，引力也减小，故A错误；B．根据图像可知，两个分子间的距离从增大到的过程中，分子间作用力的合力表现为引力，故B错误；C．由图像可知从增大到，分子间作用力的合力为引力，大小先增大后减小，故C正确；D．分子间作用力为引力，随着距离增大，分子力一直做负功，故D错误；故选C。

10．（2021·山东泰安·高二期末）下列说法中正确的是（　　）

A．若两个分子只受到它们间的分子作用力，在两分子间距离增大的过程中，分子势能定增大

B．用表示阿伏伽德罗常数，表示铜的摩尔质量，表示铜的密度，那么一个铜原子所占空间的体积可表示为

C．布朗运动就是液体分子的运动

D．容器中的气体对器壁的压强是由气体分子间有排斥力而产生

【答案】B

【解析】A．当时，分子力表现为斥力，在两分子间距离增大时，斥力做正功，分子势能减小；当时，分子力表现为引力，在两分子间距离增大时，引力做负功，分子势能增大，A错误；B．用表示阿伏伽德罗常数，表示铜的摩尔质量，表示铜的密度，表示摩尔体积，那么一个铜原子所占空间的体积可表示为

B正确；C．布朗运动就是固体颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，C错误；D．容器中的气体对器壁的压强是由于大量气体分子频繁撞击容器壁产生的，气体分子间几乎不存在作用力，D错误。故选B。

11．（2021·山东菏泽·高二期末）墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是（　　）

A．混合均匀主要是由于碳粒受重力作用

B．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动

C．使水温升高，混合均匀的过程进行得更缓慢

D．使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更缓慢

【答案】B

【解析】AB．混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动，不是由于碳粒受重力作用的缘故，选项A错误，B正确；C．使水温升高，水分子运动更加剧烈，则混合均匀的过程进行得更快捷，选项C错误；D．使用碳粒更小的墨汁，颗粒的运动更加剧烈，则混合均匀的过程进行得更快捷，选项D错误。故选B。

12．（2021·吉林·白城一中高二期中）1827年，英国植物学家布朗在显微镜下观察悬浮在液体里的花粉颗粒时，发现花粉颗粒在做永不停息的无规则运动，这种运动称为布朗运动。下列说法正确的是（　　）

A．液体温度一定时，花粉颗粒越大，花粉颗粒的无规则运动越明显

B．花粉颗粒大小一定时，液体温度越低，花粉颗粒的无规则运动越明显

C．布朗运动就是液体分子永不停息的无规则运动

D．布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的

【答案】D

【解析】布朗运动的是指悬浮在液体中花粉颗粒所做的无规则运动，是由于液体分子对花粉颗粒的碰撞时冲力不平衡导致的，布朗运动不是液体分子的无规则运动，而是液体分子做无规则热运动的间接反映，当温度一定时，颗粒越小，布朗运动越明显；当颗粒大小一定时，温度越高，布朗运动越明显。

故选D。

二、多选题

13．（2021·河北·武安市第一中学高二）一般情况下，分子间同时存在分子引力和分子斥力。若在外力作用下两分子的间距达到不能再靠近时，固定甲分子不动，乙分子可自由移动，则去掉外力后，当乙分子运动到很远时，速度为v，则在乙分子的运动过程中（乙分子的质量为m），则下列判断正确的是（　　）

A．乙分子的动能变化量为 B．分子力对乙分子做的功为

C．分子引力比分子斥力多做的功为 D．分子斥力比分子引力多做的功为

【答案】ABD

【解析】A．当甲、乙两分子间距离最小时，两者都处于静止状态，当乙 分子运动到分子力的作用范围之外时，乙分子不再受力，此时速度为v故在此过程中乙分子的动能变化量为，故A正确；BCD．此过程中，分子斥力始终做正功，分子引力始终做负功，即

即分子斥力比分子引力多做的功为，故BD正确，C错误。故选ABD。

14．（2021·西藏·拉萨那曲高级中学高二期中）在下列叙述中，正确的是（　　）

A．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大

B．当分子间的距离r<r0时，它们之间只有斥力作用

C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且引力比斥力减小得快

D．分子间的距离r存在某一值r0，当r<r0时，斥力大于引力，当r>r0时，引力大于斥力

【答案】AD

【解析】A．物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大。故A正确；B．当分子间的距离r<r0时，斥力和引力同时存在。故B错误；C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且引力比斥力减小得慢。故C错误；D．分子间的距离r存在某一值r0，当r<r0时，斥力大于引力，当r>r0时，引力大于斥力。故D正确。故选AD。

15．（2021·重庆·西南大学附中高二期中）甲分子固定于坐标原点，乙分子位于x轴上，现把乙分子从A处由静止释放，规定无穷远处分子势能为0，A、B、C、D为x轴上的四个特殊位置，甲、乙两分子间作用的某物理量随分子间距x变化情况如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．图线为分子间作用力F变化图像，从A到C过程中分子力先变小后变大

B．图线为分子间作用力F变化图像，从A到C过程中分子力先变大后变小

C．图线为乙分子势能Ep变化图像，乙分子到达B点时分子势能最小

D．乙分子从A到C的运动过程中一直加速

【答案】BC

【解析】AB．图线为分子间作用力F变化图像，则从A到C过程中分子力表现为引力，先变大后变小，在C点时分子力为零，选项A错误，B正确；C．图线为乙分子势能Ep变化图像，乙分子到达B点时分子势能最小，选项C正确；D．若图线为分子间作用力F变化图像，则乙分子从A到C的运动过程中分子力一直为引力，则乙分子一直加速；若图线为乙分子势能Ep变化图像，则在B点时分子力为零，乙分子从A到C的运动过程中，先是引力后斥力，则乙分子先加速后减速，选项D错误。故选BC。

16．（2021·湖北黄冈·高二期末）已知处于平衡状态时两个分子之间的距离为。若两个分子相距为r（），只在它们间的分子力作用下，从静止开始运动，下列说法正确的是（　　）

A．两分子远离过程中，分子间的作用力先表现为斥力，后表现为引力

B．两分子远离过程中，分子势能先减小后增大

C．两分子远离过程中，分子间同时存在的斥力减小、引力增大

D．当时，两分子动能最小

【答案】AB

【解析】A．两分子远离过程中，因开始时两分子间距，则分子力表现为斥力，当分子间的距离时表现为引力，则分子间的作用力先表现为斥力，后表现为引力，选项A正确；B．两分子远离过程中，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，选项B正确；C．两分子远离过程中，分子间同时存在的斥力减小、引力减小，选项C错误；D．当时，两分子势能最小，动能最大，选项D错误。故选AB。

三、实验题

17．（2021·广东实验中学越秀学校高二期中）建国70周年，我国桥梁建设取得了举世瞩目成就｡如图甲所示，是建造某大桥将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起的情景。施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了两个模拟实验。

实验1：研究将钢板从水下水平拉出的过程中总拉力的变化情况；

实验2：研究将钢板从水下以一定倾角拉出的过程中总拉力的变化情况；

(1)必要的实验器材有：钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和_______等；

(2)根据图乙中的实验曲线可知，实验2中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力降低了_______ N，钢板完全浸没在水中时受到的浮力是_______N（结果均保留两位有效数字）；

(3)根据分子动理论，实验1中最大总拉力明显增大的原因是_______。

【答案】     测力计     0.60     0.35     分子间存在引力，钢板与水的接触面积大

【解析】（1）实验中需要测量拉力的大小，必要的实验器材中缺少测力工具，故需要测力计；

（2）由乙图可知，实验1和实验2中拉力的最大值分别为：4.35N和3.75N，即实验2中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力降低了 ；

完全浸没在水中时，有：浮力+拉力=重力，

完全拉出水面时，有：拉力=重力，

即得

；

（3）分子间存在引力和斥力，随着分子间距离的增大，分子间表现为引力，在水面上拉钢板时，水分子与钢板分子间距离增大，表现为引力，故拉力增大；另钢板与水面接触面积大，拉力也会增大。

18．在研究物理学问题时，为了更好地揭示和理解物理现象背后的规律，我们需要对研究对象进行一定的概括和抽象，抓住主要矛盾、忽略次要因素，建构物理模型。谐振子模型是物理学中在研究振动问题时所涉及的一个重要模型。

（1） 如图1所示，在光滑水平面上两个物块A与B由弹簧连接（弹簧与A、B不分开）构成一个谐振子。初始时弹簧被压缩，同时释放A、B，此后A的v-t图像如图2所示（规定向右为正方向）。已知mA=0.1kg，mB=0.2kg，弹簧质量不计。

a. 在图2中画出B物块的v-t图像；

b. 求初始时弹簧的弹性势能Ep。

（2）双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时，这一系统可近似看作谐振子，其运动规律与（1）的情境相似。已知，两原子之间的势能EP随距离r变化的规律如图4所示，在r=r0点附近EP随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。假设原子A固定不动，原子B振动的范围为，其中a远小于r0，请画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线，并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值。

【答案】（1）a；b. ；（2）；

【解析】（1）a. 如答图2所示

b. 由图像可知，当时弹簧恢复到原长 ，根据动量守恒定律   

可得，此时

根据机械能守恒定律

（2）原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图3所示

由题意可知，原子B处于r1=r0处时，系统的动能为最大值，设为Ek1，系统的势能为最小值，为

原子B处于r2=r0-a处时，系统的动能为0，系统的势能为最大值，为

根据能量守恒定律可得   

解得