2025届高三物理试题 物体的内能 强化训练
一、单选题（本大题共6小题）
1．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为。若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（ ）
A．乙分子在Q点时，处于平衡状态
B．乙分子在P点时，加速度最大
C．乙分子在Q点时，其动能为
D．乙分子的运动范围为
2．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒．猛推推杆，艾绒即可点燃，对筒内封闭的气体，在压缩过程中 ( )
A．气体温度升高，压强不变
B．气体温度升高，压强变大
C．气体对外界做正功，其体内能增加
D．外界对气体做正功，气体内能减少
3．下列说法中正确的是（ ）
A．理想气体的定容比热容小于定压比热容
B．气体吸热后温度一定升高
C．打气时，越下压阻力越大是因为分子斥力变大
D．相等质量、相同温度的氢气和氧气的分子总动能相等
4．在研究气体性质时，若分子间距离足够大，可以不计分子大小和分子间相互作用力，我们把它叫做理想气体。对于一定质量的某种理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体温度升高，每一个分子的动能都增大
B．气体温度升高，气体分子的平均动能增大
C．外界对气体做功，气体内能一定增大
D．气体对外界放热，气体内能一定减小
5．如图为两分子靠近过程中的示意图，为分子间平衡距离，下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（ ）
A．分子间距离大于时，分子间表现为斥力
B．分子从无限远靠近到距离处过程中分子势能变大
C．分子势能在处最小
D．分子间距离小于且减小时，分子势能在减小
6．图1、2中，一个是分子势能与分子间距离的关系图像，另一个是分子间作用力与分子间距离的关系图像，为平衡位置。现让相距较远的两分子仅在相互间分子力作用下，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，则在两分子相互接近过程中，由图像分析可知（ ）
A．分子间的作用力先增大后减小再增大
B．分子势能先增大后减小再增大
C．分子运动的加速度先增大后减小
D．分子的动能先减小后增大
二、多选题（本大题共4小题）
7．关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A．若已知气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可求出一个气体分子的体积
B．气体温度升高时，速率较大的分子占总分子数的比例升高
C．布朗运动的激烈程度与悬浮微粒的大小有关，说明分子的运动与悬浮微粒的大小有关
D．两个分子甲和乙距离变化过程中，只要两分子克服分子力做功，则分子势能一定增加
8．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
9．两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r0.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r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r
D．分子动能和势能之和在整个过程中不变
10．一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示．下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc中气体既不吸热也不放热
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
三、解答题（本大题共2小题）
11．在一个真空的钟罩中，用不导热的细线悬吊一个铁块，中午时铁块的温度是，晚上铁块的温度是。铁块的内能是否发生了变化？为什么？
12．(15分) [物理——选修3-3]
(1)(5分)下列说法中正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣2分,最低得分为0分)
甲 乙
丙 丁
A．图甲为显微镜下一颗花粉颗粒做布朗运动时的位置连线,t1、t2两时刻该花粉颗粒分别在图中A、B处,则可以确定t1、t2的中点时刻,该花粉颗粒处于A、B之间
B．图乙为氮气分子在不同温度下的速率分布图像,由图可知状态①的温度比状态②的温度低
C．图丙为一定质量的理想气体状态变化的p-V图像,气体由状态A变化到状态B的过程中,气体分子平均动能先增大后减小
D．图丁为分子间作用力的合力与分子间距离的关系,当分子间的距离r>r0时,分子势能随分子间的距离增大而减小
E．能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性
(2)(10分)某绝热性能良好的气罐,初始温度为27 ℃,此时气罐内封闭有一定质量的理想气体,且气罐不漏气,大气压强恒为p0=1.0×105 Pa,T=t+273 K。
(ⅰ)对气罐加热使其温度升高至57 ℃,求气罐内气体的压强p;
(ⅱ)在上述升温后将气罐的盖子打开,且保持气罐内气体的温度不变,求罐内放出的气体质量与剩余气体质量之比。
参考答案
1．【答案】D
【思路点拨】1.观察曲线图，找出分子势能的最小值点Q，该点表示分子间的稳定平衡位置。2. 在点Q，分子所受的引力和斥力相等，因此合力为零，分子处于平衡状态。3. 总能量为0意味着分子的动能和势能之和始终为0。在分子运动过程中，动能和势能会相互转化。4. 根据能量守恒，分子只能在势能曲线的特定范围内运动，这个范围是从分子势能为0的点开始，向两侧扩展至无穷远。
【详解】A：乙分子在Q点时，分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，不为0，乙分子有加速度，不处于平衡状态，A错误；
B：由图象可知，乙分子在P点时，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，B错误；
C：当乙分子运动至Q点时，其分子势能为零，故其分子动能也为零，C错误；
D：两分子具有总能量为零，当乙分子运动至Q点时，其分子势能为零，则其分子动能也为零，分子动能最小，间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为，D正确。选D。
2．【答案】B
【详解】在压缩过程中，外界对气体做正功，气体内能增大，温度升高，压强变大，选项B正确．
3．【答案】A
【详解】A．定容比热容表示在恒定体积下，单位质量的物质温度升高1K所需的热量，仅考虑温度升高所需的热量，而定压比热容不仅包括使物质温度升高所需的热量，还包括物质体积膨胀对外做功所需的热量，因此理想气体的定容比热容小于定压比热容，A正确；
B．若气体吸热过程中对外做功，则气体吸热后温度不一定升高，B错误；
C．打气时，越下压阻力越大是因为越下压气体压强越大，气体对气筒活塞向上的支持力越大，C错误；
D．气体分子总动能与气体温度、物质的量等因素有关，虽然氢气和氧气的温度相同，但相同质量的氢气与氧气其物质的量并不相同，因此相等质量、相同温度的氢气和氧气的分子总动能不相等，D错误。选A。
4．【答案】B
【详解】A．气体温度升高，绝大多数气体分子的动能都增大，但个别分子的动能也可能减小，A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，因此温度升高，气体分子的平均动能一定增大，B正确；
C．物体内能的变化与做功和热传递两个因素有关。外界对气体做功，同时物体有可能向外界放出热量，内能有可能不变甚至减小，C错误；
D．物体内能的变化与做功和热传递两个因素有关。气体对外界放热，同时也有可能外界对气体做功，气体的内能不一定减小，D错误。选B。
5．【答案】C
【详解】A．分子间距离大于时，分子间表现为引力，选项A错误；
BCD．分子从无限远靠近到距离处过程中，分子引力做正功，则分子势能变小，分子从距离处再减小时分子斥力做负功，分子势能变大，可知分子势能在处最小，选项BD错误，C正确。选C。
6．【答案】A
【思路导引】当r=时分子力表现为零，此时分子势能最小，可知图1为分子间作用力与分子间距离的关系图像，图2是分子势能与分子间距离的关系图像。
【详解】A：当两分子相互接近过程中，由图1可知，分子间的作用力先增大后减小再增大，选项A正确；
B：当两分子相互接近过程中，由图2可知，分子势能先减小后增大，选项B错误；
C：因为分子间的作用力先增大后减小再增大，则分子运动的加速度先增大后减小再增大，选项C错误；
D：因分子力先做正功后做负功，则分子的动能先增大后减小，选项D错误。选A。
7．【答案】BD
【详解】A：由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，可以算出气体分子所占的体积，但是得不到气体分子的体积，A错误；
B：根据速率分布规律图，气体温度升高时，速率较大的分子占总分子数的比例升高，B正确；
C：悬浮颗粒越小，布朗运动越显著，这是由于悬浮颗粒周围的液体分子对悬浮颗粒撞击的不均衡引起的，不能说明分子的运动与悬浮颗粒的大小有关，C错误；
D：只要两分子克服分子力做功，则分子势能一定增加，D正确。选BD。
8．【答案】CD
【详解】A．由图甲可知，状态①速率大的氧气分子比例较大，所以状态①的温度比状态②的温度高，A错误；
B．由于图乙中的位置是每隔一定时间记录的，所以位置的连线不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，只能说明花粉颗粒运动的无规则性，B错误；
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，C正确；
D．由图丁可知，在r由r1变到r2的过程中分子势能减小，分子力做正功，D正确。选CD。
9．【答案】ACD
【详解】
A． r0为分子间的平衡距离，大于平衡距离时分子间为引力，而小于平衡距离时为斥力，故可知，当r大于平衡距离时，分子间表现为引力，相互靠近时做正功，分子动能增加，势能减小，所以选项A正确；
B．当r小于平衡距离时，分子间表现为斥力，相互靠近时做负功，分子动能减小，势能增加，所以选项B错误；
C．据以上分析知，当r等于平衡距离时，分子势能最小，动能最大，所以选项C正确；
D．由于没有外力做功，所以分子动、势能的总和不变，所以选项D正确．
10．【答案】AD
【详解】
由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故A正确；由图示图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律△U=Q+W可知，气体吸热，故B错误；由图象可知，ca过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W＞0，气体温度降低，内能减少，△U＜0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故C错误；由图象可知，bc过程气体发生等温变化，气体内能不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积增大，b、c状态气体的分子数密度不同，b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，故D正确．
11．【答案】内能发生改变了，原因：铁块温度发生改变
【详解】
铁块中午时的温度是，晚上的温度是，铁块的内能改变了。
物体的温度是物体分子平均动能的标志，所以铁块温度发生变化时，其分子平均动能也发生变化，物体的内能等于物体的分子动能与物体分子势能的总和。温度变化铁块的体积改变不大，不考虑分子势能的变化，所以分子平均动能改变其内能也发生改变。
12．【答案】(1)BCE (2)(i)1.1×105 Pa (ii)
【解析】(1)基础考点：布朗运动+分子间作用力+能量耗散 (2)基础考点：查理定律+玻意耳定律
(1)布朗运动是无规则热运动,故不能确定t1、t2的中点时刻花粉颗粒所在位置,A错误;当温度升高时,速率分布图像的峰值向速率大的一方移动,故状态①的温度比状态②的温度低,B正确;根据pV=CT,可知气体在A、B两状态温度相等,且pV越大,T越高,由题图丙可知pV先变大后变小,所以从A到B的过程中,温度先升高后降低,温度是分子平均动能的标志,所以在这个过程中,气体分子的平均动能先增大后减小,C正确;由分子间作用力的合力与分子间距离的关系图像知,r>r0时分子力表现为引力,分子间的距离增大,分子力做负功,分子势能增加,所以当分子间的距离r>r0时,分子势能随分子间的距离增大而增大,D错误;能量耗散反映了与热现象有关的宏观自然过程具有不可逆性,E正确。
(2) (i)对气罐内的气体,根据查理定律有= (2分)
解得p=1.1×105 Pa (2分)
(ii)设气罐容积为V,打开盖子后放出气体的体积为V',根据玻意耳定律有
pV=p0(V+V') (2分)
可得放出气体体积与罐内剩余气体体积之比为
= (2分)
则放出的气体质量与剩余气体质量之比为 (2分)
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