4.分子动能和分子势能 课后训练提升 基础巩固 一、选择题（第1~4题为单选题，第5~6题为多选题） 1.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关， 分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的( ) A.温度和体积B.体积和压强 C.压强和温度D.温度和压强 答案：A 解析：温度是分子平均动能的标志。温度高，分子平均动能大。分子势能与分子间 距离r有关，即与体积有关，分子间距离r变化，分子势能就发生变化，所以选项A 正确。 2.当气体温度升高时，气体( A.每个分子的动能增大 B.每个分子的动能减小 C.分子平均动能增大 D.分子平均动能减小 答案：C 解析：温度是分子平均动能的标志，当气体温度升高时，气体分子平均动能增大，但 并非每个分子的动能都增大或者减小，故选项C正确。 3.下列关于分子势能的说法正确的是() A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大 B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零 C当分子距离为平衡距离时，由于分子间作用力为零，所以分子势能为零 D.分子相距无穷远时分子势能为零，在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能 不变 答案B 解析：设分子平衡距离为m,分子间距离为r。当>，分子间作用力表现为引力， 分子间距离越大，分子势能越大；当<心，分子间作用力表现为斥力，分子间距离越 小，分子势能越大；故当=，分子间作用力为0，分子势能最小：由于分子势能是相 对的，其值与零势能，点的选择有关，所以分子间距离为平衡距离时分子势能最小， 但不一定为零。故选项A、C错误，B正确。分子间相距无穷远时分子势能为零 在相互靠近到不能再靠近的过程中，分子势能先减小后增大，选项D错误。 4.甲分子固定在坐标原点O,乙分子从图中A点由静止释放，运动过程中经过P、 B两点，两分子间的分子势能E。与分子间距离x的变化关系如图所示，下列说法 正确的是(
4.分子动能和分子势能 课后· 基础巩固 一、选择题(第 1~4 题为单选题,第 5~6 题为多选题) 1.气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和,其大小与气体的状态有关, 分子热运动的平均动能与分子势能分别取决于气体的( ) A.温度和体积 B.体积和压强 C.压强和温度 D.温度和压强 答案:A 解析:温度是分子平均动能的标志。温度高,分子平均动能大。分子势能与分子间 距离 r 有关,即与体积有关,分子间距离 r 变化,分子势能就发生变化,所以选项 A 正确。 2.当气体温度升高时,气体( ) A.每个分子的动能增大 B.每个分子的动能减小 C.分子平均动能增大 D.分子平均动能减小 答案:C 解析:温度是分子平均动能的标志,当气体温度升高时,气体分子平均动能增大,但 并非每个分子的动能都增大或者减小,故选项 C 正确。 3.下列关于分子势能的说法正确的是( ) A.当分子距离为平衡距离时分子势能最大 B.当分子距离为平衡距离时分子势能最小,但不一定为零 C.当分子距离为平衡距离时,由于分子间作用力为零,所以分子势能为零 D.分子相距无穷远时分子势能为零,在相互靠近到不能再靠近的过程中,分子势能 不变 答案:B 解析:设分子平衡距离为 r0,分子间距离为 r。当 r>r0,分子间作用力表现为引力, 分子间距离越大,分子势能越大;当 r<r0,分子间作用力表现为斥力,分子间距离越 小,分子势能越大;故当 r=r0,分子间作用力为 0,分子势能最小;由于分子势能是相 对的,其值与零势能点的选择有关,所以分子间距离为平衡距离时分子势能最小, 但不一定为零。故选项 A、C 错误,B 正确。分子间相距无穷远时分子势能为零, 在相互靠近到不能再靠近的过程中,分子势能先减小后增大,选项 D 错误。 4.甲分子固定在坐标原点 O,乙分子从图中 A 点由静止释放,运动过程中经过 P、 B 两点,两分子间的分子势能 Ep 与分子间距离 x 的变化关系如图所示,下列说法 正确的是( )
个E A.乙分子在P点的动能大于在B点的动能 B.乙分子在P点的分子势能大于在B点的分子势能 C.乙分子在B点的加速度为0 D.乙分子从P点运动到B点过程中两分子间的作用力减小 答案A 解析：乙分子从P点到B点，分子势能变大，乙分子在P点的分子势能小于在B点 的分子势能，分子间作用力做负功，则动能减小，即在P点的动能大于在B点的动 能，选项A正确，B错误；乙分子在B点时受甲分子的作用力不为零，则其加速度不 为0，选项C错误：乙分子在P点时分子势能最小，则在P点时两分子之间的作用 力为零，从P点运动到B点过程中分子间作用力表现为斥力，则随分子间距离减 小，两分子间的作用力变大，选项D错误。 5.下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是() A.当分子间作用力表现为引力时，分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B.当分子间作用力表现为引力时，分子间作用力总是随分子间距离的增大而减小 C当分子间作用力表现为斥力时，分子间作用力总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子间作用力表现为斥力时，分子势能总是随分子间距离的减小而减小 答案：AC 解析：当分子间作用力表现为引力时，分子间距离增大时，分子间作用力可能先增 大后减小，也可能直接减小，分子间作用力做负功，分子势能增大，选项A正确，B错 误：当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小时，分子间作用力增大，分子间 作用力做负功，分子势能增大，选项C正确，D错误。 6.有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是( A.一定质量的物体，温度不变，物体的内能不变 B.物体的温度越高，分子热运动越剧烈 C.物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 D.当物体的体积增大时，内能一定增大 答案BC 解析：物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，宏观上与物 体的温度、体积及物质的量有关，故选项A、D错误，C正确：物体的温度越高，分 子热运动越剧烈，故选项B正确。 二、解答题 7.1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较，下述说法是否正确并说明理由。 (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
A.乙分子在 P 点的动能大于在 B 点的动能 B.乙分子在 P 点的分子势能大于在 B 点的分子势能 C.乙分子在 B 点的加速度为 0 D.乙分子从 P 点运动到 B 点过程中两分子间的作用力减小 答案:A 解析:乙分子从 P 点到 B 点,分子势能变大,乙分子在 P 点的分子势能小于在 B 点 的分子势能,分子间作用力做负功,则动能减小,即在 P 点的动能大于在 B 点的动 能,选项 A 正确,B 错误;乙分子在 B 点时受甲分子的作用力不为零,则其加速度不 为 0,选项 C 错误;乙分子在 P 点时分子势能最小,则在 P 点时两分子之间的作用 力为零,从 P 点运动到 B 点过程中分子间作用力表现为斥力,则随分子间距离减 小,两分子间的作用力变大,选项 D 错误。 5.下列关于分子间作用力和分子势能的说法正确的是( ) A.当分子间作用力表现为引力时,分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B.当分子间作用力表现为引力时,分子间作用力总是随分子间距离的增大而减小 C.当分子间作用力表现为斥力时,分子间作用力总是随分子间距离的减小而增大 D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能总是随分子间距离的减小而减小 答案:AC 解析:当分子间作用力表现为引力时,分子间距离增大时,分子间作用力可能先增 大后减小,也可能直接减小,分子间作用力做负功,分子势能增大,选项 A 正确,B 错 误;当分子间作用力表现为斥力时,分子间距离减小时,分子间作用力增大,分子间 作用力做负功,分子势能增大,选项 C 正确,D 错误。 6.有关分子的热运动和内能,下列说法正确的是( ) A.一定质量的物体,温度不变,物体的内能不变 B.物体的温度越高,分子热运动越剧烈 C.物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 D.当物体的体积增大时,内能一定增大 答案:BC 解析:物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,宏观上与物 体的温度、体积及物质的量有关,故选项 A、D 错误,C 正确;物体的温度越高,分 子热运动越剧烈,故选项 B 正确。 二、解答题 7.1 g 100 ℃的水和 1 g 100 ℃的水蒸气相比较,下述说法是否正确并说明理由。 (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
答案：见解析 解析(1)正确。1g水与1g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 g100℃的水蒸气要比1g100℃的水的内能大。 拓展提高 选择题（第1~5题为单选题，第6~8题为多选题） 1.下列关于分子势能的说法正确的是() A.当分子间距离为o时，分子具有最大势能，且距离增大或减小时分子势能都减小 B.当分子间距离为~时，分子具有最小势能，且距离增大或减小时分子势能都增大 C分子间距离越大，分子势能越大，分子间距离越小，分子势能越小 D.分子间距离越大，分子势能越小，分子间距离越小，分子势能越大 答案B 解析：分子势能和分子间距离的关系图像如图所示，由图可知，随分子间距离增大， 分子势能先减小，当距离为%时，分子势能最小，当距离大于时，分子势能随间距 增大而增大，故选项A、C、D错误，B正确。 AE 2.下列说法正确的是() A.温度低的物体内能一定小 B.温度低的物体分子运动的平均速率小 C.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 D.分子距离增大，分子势能一定增大 答案：C 解析：温度低的物体分子平均动能小，但如果物质的量大，则内能也可能大，故选项 A错误；温度是分子平均动能的标志，温度低的物体若分子的质量小，平均速率不 一定小，故选项B错误：温度是分子平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律 温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大，故选 项C正确：分子间距离增大，分子势能可能增大，也可能减小，故D错误。 3.当分子间距离大于10(o是分子平衡位置间距离)时，分子间作用力可以认为 是零，规定此时分子势能为零，当分子间距离是平衡距离~时，下面的说法正确的 是()
答案:见解析 解析:(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。 拓展提高 选择题(第 1~5 题为单选题,第 6~8 题为多选题) 1.下列关于分子势能的说法正确的是( ) A.当分子间距离为 r0 时,分子具有最大势能,且距离增大或减小时分子势能都减小 B.当分子间距离为 r0 时,分子具有最小势能,且距离增大或减小时分子势能都增大 C.分子间距离越大,分子势能越大,分子间距离越小,分子势能越小 D.分子间距离越大,分子势能越小,分子间距离越小,分子势能越大 答案:B 解析:分子势能和分子间距离的关系图像如图所示,由图可知,随分子间距离增大, 分子势能先减小,当距离为 r0 时,分子势能最小,当距离大于 r0 时,分子势能随间距 增大而增大,故选项 A、C、D 错误,B 正确。 2.下列说法正确的是( ) A.温度低的物体内能一定小 B.温度低的物体分子运动的平均速率小 C.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大 D.分子距离增大,分子势能一定增大 答案:C 解析:温度低的物体分子平均动能小,但如果物质的量大,则内能也可能大,故选项 A 错误;温度是分子平均动能的标志,温度低的物体若分子的质量小,平均速率不 一定小,故选项 B 错误;温度是分子平均动能的标志,是大量分子运动的统计规律, 温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,但并非所有分子的速率都增大,故选 项 C 正确;分子间距离增大,分子势能可能增大,也可能减小,故 D 错误。 3.当分子间距离大于 10r0(r0 是分子平衡位置间距离)时,分子间作用力可以认为 是零,规定此时分子势能为零,当分子间距离是平衡距离 r0 时,下面的说法正确的 是( )
选r=∞处 Ep=0 引力 A.分子间作用力是零，分子势能不是零 B.分子间作用力是零，分子势能也是零 C.分子间作用力不是零，分子势能是零 D.分子间作用力不是零，分子势能不是零 答案：A 解析：由图像知，在平衡位置r=m处，F到=F,分子间作用力即引力与斥力的合力为 0:规定>10m时分子势能为0，分子间距离为m时，分子势能最小，但不为0，为负 值。故选项A正确。 4如图所示，甲分子固定在坐标原点O,只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x 轴方向运动，两分子间的分子势能E。与两分子间距离x的变化关系如图所示，设 分子间在移动过程中所具有的总能量为0。则下列说法正确的是( ) ↑E。 0 12 A.乙分子在P点时加速度最大 B.乙分子在Q点时分子势能最小 C.乙分子在Q点时处于平衡状态 D.乙分子在P点时分子动能最大 答案D 解析：由图像可知，乙分子在P点(x=x2)时，分子势能最小，此时分子处于平衡位置， 分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，选项A错误；由图像可知，乙 分子在Q点时分子势能为零，大于分子在P点的分子势能，因此在Q点分子势能 不是最小，选项B错误；乙分子在Q点(x=x1)时，分子间距离小于平衡距离，分子引 力小于分子斥力，合力表现为斥力，在Q点分子不处于平衡状态，选项C错误；乙分 子在P点(x=?)时，分子势能最小，由能量守恒定律可知，分子的动能最大，选项D 正确。 5.关于物体的内能，下列说法正确的是() A.单个水分子的内能比冰分子的内能大 B.物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大 C.一定质量的0℃的水变成0℃的冰，内能一定减少 D.相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能 答案：C
A.分子间作用力是零,分子势能不是零 B.分子间作用力是零,分子势能也是零 C.分子间作用力不是零,分子势能是零 D.分子间作用力不是零,分子势能不是零 答案:A 解析:由图像知,在平衡位置 r=r0 处,F 引=F 斥,分子间作用力即引力与斥力的合力为 0;规定 r>10r0 时分子势能为 0,分子间距离为 r0 时,分子势能最小,但不为 0,为负 值。故选项 A 正确。 4.如图所示,甲分子固定在坐标原点 O,只在两分子间的作用力作用下,乙分子沿 x 轴方向运动,两分子间的分子势能 Ep 与两分子间距离 x 的变化关系如图所示,设 分子间在移动过程中所具有的总能量为 0。则下列说法正确的是( ) A.乙分子在 P 点时加速度最大 B.乙分子在 Q 点时分子势能最小 C.乙分子在 Q 点时处于平衡状态 D.乙分子在 P 点时分子动能最大 答案:D 解析:由图像可知,乙分子在 P 点(x=x2)时,分子势能最小,此时分子处于平衡位置, 分子引力与分子斥力大小相等,合力为零,加速度为零,选项 A 错误;由图像可知,乙 分子在 Q 点时分子势能为零,大于分子在 P 点的分子势能,因此在 Q 点分子势能 不是最小,选项 B 错误;乙分子在 Q 点(x=x1)时,分子间距离小于平衡距离,分子引 力小于分子斥力,合力表现为斥力,在 Q 点分子不处于平衡状态,选项 C 错误;乙分 子在 P 点(x=x2)时,分子势能最小,由能量守恒定律可知,分子的动能最大,选项 D 正确。 5.关于物体的内能,下列说法正确的是( ) A.单个水分子的内能比冰分子的内能大 B.物体所处的位置越高,分子势能就越大,内能越大 C.一定质量的 0 ℃的水变成 0 ℃的冰,内能一定减少 D.相同质量的两个同种物体,运动物体的内能一定大于静止物体的内能 答案:C
解析：内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，所以研究单个分子 的内能没有意义，选项A错误：内能与机械能是两种不同性质的能，它们之间无直 接联系，选项B、D错误；一定质量的0℃的水变成0℃的冰，放出热量，内能减 小，分子平均动能不变，选项C正确。 6.关于分子势能，下列说法正确的是( A.分子间表现为引力时，分子间距离越小，分子势能越大 B.分子间表现为斥力时，分子间距离越小，分子势能越大 C.物体在热胀冷缩时，分子势能发生变化 D.物体在做自由落体运动时，分子势能越来越小 答案BC 解析：分子间表现为引力时，分子间距离减小时，分子力做正功，分子势能减小，则分 子间距离越小，分子势能越小，选项A错误；分子间表现为斥力时，分子间距离减小 分子力做负功，分子势能增加，则分子间距离越小，分子势能越大，选项B正确：物体 在热胀冷缩时，分子间的距离发生了变化，分子势能也会发生变化，选项C正确：物 体在做自由落体运动时，物体重力势能会减小，但分子势能是微观量，和重力势能 这个宏观量无关，选项D错误。 7.关于分子的动能，下列说法正确的是() A.物体运动速度大，物体内分子的动能一定大 B.物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大 C.物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小 D.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加 答案：CD 解析：分子的平均动能与机械运动的速度无关；温度升高，分子的平均动能一定增 大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增加，但对单个分子来讲，其动能可 能增大也可能减小。故选项C、D正确，A、B错误。 8.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 答案：CD 解析：冰水混合物温度为0℃，冰、水温度相同，故两者分子平均动能相同，选项 A、B错误，C正确：水分子势能大于冰分子势能，故等质量的相同温度的冰、水内 能相比较，水的内能大于冰的内能，选项D正确。 挑战创新 分子势能随分子间距离“的变化情况可以在如图所示的图像中表现出来
解析:内能是物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和,所以研究单个分子 的内能没有意义,选项 A 错误;内能与机械能是两种不同性质的能,它们之间无直 接联系,选项 B、D 错误;一定质量的 0 ℃的水变成 0 ℃的冰,放出热量,内能减 小,分子平均动能不变,选项 C 正确。 6.关于分子势能,下列说法正确的是( ) A.分子间表现为引力时,分子间距离越小,分子势能越大 B.分子间表现为斥力时,分子间距离越小,分子势能越大 C.物体在热胀冷缩时,分子势能发生变化 D.物体在做自由落体运动时,分子势能越来越小 答案:BC 解析:分子间表现为引力时,分子间距离减小时,分子力做正功,分子势能减小,则分 子间距离越小,分子势能越小,选项 A 错误;分子间表现为斥力时,分子间距离减小, 分子力做负功,分子势能增加,则分子间距离越小,分子势能越大,选项 B 正确;物体 在热胀冷缩时,分子间的距离发生了变化,分子势能也会发生变化,选项 C 正确;物 体在做自由落体运动时,物体重力势能会减小,但分子势能是微观量,和重力势能 这个宏观量无关,选项 D 错误。 7.关于分子的动能,下列说法正确的是( ) A.物体运动速度大,物体内分子的动能一定大 B.物体的温度升高,物体内每个分子的动能都增大 C.物体的温度降低,物体内大量分子的平均动能一定减小 D.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加 答案:CD 解析:分子的平均动能与机械运动的速度无关;温度升高,分子的平均动能一定增 大,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加,但对单个分子来讲,其动能可 能增大也可能减小。故选项 C、D 正确,A、B 错误。 8.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 答案:CD 解析:冰水混合物温度为 0 ℃,冰、水温度相同,故两者分子平均动能相同,选项 A、B 错误,C 正确;水分子势能大于冰分子势能,故等质量的相同温度的冰、水内 能相比较,水的内能大于冰的内能,选项 D 正确。 挑战创新 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
Ep 选r=∞处 E=0 (1)从图中看到分子间距离在处，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m时分子势能为零，分子势能有什么特点？ 答案：见解析 解析：(1)当分子间距离小于而时，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。当分子间距离 大于m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~为基准，」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低点。 (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低点，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低点，最低点的分子势能为零，所以此种 情况下分子势能大于或等于零
(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? 答案:见解析 解析:(1)当分子间距离小于 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。当分子间距离 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低点。 (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低点,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低点,最低点的分子势能为零,所以此种 情况下分子势能大于或等于零