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4　分子动能和分子势能
基础过关练
题组一　分子动能
1.(2026河北衡水月考)关于温度与分子的动能,下列说法正确的是(　　)
A.某种物体的温度是0 ℃,说明物体中分子的平均动能为零
B.物体温度降低时,每个分子的动能都减小
C.物体温度升高时速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多
D.物体的运动速度越大,则物体的温度越高
2.(2026陕西西安期中)把一个装满氧气的钢瓶瓶口密封后置于桌面上,钢瓶中的氧气温度始终与周围环境温度相同。当周围环境温度升高时,下列说法正确的是(　　)
A.瓶内每个氧气分子的动能都增大
B.瓶内氧气分子的平均动能增大
C.瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数不变
D.瓶内单位时间内单位面积上碰撞的分子数减少
3.(2026北京丰台一模)汽车刚启动时,仪表盘上显示四个轮胎的胎压数据如图1所示,行驶一段时间后胎压数据如图2所示,轮胎内气体体积均视为不变。与汽车刚启动时相比,汽车行驶一段时间后,轮胎内的封闭气体(　　)
　
A.分子热运动更加剧烈
B.每个分子的运动速率都增大
C.分子的数密度增大
D.单位时间内单位面积上气体分子与轮胎内壁碰撞次数减小
题组二　分子势能
4.(2026浙江宁波月考)如图甲所示,让A分子不动,B分子从无穷远处逐渐靠近A。两个分子间的作用力F随分子间距离r的变化关系如图乙所示,取无穷远处分子势能Ep=0。在这个过程中,关于分子间的作用力和分子势能说法不正确的是(　　)
　
A.当分子间距离r=r0时,分子间的作用力为0
B.当分子间距离r>r0时,分子间的作用力表现为引力
C.当分子间距离r>r0时,分子间的作用力做正功,分子势能减小
D.当分子间距离r5.(2026湖北襄阳月考)如图所示为甲、乙两分子间的作用力F与分子间距离r的关系图像。若甲固定,乙从无穷远处逐渐靠近甲,则分子势能最小时分子间距离为(　　)
A.r1　　　　B.r2　　　　C.r3　　　　D.r4
6.(2026河北秦皇岛月考)
如图所示,有一分子位于坐标原点O处不动,另一分子位于x轴上,纵坐标表示这两个分子的分子势能Ep,分子间距离为无穷远时,分子势能Ep为0,这一分子(　　)
A.在x0处所受分子力为0
B.从x1处向左移动,分子力一直增大
C.从x1处向右移动至无穷远处,分子力一直增大
D.在x2处由静止释放,若只受分子力作用,该分子可运动到x0处
7.(2026江苏南京月考)如图,F-r图像中两条曲线表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,其中纵坐标F表示两分子间引力、斥力的大小,横坐标r表示两个分子间的距离,e为两曲线的交点,规定两个分子间距离r等于re时分子势能Ep为零,则(　　)
A.ab为斥力曲线,cd为引力曲线
B.当r>re时,分子间的作用力表现为斥力
C.当r不等于re时,Ep为正
D.当r8.(2026山东济宁月考)分子间的作用力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示,纵坐标轴表示的物理量未知。已知甲图中图线与横轴交点的横坐标为r0,乙图中图线最低点对应的横坐标为r0,取无穷远处分子势能Ep=0。下列说法正确的是(　　)
　　
A.乙图像为分子间的作用力与分子间距离的关系图像
B.在分子间距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子间的作用力先变大再变小
C.在分子间距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子间的作用力先做负功再做正功
D.在分子间距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子势能先变小再变大
9.(2026山东聊城期中)如图甲所示,将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和r1处由静止释放,图乙为这两个分子的分子势能随分子间距离变化的图像,当分子间距离分别为r1、r2和r0时,两分子的分子势能为E1、0和-E0。取分子间距离为无穷远时分子势能为0,整个运动过程只考虑分子间的作用力,下列说法正确的是(　　)
　　
A.分子A、B的最大动能均为
B.当分子间距离为r0时,两分子之间的作用力最大
C.当分子间距离为无穷远时,分子B的速度大小为
D.两分子从静止释放到相距无穷远的过程中,它们的分子势能先减小后增大再减小
题组三　物体的内能
10.(2026天津宁河月考)关于分子动能和分子势能,下列表述正确的是(　　)
A.温度是分子热运动势能的标志
B.物体中所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的内能
C.温度越高,分子热运动越剧烈,所以每个分子的动能都越大
D.分子势能随着分子间距增大而增大
11.(2026湖北武汉期中)在一个密闭容器内有一滴20 ℃的水,过一段时间后,水滴蒸发变成了水蒸气,温度还是20 ℃。关于上述过程,下列说法正确的是(　　)
A.水分子的平均动能变大
B.水分子热运动剧烈程度变大
C.水分子的势能不变
D.水的总内能变大
12.(2026黑龙江齐齐哈尔期中)关于物体的内能和分子势能,下列说法中正确的是(　　)
A.物体的速度增大,则分子的动能增加,内能也一定增加
B.物体温度不变,内能可能变大
C.物体的内能与温度有关,与物体的体积无关
D.把物体举得越高,分子势能越大
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.B 3.A 4.D 5.B 6.B
7.C 8.D 9.A 10.B 11.D 12.B
1.C　温度是分子平均动能的标志。温度是0 ℃,物体中分子的平均动能并不为零,因为分子的无规则运动不会停止,A错误;温度降低时分子的平均动能减小,并非每个分子的动能都减小,B错误;物体温度升高时,分子的平均动能增大,分子的平均速率增大,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增多,C正确;物体的运动速度增大,物体内分子的热运动不一定加剧,则物体的温度不一定升高,D错误。
名师点津
理解分子动能的三点注意
　　(1)温度是分子平均动能的“标志”,或者说温度是分子平均动能的“量度”,温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应,与单个分子的动能没有关系。
　　(2)每个分子都有动能且不为零,热现象是大量分子无规则运动的统计规律,对于个别分子动能没有实际意义。
　　(3)不同种类的物体相比较,温度高的物体分子的平均动能大,但其分子的平均速率不一定大,因为分子的平均动能还与分子质量有关。
2.B　温度是分子平均动能的标志,反映大量分子的集体特征,温度升高时,氧气分子的平均动能增大,但不是每个氧气分子的动能都增大,A错误;瓶内氧气温度升高,分子平均动能增大,B正确;钢瓶密封,瓶内气体的体积不变,单位体积内气体的分子数不变,温度升高后分子平均速率增大,单位时间内单位面积上碰撞器壁的分子数会增多,C、D错误。故选B。
3.A　由图1和图2数据可知,汽车行驶一段时间后轮胎内气体压强增大,汽车行驶过程中轮胎与地面摩擦生热,轮胎内气体温度升高,分子平均动能增大,分子热运动更加剧烈,A正确;温度升高,分子平均速率增大,但并非每个分子的运动速率都增大(易错点),B错误;气体体积V不变,分子总数N不变,分子的数密度n=不变,C错误;压强增大,分子的数密度n不变,说明分子平均动能增大,分子运动更剧烈,单位时间内单位面积上气体分子与轮胎内壁碰撞次数增加,D错误。故选A。
4.D　分子间距离r=r0时,分子间的作用力为0,当分子间距离r>r0时,分子力表现为引力,当分子间距离rr0时,分子力表现为引力,分子间的作用力做正功,分子势能减小(破题关键);当分子间距离r方法技巧
判断分子势能变化的两种方法
5.B　乙从无穷远处逐渐靠近甲过程中,在r>r2时,分子力表现为引力,分子力做正功,分子势能减小;在r6.B　图像斜率绝对值表示分子力大小,在x0处所受分子力不为0,在x1处分子势能最小,所受分子力为0,A错误;从x1处向左移动图线斜率绝对值增大,可知分子力一直增大,B正确;从x1处向右移动至无穷远处,图线斜率先增大后减小,可知分子力先增大后减小,C错误;在x2处分子势能小于零,在x0处分子势能为零,由能量守恒定律可知,在x2处由静止释放该分子,若只受分子力作用,该分子不能运动到x0处,D错误。故选B。
7.C　在F-r图像中,随着距离的增大,斥力比引力减小得快,可知ab为引力曲线,cd为斥力曲线,A错误;当r>re时,分子间的作用力表现为引力,B错误;当r=re时,分子势能Ep为零,从r=re开始,两分子无论靠近还是远离,分子力都做负功,分子势能Ep都增大,因此,当r不等于re时,Ep为正,C正确;当r8.D　分子处于平衡位置时分子间的作用力为零,分子势能最小,则甲图像为分子间的作用力F与分子间距离r的关系图像,乙图像为分子势能Ep与分子间距离r的关系图像,故A错误;根据图甲可知,在分子间距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子间的作用力先变小再变大之后再变小,故B错误;根据图甲可知,在分子间距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子间的作用力先表现为斥力后表现为引力,则分子间的作用力先做正功再做负功,故C错误;根据图乙可知,在分子间距离从0.9r0增大到10r0的过程中,分子势能先变小再变大,故D正确。
方法技巧
分子间的作用力、分子势能与分子间距离的关系图像问题的解题技巧
　　首先找到平衡位置,明确分子处于此位置时分子间的作用力为零,分子势能最小;其次明确分子间距离是如何变化的,判断分子间的作用力做正功还是负功;最后根据分子间的作用力做功与分子势能变化的关系得出结论。
9.A　当分子间距离为r0时,两分子的分子势能为-E0,此时两分子的动能最大,减少的分子势能为ΔEp=E1-(-E0)=E1+E0,根据能量守恒,减少的分子势能转化为两分子的动能,又因为分子A、B质量相等,故分子A、B的最大动能均为EkA=EkB=,故A正确;当分子间距离为r0时,两分子的分子势能最小,两分子间作用力为0,故B错误;当分子间距离为无穷远时,减少的分子势能全部转化为两分子的动能,则E1=2×mv2,解得分子B的速度大小为v=,故C错误;分子势能是标量,正负表示大小,故两分子从静止释放到相距无穷远的过程中,它们的分子势能先减小后增大,故D错误。
名师点津
　　分子势能是A、B组成的系统所共有的,系统在只有分子间的作用力做功的情况下,动能和分子势能的总和保持不变,系统的分子势能减少多少,两个分子的总动能则增加多少;另外,本题还需要注意,分子势能最小时,分子间的作用力为0。
10.B　温度是分子热运动平均动能的标志,与分子势能无关,A错误;根据内能的定义,物体内所有分子动能和分子势能的总和即为物体的内能,B正确;温度越高,分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大,但不是每个分子的动能都变大,C错误;当分子间距小于平衡距离时,增大间距分子势能减小,D错误。故选B。
11.D　温度是分子热运动剧烈程度的标志,物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志,水滴蒸发为同温度的水蒸气时,温度不变,因此水分子的平均动能和热运动剧烈程度均不变,液态变为气态时,分子间距增大,分子势能增大,内能为分子动能和分子势能的总和,分子动能不变,故水的总内能增大,故选D。
12.B　物体的速度增大,物体的动能增大,增加的是物体的机械能,而物体的内能跟物体的温度、体积和物质的量有关,内能不一定增加,故A错误;物体的内能为物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和,温度是分子热运动的平均动能的标志,分子势能与物体的体积有关,当发生物态变化时,物体的温度有可能不变,此时分子的平均动能不变,但分子势能可能变大,物体的内能可能增大,故B正确;物体的内能与物体的物质的量、温度、物体的体积有关,故C错误;把物体举得越高,物体的重力势能越大,分子势能与物体的高度无关,故D错误。
归纳总结
内能和机械能的区别与联系
内能 机械能
对应的运动形式 微观分子热运动 宏观物体机械运动
常见的能量形式 分子动能、分子势能 物体动能、重力势能、弹性势能
影响因素 物体的物质的量、温度、体积 物体的质量、机械运动的速度、相对于零势能面的高度、弹性形变量
大小 永远不等于零 一定条件下可以等于零
联系 在一定条件下可以相互转化

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