高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册分子动能和分子势能同步达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册分子动能和分子势能同步达标检测题，共5页。
知识点一：分子动能
1．分子动能
做热运动的分子也具有动能，这就是分子动能。
2．分子的平均动能
热现象研究的是大量分子运动的整体表现，重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值，叫作分子热运动的平均动能。
3．温度的微观解释
温度是物体分子热运动平均动能的标志。
温馨提示：1.这里的分子指的是大量分子， 因为温度是大量分子的一个统计概念，对于一个分子或几个分子而言，温度是没有实际意义的。
对温度相同的物体，可以说分子平均动能相同，但不能说分子平均速率相同。
点分子平均动能与物体的热力学温度成正比，而不是与摄氏温度成正比。
影响分子动能的因素出来温度外还有，分子数，即物体的质量。
知识点二：分子势能
1．定义：分子间存在相互作用力，可以证明分子间的作用力所做的功与路径无关，分子组成的系统具有分子势能。
2．决定因素
(1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关。
(2)微观上：分子势能与分子间的距离有关。
3．分子势能与分子间距离的关系
(1)当r>r0时，分子力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增加。
(2)当rr0时，分子力做正功，分子势能减小
②当rr0阶段，F做正功，分子动能增大，分子势能减小
D．两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大
解析：选C, 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，故AB错误；C．在r>r0阶段，分子力表现为引力，两分子在相互靠近的过程中，分子力F做正功，分子动能增大，分子势能减小，故C正确；D．由图甲可知，两分子从相距r=r0开始随着分子间距离的增大，分子力先增大后一直减小，故D错误。故选C。
例题2.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
解析：选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时,分子间作用力表现为引力,则当乙分子从某处运动到r=r0时,分子间作用力一直做正功,此时乙分子的速度最大,势能最小,选项C、D正确。
易错易混点2 分子力、分子势能与分子间距离的关系
易错易混点辨析：分子力、分子势能与分子间距离的关系：

例题3.关于分子间相互作用力与分子间势能，下列说法正确的是（ ）
A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离越大，分子势能越小
B．分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零
C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢
解析：选D, A．当分子间作用力表现为引力时，分子间的距离增大时，分子力做负功，则分子势能增大，选项A错误；B．分子间作用力为零时，分子间的势能最小，但不是零，选项B错误；C．当分子间距r>r0时，分子间的引力随着分子间距的增大而减小，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，但是引力减小的慢，所以分子力表现为引力，选项C错误；D．两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力变化总是比斥力变化慢，选项D正确。故选D。
例题4分子间作用力与分子间距离的关系如图所示，图线与轴的交点对应的分子间距离为、最低点对应的分子间距离为。关于对图线的理解，下列说法中正确的是（ ）

A．分子距离增大，分子间斥力减小、引力增大
B．分子距离等于时，分子势能最小
C．分子距离等于时，分子间作用力最小
D．分子距离小于时，减小分子距离分子势能一定增大
解析：选B，A．从图线a、c可知，分子距离增大，分子间引力、斥力均减小，故A错误；BC．从图线b可知，分子距离等于时，分子间引力、斥力相等，分子作用力为零，则分子间作用力最小，分子势能最小，故B正确，C错误；D．当分子距离在到时，分子间作用力表现为引力，减小分子距离，分子间作用力做正功，分子势能减小，故D错误。故选B。
易错易混点3：如何判断物体内能的变化
易错易混点辨析：一般讨论的都是温度变化带来的影响。同一个物体温度升高时内能增大，温度降低时内能减小。
典型的错误：
①内能增大时温度升高，是错的。因为冰融化成水，物质状态改变，内能增大，但温度不变。
②反过来内能减小时，温度降低也是错的。由水在凝固成冰物质状态改变，内能减小，但温度还是不变。也就是说，你可以从温度的变化去判断内能的变化，但反过来就不靠谱。
③温度高的物体内能大，也是错误的。因为没有强调是同一个物体。如一杯热水和一桶冰水，内能就是无法比较的。
例题5.下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的理想气体压强不变时，气体分子单位时间内对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度升高而增大
B．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同
C．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
D．可看作理想气体的质量相等的氢气和氧气，温度相同时氧气的内能小
解析：选D,A．温度升高，分子对器壁的平均撞击力增大，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必减少，故A错误；B．温度相同，分子的平均动能就相等，氧气的分子的质量大于氢气的分子质量，那么氧气分子的平均速率小于氢气分子的平均速率，故B错误；C．分子动理论告诉我们，物质是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如温度升高，所有分子的平均动能增大，故C错误；D．氧气和氢气的摩尔质量不同，质量相等的氧气和氢气的摩尔数不同，所以氧气的分子数比氢气分子数少，分子平均动能相同，所以氧气的内能要比氢气的内能小，故D正确。故选D。
例题6.相同质量的氧气和氢气温度相同，下列说法正确的是（ ）
A．每个氧分子的动能都比氢分子的动能大
B．每个氢分子的速率都比氧分子的速率大
C．两种气体的分子平均动能一定相等
D．两种气体的分子平均速率一定相等
解析：选C，温度是分子平均动能的标志，温度相同的氧气和氢气，分子的平均动能相同，但并不意味着分子平均速率相同，也不说明每个分子的动能和速率大小关系。故C正确，ABD错误。故选C。
【针对训练】
单选题
1．一定质量0℃的冰在熔化过程中，下列关于其产生的冰水混合物说法正确的是（ ）
A．分子的平均动能变大，内能变大B．分子的平均动能不变，内能不变
C．分子势能变大，内能变大D．分子势能不变，内能不变
2．如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60℃的热水和0℃的冷水，下列说法正确的是（ ）
A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大
B．温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著
C．因质量相等，故A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大
D．A瓶中水的体积跟B中水的体积一样大
3．两个分子M、N，固定M，将N由静止释放，N仅在分子力作用下远离M，其速度和位移的图像如图所示，则（ ）
A．N由到过程中，M、N间作用力先表现为引力后表现为斥力
B．N由到过程中，N的加速度一直减小
C．N由O到过程中，M、N系统的分子势能先减小后增大
D．N在时，M、N间分子力最大
4．关于分子动理论及分子间的相互作用，下列叙述错误的是（ ）
A．图1中曲线b是分子力随分子间距离的关系图，当时分子力为0
B．图2中当r等于时，分子势能最小
C．扩散现象说明分子间存在空隙
D．当阳光射入较暗的房间内，可以看到光束中有大量微粒在做无规则运动，此现象属于布朗运动
5．下列说法中正确的是（ ）
A．的冰和的铁，它们的分子平均速率相同
B．已知氧气的摩尔质量、密度及阿伏加德罗常数，可以算出一个氧气分子的体积
C．当分子间斥力与引力大小相等时，分子势能为极小值
D．花粉微粒在液体中的布朗运动，是由花粉微粒内部分子无规则运动引起的
6．两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。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，下列说法正确的是（ ）
A．在时，分子势能最小，动能为零
B．在时，分子势能为零
C．在阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小
D．在阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
7．下列说法正确的是（ ）
A．温度是分子热运动剧烈程度的标志B．分子力做正功，分子势能一定增大
C．分子间距增大，分子力一定减小D．温度越高，物体的内能一定越大
8．下列描述正确的是（ ）
A．喷洒消毒液后会闻到气味，这是布朗运动的结果
B．压缩气体时，气体体积变小，压强变大，说明气体分子间存在斥力
C．气体的温度升高时，气体中每个分子的速率都会增大
D．分子间作用力表现为引力时，分子势能随距离的增大而增大
9．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从位置处由静止释放后仅在分子间相互作用力下沿x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离x的变化关系如图中曲线所示，已知图中分子势能最小值为，下列说法正确的是（ ）
A．乙分子在位置时，加速度为0B．乙分子在位置时，其动能最大
C．乙分子在位置时，动能等于D．甲、乙分子的最小距离等于
10．如图所示，甲分子固定于坐标原点，乙分子位于横轴上，甲、乙两分子间引力、斥力及分子势能的大小变化情况分别如图中三条曲线所示，A、B、C、D为横轴上四个特殊的位置，E为两虚线a、b的交点，现把乙分子从A处由静止释放，则由图像可知（ ）
A．虚线a为分子间引力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零
B．乙分子从A到B的运动过程中一直做加速运动
C．实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达C点时分子势能最小
D．虚线b为分子间斥力变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小
11．一篮球从一定的高度下落，球内的气体分子在做无规则运动的同时，还参与竖直向下的落体运动。下列说法正确的是（ ）
A．篮球动能增大，球内气体的分子动能也增大
B．重力对篮球做正功，球内气体的分子势能在减小
C．空气阻力对篮球做负功，球内气体的内能减小
D．重力对篮球所做的功不能改变球内气体的内能
12．负压救护车常用于转移和抢救传染病患者。如图所示，救护车负压舱工作时，通过负压排风净化装置使车内气压略低于车外。已知负压舱内的温度与外界温度相同，负压舱内的气体与外界环境中的气体均可视为理想气体。下列说法正确的是（ ）
A．负压舱中空气分子的平均动能小于外界环境中分子的平均动能
B．负压舱中每个气体分子的运动速率都小于外界环境中气体分子的运动速率
C．负压舱中气体分子数小于外界环境中同体积的气体分子数
D．负压舱中气体的内能等于外界环境中同体积的气体的内能
13．下列说法不正确的是（ ）
A．氢气和氧气温度相同时，氢气分子的平均动能等于氧气分子的平均动能
B．10g0℃的冰变为10g0℃的水，内能变大
C．悬浮在液体中的花粉微粒的运动是布朗运动，反映了液体分子对固体微粒撞击的不平衡性
D．密闭容器中一定质量的气体，体积不变，温度升高，气体分子对器壁单位面积上碰撞的平均作用力可能不变
14．为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是S的矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装质量m的水。让阳光垂直圆筒口照射1分钟后，水的温度升高了。水的比热容为c，地球的半径为R，太阳到地球的距离为r，不考虑太阳能在传播过程中的损失，假设到达圆筒内的能量全部被水吸收。则由此可算出地球每分钟接收的太阳能量为（ ）
A．B．
C．D．
15．关于内能，下列说法正确的是（ ）
A．的水的内能等于1g100℃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
16.设有甲、乙两分子,甲固定在O点,r0为其平衡位置处,现在使乙分子由静止开始只在分子间作用力的作用下由距甲0.5r0处开始沿x方向运动,则 ( )
A.乙分子的加速度先减小,后增大
B.乙分子到达r0处时速度最大
C.分子间作用力对乙一直做正功,分子势能减小
D.乙分子一定在0.5r0~10r0之间振动
多选题
17．下列说法中正确的是（ ）
A．由图甲可知，状态②的温度比状态①的温度高
B．图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹
C．由图丙可知，当分子间的距离r>r0时，分子间的作用力先增大后减小
D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子力做正功
18．如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中（ ）
A．F先减小后增大B．F先增大后减小
C．Ep一直减小D．Ep一直增大
19．如图所示的甲、乙两幅图像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，下列说法正确的是（ ）
A．分子间距表示平衡位置，此位置分子间的引力、斥力都等于0
B．当分子间距时，分子力、分子势能都达到最小值
C．当分子间距无限大时，分子势能最小
D．当分子间距，随着r的增大，F先增大后减小，增大
E．当分子间距，随着r的减小，F增大，增大
20．分子势能与分子间距r的关系如图所示，图线与横轴交点的坐标值为，图线最低点对应的横坐标为，取无限远处的分子势能为0，则下列说法正确的是（ ）
A．当时，分子间的作用力为零
B．当时，分子力随分子间距r的增大而减小
C．当时，分子力随分子间距r的减小而增大
D．当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距r的增大而增大
21．下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加
C．一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加
D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
22．关于分子动理论和物体的内能，下列说法不正确的是（ ）
A．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零
B．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
C．当分子间的距离增大时，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
D．质量相同时，水的内能小于水蒸气的内能
23．一定质量的0℃的冰，全部变成0℃的水的过程中，体积减小，则它的能量变化情况是（ ）
A．分子的平均动能增大，分子的势能减小
B．分子的平均动能减小，分子的势能增大
C．分子的平均动能不变，分子的势能增大
D．水的分子动能不变，水的内能增加
24．我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作。PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5μm的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害。矿物燃料燃烧的排放物是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是（ ）
A．PM2.5的尺寸与空气中氧气分子的尺寸相当
B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
C．减少煤和石油等燃料的使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度
D．PM2.5内能不为零
25．深入的研究表明：两个邻近的分子之间的确同时存在着引力和斥力，引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关，它们随分子间距离变化的关系如图所示，图中线段AQ=QB，DP、、>
非选择题
26．2021年11月8日，航天员王亚平等人圆满完成出舱活动全部既定任务。王亚平曾在多年前在太空进行授课，图甲为授课场景，水滴呈现球形，这是由于水的表面张力作用的结果，分子间作用力F与分子间距离r的关系如乙所示，水滴表面层中水分子之间的距离___________（填“大于”“小于”或“等于”）。若空间中两个水分子间距从无限远逐渐变小，直到小于，则分子势能变化的趋势是___________。
27．摄氏温标：在1954年以前，标准温度的间隔是用两个定点确定的。它们是水在标准大气压下的沸点（汽化点）和冰在标准大气压下与饱和空气的水相平衡时的熔点（冰点）。摄氏温标（以前称为百分温标）是由瑞典物理学家摄尔修斯设计的。如图所示，以冰点定为0℃，汽化点定为100℃，因此在这两个固定点之间共为100℃，即一百等份，每等份代表1度，用1℃表示，用摄氏温标表示的温度叫作摄氏温度，摄氏温标用度作单位，常用t表示。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆逊（开尔文）创立，把作为零度的温标，叫作热力学温标（或绝对温标），热力学温标用K表示单位，常用T表示。则
（1）热力学温标与摄氏温标之间的关系为：________。
（2）如果可以粗略地取为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点为________℃，即为________K。
（3）如果物体的温度升高1℃，那么，物体的温度将升高________K。
28．取一个横截面积是3dm2的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能.在太阳光垂直照射2min后，水的温度升高了1℃。
a.计算在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。
b.已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？需要什么数据，自己去查找。
核心素养
学习目标
物理观念
通过类比宏观物体的动能、势能，得出分子动能、分子平均动能、分子势能、内能的概念
科学思维
分析理解分子平均动能随温度的变化关系，分子势能和分子间距离的关系，内能及决定因素。
科学探究
运用弹簧连接两小球模拟分子，探究分子势能的大小
科学态度
与责任
学习好影响内能的因素，培养学生能够通过宏观与微观两种方面来看物理问题的思想
分子间距离r
r＝r0
r>r0
r