课时分层作业3-分子动能和分子势能-高中物理选择性必修第三册同步检测.doc

课时分层作业(三)　分子动能和分子势能

(建议用时：25分钟)
◎考点一　分子动能
1．(多选)容器中盛有冰水混合物，冰的质量和水的质量相等且保持不变，则下列说法正确的是(　　)
A．冰的分子平均动能大于水的分子平均动能
B．水的分子平均动能大于冰的分子平均动能
C．冰和水的分子平均动能相等
D．水的内能大于冰的内能
CD　[冰水混合物温度为0 ℃，冰、水温度相同，故二者分子平均动能相同，A、B错误，C正确；水的分子势能大于冰的分子势能，故等质量的冰、水内能相比较，水的内能大于冰的内能，D正确。]
◎考点二　分子势能
2．如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远a处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲。图中b点合外力表现为引力，且为数值最大处，d点是分子靠得最近处。则下列说法正确的是(　　)

A．乙分子在a点势能最小
B．乙分子在b点动能最大
C．乙分子在c点动能最大
D．乙分子在d点加速度为零
C　[乙分子由a运动到c，分子力表现为引力，分子力做正功，动能增大，分子势能减小，所以乙分子在c处分子势能最小，在c处动能最大，故A、B错误，C正确；由题图可知，乙在d点时受到分子斥力，所以乙分子在d处的加速度不为零，故D错误。]
3．(多选)下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是(　　)
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为引力时，随分子间距离增大，分子力先增大后减小，分子势能增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
CD　[当分子力表现为引力时，分子间距离r>r0，随分子间距离的增大，分子力先增大后减小，分子势能增大，A、B错误，C正确；当分子力表现为斥力时，分子间距离r[当分子间距离r＝r0时，分子引力和分子斥力大小相等，分子间作用力为零，分子势能达到最小值；当r＜r0时，分子间作用力表现为斥力，若r增大，分子力做正功，分子势能减小；当r＞r0时，分子间作用力表现为引力，若r增大，分子力做负功，分子势能增大。故选B。]
5．甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力为零，在它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是(　　)
A．分子力先增大，后减小；分子势能一直减小
B．分子力先增大，后减小；分子势能先减小，后增大
C．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，再增大，后又减小
D．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，后增大
D　[分子间距离较远时，分子力为零。当分子间距离减小时，分子间的分子力表现为引力，当r减小到r＝r0时，分子力又为零，这一过程中分子力经历了由零增大后又减小到零的过程。当r　　)
A．物体的动能增加，分子的平均动能也增加
B．物体的重力势能减少，分子势能却增加
C．物体的重力势能减少，分子的平均动能和分子势能都保持不变
D．物体的机械能保持不变
CD　[物体下落的过程，不考虑空气阻力，只有重力做功，机械能不变，D正确；物体下落过程中，物体的温度和体积也没有发生变化，所以分子热运动的平均动能和分子势能都保持不变，C正确。]
7．(多选)气体内能是所有气体分子热运动动能和分子势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的哪些因素，下列说法正确的是 (　　)
A．温度和体积　 B．体积和压强
C．温度和分子间距离 D．温度和压强
AC　[温度是分子平均动能的标志，温度高，分子平均动能大；分子间势能与分子间距离r有关，分子间距离r变化，分子势能就发生变化，故A、C正确，B、D错误。]
8．(多选)关于物体内能，下列说法中正确的是(　　)
A．每一个分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
C．一个物体，当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化
D．一个物体内能的多少与它的机械能多少无关
BD　[物体内所有分子的动能与势能的总和叫物体的内能，物体的内能对单个分子而言无意义。物体的内能与其所含分子的动能与分子势能有关，与物体的动能和势能、机械能无关；物体体积减小时，分子间距离减小，但分子势能可能减小。故B、D正确。]
9．在体积、温度、质量、阿伏加德罗常数四个量中，与分子平均动能有关的量是__________；与分子势能直接有关的量是__________；与物体内能有关的量是__________；联系微观量和宏观量的桥梁是__________。
[解析]　温度是分子热运动平均动能的标志，所以与分子平均动能有关的量是温度；分子势能是由分子间的分子力和分子间的相对位置决定的能，宏观上与物体的体积有关，所以与分子势能直接有关的量是体积；内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，宏观上由物体的体积、温度、物质的量所决定，所以与物体内能有关的量是体积、温度、质量；联系微观量和宏观量的桥梁是阿伏加德罗常数。
[答案]　温度　体积　体积、温度、质量　阿伏加德罗常数

(建议用时：15分钟)
10．下列说法正确的是(　　)
A．只要温度相同，任何分子的平均速率都相同
B．不管分子间距离是否大于r0(r0是平衡位置分子间距离)，只要分子力做正功，分子势能就减少，反之分子势能就增加
C．10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能
D．温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的运动速率
B　[温度相同，物体分子的平均动能相同，而平均速率不一定相同，故选项A错误；因为分子势能是由分子间相互作用力产生的，分子力做负功，分子势能增加，反之，分子势能减少，故选项B正确；物体内能是对大量分子而言的，对于10个这样少数的分子无意义，故选项C错误；温度高的物体分子(相同物质)的平均速率大，但具体到每一个分子的速率是不确定的，可能大于平均速率，也可能小于平均速率，故选项D错误。]
11．(多选)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为横轴上的四个特殊的位置；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为分子间斥力变化图线，交点E的横坐标代表乙分子到达该点时分子力为零
B．虚线b为分子间引力变化图线，表明分子间引力随距离增大而减小
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．乙分子从A到C的运动过程中一直做加速运动
AB　[分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，随分子间距离r的减小而增大，但斥力变化得快，故虚线a为分子间斥力变化图线，虚线b为分子间引力变化图线，交点E说明分子间的引力、斥力大小相等，分子力为零，A、B两项正确；实线c为分子势能的变化图线，乙分子到达B点时分子势能最小，为负值，C项错误；乙分子从A到C的运动过程中分子力先表现为引力，到达B点后表现为斥力，所以乙分子先做加速运动，后做减速运动，D项错误。]
12．(1)1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下述说法是否正确？
①分子的平均动能和分子的总动能都相同；
②它们的内能相同。
(2)液体汽化时吸收的热量转化为哪种能量？
[解析]　(1)①正确。1 g水与1 g水蒸气的分子数一样多，两者的温度都是100 ℃，因温度是分子平均动能的标志，故两者分子的平均动能和分子的总动能都相同。②不正确。水变为水蒸气时要吸收热量，吸收的热量转化为水蒸气的内能，因此1 g 100 ℃的水蒸气要比1 g 100 ℃的水的内能大。
(2)液体汽化时都要吸收一定的热量，吸收的热量并没有增大物体内分子的平均动能，而是使分子势能增大，从而使物体的内能增大。
[答案]　见解析
13．分子势能随分子间距离r的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来，就图像回答：

(1)从图中看到分子间距离在r0处，分子势能最小，试说明理由。
(2)图中分子势能为零的点选在什么位置，在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零，对吗？
(3)如果选两个分子相距r0时分子势能为零，分子势能有什么特点？
[解析]　(1)如果分子间距离约为10－10 m数量级，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。当分子距离小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，要减小分子间的距离必须克服斥力做功，因此，分子势能随分子间距离的减小而增大。如果分子间距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此，分子势能随分子间距离的增大而增大。
从以上两种情况综合分析，分子间距离以r0为数值基准，r不论减小或增大，分子势能都增大。所以说，在平衡位置处是分子势能最小值。
(2)由题图可知，分子势能为零的点选在了两个分子相距无穷远的位置。因为分子在平衡位置处是分子势能最小点，据题图也可以看出：在这种情况下分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零。
(3)因为分子在平衡位置处是分子势能最小点，最小点的分子势能为零，所以此种情况的特点为分子势能大于等于零。
[答案]　见解析