新教材高中物理第一章分子動理論第4節(jié)分子動能和分子勢能基礎(chǔ)訓(xùn)練含解析新人教版選擇性必修第三冊

PAGEPAGE11第4節(jié)分子動能和分子勢能課堂檢測1.容器中盛有冰水混合物，冰的質(zhì)量和水的質(zhì)量相等且保持不變，則容器內(nèi)()A.冰的分子平均動能大于水的分子平均動能B.水的分子平均動能大于冰的分子平均動能C.水的內(nèi)能大于冰的內(nèi)能D.冰的內(nèi)能大于水的內(nèi)能答案：C解析：冰、水溫度相同，故二者分子平均動能相同；水分子勢能大于冰分子勢能，故等質(zhì)量的冰、水內(nèi)能相比較，水的內(nèi)能大于冰的內(nèi)能。2.下列關(guān)于物體內(nèi)能的說法正確的是()A.一個分子的動能和分子勢能的總和叫作該分子的內(nèi)能B.物體中所有分子的熱運(yùn)動動能與分子勢能的總和叫作物體的內(nèi)能C.當(dāng)一個物體的機(jī)械能發(fā)生變化時，其內(nèi)能也一定發(fā)生變化D.溫度高的物體一定比溫度低的物體內(nèi)能大答案：B解析：內(nèi)能是指物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動所具有的動能和分子勢能的總和，故A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；一個物體的機(jī)械能發(fā)生變化時，其內(nèi)能不一定發(fā)生變化，故C項(xiàng)錯誤；物體的內(nèi)能的大小與物質(zhì)的量、溫度、體積以及物態(tài)有關(guān)，溫度高的物體不一定比溫度低的物體內(nèi)能大，故D項(xiàng)錯誤。3.（2021江蘇南京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二月考）關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是()A.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大B.相鄰的兩個分子之間的距離減小時，分子間的引力變小，斥力變大C.給自行車打氣時，氣筒壓下后反彈是由分子斥力造成的D.當(dāng)分子間的距離為r0答案：A解析：當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為引力時，隨著分子間距離增大，分子力做負(fù)功，故分子勢能增大，故A項(xiàng)正確；分子之間同時存在引力和斥力，當(dāng)相鄰的兩個分子之間的距離減小時，分子間的引力和斥力都變大，故B項(xiàng)錯誤；給自行車打氣時氣筒壓下后反彈，是由活塞上下的壓強(qiáng)差造成的，故C項(xiàng)錯誤；分子間的距離為r0時合力為0，此時，分子勢能最小，故D4.（多選）（2021天津一中高三月考）兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示，曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0A.在r>rB.在r>r0階段，C.在r<r0階段，D.在r=r答案：B;D解析：當(dāng)兩分子逐漸靠近時，在r>r0階段，分子間作用力先變大后變小，A項(xiàng)錯誤；在r>r0階段，分子間作用力表現(xiàn)為引力，則當(dāng)兩分子逐漸靠近時，F(xiàn)做正功，分子動能增加，分子勢能減小，B項(xiàng)正確；在r<r0階段，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，當(dāng)兩分子逐漸靠近時，F(xiàn)做負(fù)功，分子動能減小，分子勢能增加，素養(yǎng)視角模型構(gòu)建分子勢能的“彈簧—小球”模型在物理學(xué)中，研究微觀物理問題可以借鑒宏觀的物理模型，可使問題變得更加形象生動。分子勢能隨分子間距離的變化類似于彈簧的彈性勢能隨彈簧形變的變化，彈簧的原長相當(dāng)于分子間的距離r0因此在學(xué)習(xí)分子力和分子勢能的過程中，我們可以將兩者類比，以便于理解。素養(yǎng)演練（1）（★）質(zhì)量相等的兩個小球用勁度系數(shù)為k，原長為l0的輕彈簧相連，并置于光滑水平面上。現(xiàn)給其中一個小球沿著彈簧軸線方向的初速度，整個系統(tǒng)將運(yùn)動起來，已知在此后的運(yùn)動過程中彈簧的彈性勢能大小Ep與彈簧的長度①請說明曲線斜率的含義；②已知彈簧最小長度為l1，求彈簧的最大長度l答案：（1）①見解析②見解析解析：（1）①曲線的斜率表示彈簧的彈力②當(dāng)彈簧最長或最短時，兩球共速，由動量守恒定律得m由能量守恒定律得1可得當(dāng)彈簧最長和最短時，彈簧的彈性勢能相等，因此彈簧的形變量相等，即有l(wèi)2-（2）研究分子勢能是研究物體內(nèi)能的重要內(nèi)容。已知某物體中兩個分子之間的勢能Ep與兩者之間距離r①由圖乙可知，兩分子間距離為r0時，分子勢能最小，請說出r=②假設(shè)兩個質(zhì)量相同的分子只在分子力作用下繞兩者連線的中點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)兩者相距為r1時，分子的加速度最大，此時兩者之間的分子勢能為Ep?1，系統(tǒng)的動能與分子勢能之和為E。請?jiān)谌鐖D乙所示的Ep-r答案：（2）①見解析②見解析解析：（2）①r=r②r1由能量守恒定律得E其中Ek設(shè)分子的質(zhì)量為m，則E對其中一個分子,由牛頓第二定律得F=m聯(lián)立解得F=課時評價作業(yè)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1.溫度相同的氧氣分子和氫氣分子平均動能之比為()A.1:16B.16:1C.1:1D.以上結(jié)論都不對答案：C解析：溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度相同的物體分子平均動能一定相同。2.下列物理量與物體的內(nèi)能無關(guān)的是()A.物體的溫度B.物體的體積C.質(zhì)量D.物體的運(yùn)動速度答案：D解析：物體的內(nèi)能與溫度、體積以及所含的分子數(shù)有關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，所以D選項(xiàng)符合題意。3.（2021上海華師大二附中高二期中）下列說法中正確的是()A.物體的內(nèi)能變化時，它的溫度一定發(fā)生變化B.氣體的體積增大時，分子勢能一定增大C.分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小D.用阿伏加德羅常數(shù)和某種氣體的密度，就一定可以求出該氣體分子的質(zhì)量答案：C解析：物體的內(nèi)能變化時，它的溫度不一定發(fā)生變化，例如0℃的冰化成同溫度的水，A項(xiàng)錯誤。氣體分子之間的距離比較大，若距離大到分子間作用力可忽略時，氣體的分子勢能忽略不計(jì)，氣體的體積增大時，分子勢能不變。若分子間距離不足以忽略分子間作用力時，氣體的分子勢能不能忽略，氣體的體積增大，分子勢能也發(fā)生變化，綜上可知B項(xiàng)錯誤。分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，C項(xiàng)正確。用阿伏加德羅常數(shù)和某種氣體的密度，及氣體的摩爾質(zhì)量，才能求出該氣體分子的質(zhì)量，故D項(xiàng)錯誤。4.2020年12月27日23時44分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運(yùn)載火箭成功將遙感33號衛(wèi)星和微納技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。在所有地球衛(wèi)星當(dāng)中，有的在太空中會迎來月食的考驗(yàn)，陷入黑暗和嚴(yán)寒當(dāng)中，衛(wèi)星在月食階段的長時間陰影中，將直接面對太空零下270攝氏度(t1)A.衛(wèi)星上某一外露設(shè)備的每一個分子動能都增大B.衛(wèi)星上某一外露設(shè)備的每一個分子動能都減小C.衛(wèi)星上某一外露設(shè)備的所有分子的平均動能增大D.衛(wèi)星上某一外露設(shè)備的所有分子的平均動能減小答案：D解析：溫度降低，分子的平均動能減小，但有些分子的動能可能增大。5.（2021海南華中師范大學(xué)附屬中學(xué)高三月考）在某變化過程中，兩個分子間相互作用的勢能在增大，則()A.兩個分子之間的距離可能保持不變B.兩個分子之間的距離一定在增大C.兩個分子之間的距離一定在減小D.兩個分子之間的距離可能在增大也可能在減小答案：D解析：規(guī)定無窮遠(yuǎn)處分子勢能為0時，分子勢能與距離的關(guān)系如圖所示：從圖可以看出，分子勢能增大，分子間距可能增大，也可能減小；若分子間距小于平衡間距，分子間距減小，分子勢能增大；若分子間距大于平衡間距，分子間距增大，分子勢能增大，故D項(xiàng)正確。6.（2021河北秦皇島一中高二月考）如圖所示為分子引力和分子斥力的大小F隨分子間距離r的變化關(guān)系圖像，A為兩條曲線的交點(diǎn)。下列說法正確的是()A.曲線②為分子斥力隨r的變化關(guān)系圖像B.當(dāng)r=rC.當(dāng)r<rA時，隨著D.當(dāng)r>rA時，隨著答案：B解析：因隨分子間距離的增加，斥力減小得快，引力減小得慢，可知曲線②為分子引力隨r的變化關(guān)系圖像，A項(xiàng)錯誤；當(dāng)r=rA時，分子間作用力的合力為零，此時分子勢能最小，B項(xiàng)正確；當(dāng)r<rA時，分子力表現(xiàn)為斥力，則隨著r減小，分子間作用力做負(fù)功，則分子勢能增大，C項(xiàng)錯誤；當(dāng)r>r素養(yǎng)提升練7.(多選)關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能的下列說法，正確的是()A.物體的機(jī)械能增大，其內(nèi)能一定增大B.物體的機(jī)械能損失時，內(nèi)能卻可能增加C.物體的內(nèi)能損失時，機(jī)械能必然會減小D.物體的機(jī)械能可以為零，內(nèi)能不可以為零答案：B;D解析：內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能，內(nèi)能由物體分子狀態(tài)決定，而機(jī)械能由物體的質(zhì)量、宏觀速度、相對地面高度或彈性形變程度決定，二者決定因素是不同的。物體被舉高，機(jī)械能增大，若溫度降低，內(nèi)能可能減小，故A項(xiàng)錯誤；物體克服空氣阻力勻速下降，機(jī)械能減小，而摩擦生熱，物體溫度升高，內(nèi)能會增大，故B項(xiàng)正確；物體靜止時，溫度降低，內(nèi)能減小，而物體的機(jī)械能不變，故C項(xiàng)錯誤；物體內(nèi)分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，內(nèi)能不可能為零，故D項(xiàng)正確。8.（多選）如圖所示,密閉容器內(nèi)的氫氣溫度與外界空氣的溫度相同,現(xiàn)對該容器緩慢加熱,當(dāng)容器內(nèi)的氫氣溫度高于外界空氣的溫度時,則()A.氫分子的平均動能增大B.氫分子的勢能增大C.容器內(nèi)氫氣的內(nèi)能增大D.容器內(nèi)氫氣的內(nèi)能可能不變答案：A;C解析：溫度是分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志,氫氣的溫度升高,則分子的平均動能一定增大,故A項(xiàng)正確;容器體積不變,氣體分子勢能不變,氣體的內(nèi)能由分子動能決定,氫氣的分子動能增大,則內(nèi)能增大,故C項(xiàng)正確,B、D項(xiàng)錯誤。創(chuàng)新拓展練9.如圖所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子位于x軸上,甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示。F>0為斥力,F<0為引力。A、B、C、D為x軸上四個特定的位置,現(xiàn)把乙分子從A處由靜止釋放,選項(xiàng)中四個圖分別表示乙分子的速度、加速度、分子勢能、分子動能與兩分子間距離的關(guān)系。其中大致正