2-5液體(人教2019選擇性必修第三冊-)(解析版)

第二章氣體、固體和液體第5節(jié)液體【核心素養(yǎng)目標】物理觀念了解液體的表面張力現(xiàn)象，能解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因.科學思維了解浸潤和不浸潤現(xiàn)象及毛細現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.科學探究了解液晶的特點及其應用．科學態(tài)度與責任通過液體知識應用的實例，感受物理中科學技術與社會的緊密聯(lián)系，體會科學知識的應用價值，進一步增強學生的學習動力和科學意識。知識點一液體的表面張力【情境導入】如圖所示是液體表面附近分子分布的大致情況．請結合圖片思考：(1)液體表面層內(nèi)的分子間距離和分子力各有什么特點？(2)小昆蟲、縫衣針在水面上不下沉與小木塊浮在水面上的道理相同嗎？答案(1)液體表面層內(nèi)分子間距離大于r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力．(2)不同．小昆蟲、縫衣針能在水面上不下沉是液體表面張力在起作用．小木塊浮在水面上是重力和水的浮力平衡的結果．【知識梳理】1．表面層：液體表面跟氣體接觸的薄層．2．表面張力：(1)定義：在表面層，分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，這種力使液體表面繃緊，叫作液體的表面張力．(2)方向：總是跟液體相切，且與分界面垂直．【重難詮釋】1．液體表面張力的成因分析液體表面層分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，該引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜．2．表面張力及其作用(1)表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最?。隗w積相同的條件下，球形的表面積最?。?，吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形(但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在完全失重條件下才呈球形)．(2)表面張力的大小除了跟邊界線長度有關外，還跟液體的種類、溫度有關．(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線，如圖所示．【典例精析】例1．(多選)下列現(xiàn)象中，能說明液體存在表面張力的有()A．水黽(一種昆蟲)可以停在水面上B．葉面上的露珠呈球形C．滴入水中的紅墨水很快散開D．懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運動【答案】AB【解析】由于表面張力的存在，使得液體表面如同一張繃緊的橡皮膜，富有彈性且具有使液體收縮到最小的趨勢，水黽可以停在水面上，葉面上的露珠呈球形都是由于存在表面張力造成的，故選項A、B正確；滴入水中的紅墨水很快散開是擴散現(xiàn)象，懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運動是由于水分子在做無規(guī)則運動造成的，選項C、D錯誤．知識點二浸潤和不浸潤【情境導入】(1)把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取出來，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒有附著水銀，從水中取出的玻璃上會沾上一層水．為什么會出現(xiàn)上述不同的現(xiàn)象呢？(2)如圖所示，在灌溉完土地后農(nóng)民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法來保存土壤里的水分，你知道這是為什么嗎？答案(1)水銀不浸潤玻璃，而水浸潤玻璃．(2)把地表土壤鋤松，破壞了土壤表層的毛細管，地下的水分就不會沿毛細管上升到地面而被蒸發(fā)掉．【知識梳理】1．浸潤和不浸潤(1)浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上的現(xiàn)象．(2)不浸潤：一種液體不會潤濕某種固體，不會附著在這種固體的表面上的現(xiàn)象．(3)當液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強時，液體能夠浸潤固體．反之，液體則不浸潤固體．2．毛細現(xiàn)象：浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象．【重難詮釋】1．浸潤和不浸潤的形成原因(1)附著層內(nèi)分子受力情況液體和固體接觸時，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引．(2)浸潤的成因附著層內(nèi)的分子受到固體分子的吸引比較強，造成液體分子在附著層的分布比液體內(nèi)部更密集，在附著層里就出現(xiàn)液體分子間相互排斥的力，這時跟固體接觸的液體表面有擴展的趨勢，形成浸潤現(xiàn)象，表現(xiàn)為液體浸潤固體．(3)不浸潤的成因附著層內(nèi)的分子受到固體分子的吸引比較弱，造成液體分子在附著層的分布比液體內(nèi)部更稀疏，在附著層里就出現(xiàn)跟表面張力相似的收縮力，這時跟固體接觸的液體表面有收縮的趨勢，形成不浸潤現(xiàn)象．特別提醒浸潤和不浸潤是發(fā)生在兩種材料(液體與固體)之間的，與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關系，不能單說哪一種材料浸潤或不浸潤．例如：水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟；水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鉛．2．毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生原因毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生與液體的表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關系．如圖所示，甲是浸潤情況，此時管內(nèi)液面呈凹形，因為液體的表面張力的作用，液體會受到向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤情況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低．【典例精析】例2．(多選)在做毛細現(xiàn)象實驗時，我們可以看到的現(xiàn)象是()B．毛細管插入水銀中，管內(nèi)徑越小，管內(nèi)水銀面升高的越高；管內(nèi)徑越粗，管內(nèi)水銀面升高的越低C．毛細管插入浸潤的液體中時管內(nèi)液面上升，插入跟它不浸潤的液體中時，管內(nèi)液面降低D．毛細管插入跟它不浸潤的液體中時管內(nèi)液面上升，插入浸潤的液體中時管內(nèi)液面下降【答案】AC【解析】毛細管插入水中，管內(nèi)徑越小，管內(nèi)水面升高的越高；管內(nèi)徑越粗，管內(nèi)水面升高的越低，故選項A正確；將毛細管插入水銀中，管內(nèi)液面會下降，故選項B錯誤；毛細管插入浸潤的液體中時管內(nèi)液面上升，插入跟它不浸潤的液體中時，管內(nèi)液面會降低，故選項C正確，D錯誤．知識點三液晶【情境導入】液晶是指液態(tài)晶體，這種說法對嗎？答案這種說法不對，液晶不是晶體，只是在物理性質(zhì)上與某些晶體相似，具有各向異性．【知識梳理】1．液晶：是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)．2．特點：(1)液晶態(tài)既具有液體的流動性，又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列的性質(zhì)．(2)具有光學各向異性．【重難詮釋】1．液晶的特點(1)液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動性，又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列．(2)液晶具有光學上的各向異性，液晶分子的排列不穩(wěn)定，微小的外界變動都會改變分子排列，從而改變液晶的某些性質(zhì)．2．液晶的微觀結構構成液晶的分子為有機分子，大多為棒狀．3．液晶的應用(1)研究離子的滲透性．(2)液晶顯示．【典例精析】例3．(多選)關于晶體、液晶、液體，下列說法正確的是()A．晶體和液晶的性質(zhì)是完全相同的B．液晶就是液體，具有液體的所有性質(zhì)C．液晶是介于晶體與液體之間的一種中間態(tài)D．液晶具有液體的流動性，具有晶體的各向異性【答案】CD【解析】晶體屬于典型的固體，其分子排列呈一定的點陣結構，有規(guī)律，而液晶分子的結構是介于液態(tài)的雜亂與晶體的規(guī)律排列之間的，其像液體一樣具有流動性，而在光學等物理性質(zhì)上又與晶體相似，具有各向異性．針對訓練一、單選題1．神舟十二號航天員劉伯明曾在太空中用毛筆寫下“理想”二字。在太空艙內(nèi)使用的毛筆、墨汁和紙張都是特制的，毛筆筆尖內(nèi)部存在毛細管能夠吸墨，筆尖與紙張接觸時，墨汁就從筆尖轉移到紙上。在太空艙內(nèi)（）A．使用普通中性筆也能流暢書寫 B．墨汁分子間不存在作用力C．墨汁不浸潤毛筆筆尖 D．墨汁浸潤紙張【答案】D【解析】A．由于太空中處于完全失重狀態(tài)，使用普通中性筆不能流暢書寫，故A錯誤；B．由于分子間相互作用不受重力影響，則墨汁分子間存在相互作用力，故B錯誤；CD．空間站仍能用毛筆的原理就是毛細現(xiàn)象，則墨汁浸潤毛筆筆尖、浸潤紙張，故C錯誤，D正確。故選D。2．下列說法中錯誤的是（）A．當液體與大氣接觸時，液體表面層分子的勢能比液體內(nèi)部分子的勢能大B．清晨荷葉上的露珠呈球形是液體表面張力作用的結果C．一定質(zhì)量的理想氣體，溫度不變，壓強減小時，氣體的密度一定減小D．不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液體分子的吸引力大于液體分子之間的吸引力【答案】D【解析】A．液體表面層的分子間距比液體內(nèi)部分子間距要大，分子力表現(xiàn)為引力，故液體表面層分子的勢能比液體內(nèi)部分子的勢能大，故A正確；B．液體表面層的分子分布比液體內(nèi)部分子的分布要稀疏，故存在液體表面張力，荷葉上的露珠呈球形是由于液體表面張力的作用，故B正確；C．氣體溫度不變，壓強減小，由玻意耳定律可知，體積V增大，氣體的密度應減小，故C正確；D．不浸潤現(xiàn)象說明固體分子對液體分子的吸引力小于液體分子之間的吸引力，故D錯誤。本題選錯誤的，故選D。3．將玻璃管和塑料管分別插入水中，管中液面如圖所示，下列說法正確的是（）A．左邊管子為塑料管B．右邊液面是不浸潤現(xiàn)象C．左邊液面是因為水分子之間的斥力形成的D．右邊液面是因為材料分子間的引力形成的【答案】B【解析】AB．根據(jù)液面的形狀可以判斷左邊管子是浸潤的，右邊管子是不浸潤的，所以左邊管子為玻璃管，A錯誤，B正確；C．浸潤是由于玻璃分子對水分子的吸引力大于水分子間的吸引力，液面為凹形，C錯誤；D．不浸潤是由于玻璃分子對水分子的斥力大于水分子間的斥力，液面為凸形，D錯誤。故選B。4．達因值是液體表面張力系數(shù)，是液體表面相鄰兩部分之間單位長度內(nèi)互相牽引的力。則1達因其值為（

）A．1×10－5N B．1×10－5N/m C．1×10－5N/m2 D．1×10－5N/m3【答案】B【解析】表面張力的單位在SI制中為牛頓/米（N/m），但仍常用達因/厘米（dyn/cm），而達因是力的單位，其為使質(zhì)量是1克的物體產(chǎn)生1cm/s2的加速度的力，叫做1達因，縮寫：dyn。由于1N=1kg×1m/s2=1×103g×1×100cm/s2=105dyn則1達因其值為1×10－5N/m。故選B。5．空間站是一種在近地軌道長時間運行、可供航天員工作和生活的載人航天器，其運行軌道可以近似為圓。如圖甲為我國三名航天員站立在空間站內(nèi)地板上的情景，圖乙是航天員王亞平在空間站做的實驗，下列說法正確的是（）A．空間站內(nèi)的航天員處于平衡狀態(tài)B．空間站內(nèi)的航天員不能用拉力器鍛煉肌肉力量C．空間站的加速度比地球同步衛(wèi)星向心加速度小D．空間站內(nèi)漂浮的水滴呈球形是因為水完全失重和水的表面張力共同造成的【答案】D【解析】A．空間站內(nèi)的航天員處于完全失重狀態(tài)，不是平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．拉力器的工作原理是彈簧的形變，與重力無關，所以依然能用拉力器鍛煉肌肉力量，故B錯誤；C．因為空間站的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)可知，空間站的加速度比地球同步衛(wèi)星向心加速度大，故C錯誤；D．空間站內(nèi)漂浮的水滴呈球形是因為水完全失重和水的表面張力共同造成的，故D正確。故選D。6．關于下列實驗及現(xiàn)象的說法正確的是（）A．液晶的光學性質(zhì)具有各向同性B．氣體失去容器的約束就會散開，是因為分子間存在斥力C．顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，這間接反映了炭粒分子運動的無規(guī)則性D．由于液體表面層內(nèi)的分子間距大于，從而形成表面張力【答案】D【解析】A．液晶的光學性質(zhì)具有各向異性，故A錯誤；B．氣體失去容器的約束就會散開，是因為氣體分子之間的作用力非常小，不能使分子束縛在一起，并不是因為分子間存在斥力，故B錯誤；C．顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，這間接反映了水分子運動的無規(guī)則性，故C錯誤；D．由于液體表面層內(nèi)的分子間距大于，分子之間作用力表現(xiàn)為引力，從而形成表面張力，故D正確。故選D。7．2022年3月23日，“天宮課堂”第二課開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站再次為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課，其中有一個實驗是王亞平在太空擰毛巾，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，晃動也不會掉。形成這種現(xiàn)象的原因，下列說法正確的是（

）A．在空間站水滴不受重力B．水和手發(fā)生浸潤現(xiàn)象C．水和手發(fā)生不浸潤現(xiàn)象D．在空間站中水的表面張力變大，使得水“粘”在手上【答案】B【解析】A．在空間站水滴仍受重力作用，只是重力用來提供向心力，處于失重狀態(tài)，故A錯誤；BC．由題意，擰出的水形成一層水膜，附著在手上，像手套一樣，說明液體水在手表面有擴展趨勢，說明水和手發(fā)生浸潤現(xiàn)象，故B正確，C錯誤；D．液體水在手表面有擴展趨勢，而不是收縮趨勢，故不是因為水的表面張力變大的緣故，故D錯誤。故選B。8．下面是教材中的四幅插圖，下列說法正確的是（

）A．圖甲是顯微鏡下三顆小炭粒的運動位置連線圖，連線表示小炭粒的運動軌跡B．圖乙是封閉在容器中的一定質(zhì)量的理想氣體，若溫度升高，其內(nèi)能一定增大C．圖丙是一定質(zhì)量的理想氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則T2<T1D．圖丁中一只水黽能停在水面上，主要是靠水對水黽的浮力作用【答案】B【解析】A．每隔一段時間把觀察到的炭粒的位置記錄下來，然后用直線把這些位置依次連接成折線，所以布朗運動圖像反映每隔一段時間固體微粒的位置，而不是運動軌跡，A錯誤；B．理想氣體不計分子勢能，所以溫度升高時，分子平均動能增大，則內(nèi)能一定增大，B正確；C．由理想氣體狀態(tài)方程可判斷，一定質(zhì)量的理想氣體，不同溫度下對應的等溫線是不同的，且越靠近原點等溫線所表示的溫度就越低，即T1<T2，但同一等溫線上氣體壓強與體積的乘積是不變的，C錯誤；D．水黽停在水面上的原因是水黽受到了水的表面張力的作用，D錯誤。故選B。9．固體和液體的性質(zhì)下列四幅圖所涉及的物理知識，論述正確的是（）A．圖甲說明可以通過是否存在固定的熔點來判斷固體是晶體或非晶體B．圖乙液晶顯示器是利用液晶光學性質(zhì)具有各向同性的特點制成的C．圖丙水黽可以在水面自由活動，說明其受到的浮力等于重力D．圖丁中的醬油與左邊材料不浸潤，與右邊材料浸潤【答案】A【解析】A．晶體和非晶體的最大區(qū)別是：是否有固定的熔點，因此可以通過是否存在固定的熔點來判斷固體是晶體或非晶體，故A正確；B．液晶顯示器是利用液晶光學性質(zhì)具有各向異性的特點制成的，故B錯誤；C．水黽可以在水面自由活動，是液體的表面張力造成的，與浮力無關，故C錯誤；D．醬油與左邊材料浸潤，與右邊材料不浸潤，故D錯誤。故選A。10．“白露暖秋色，月明清漏中”，描寫的是我國古代詩人對露珠的觀察和感悟，根據(jù)所學物理知識，下列對露珠形成主要原因的說法正確的是（??）A．液體表面層的分子比液體內(nèi)部稀疏，表面層的分子之間互相吸引B．液體表面層的分子比液體內(nèi)部密集，表面層的分子之間互相排斥C．液體表面層的分子比液體內(nèi)部稀疏，表面層的分子之間互相排斥D．液體表面層的分子比液體內(nèi)部密集，表面層的分子之間互相吸引【答案】A【解析】對于露珠，液體表面層分子分布比液體內(nèi)部稀疏，則分子引力大于分子斥力，分子間相互作用力表現(xiàn)為引力，即表面層的分子之間互相吸引。故選A。二、多選題11．下列四幅圖對應的說法中正確的有（）A．圖甲是玻璃管插入某液體中的情形，表明該液體能夠浸潤玻璃B．圖乙中玻璃管鋒利的斷口在燒熔后變鈍，原因是玻璃是非晶體，加熱后變成晶體C．圖丙中液體表面層的分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，這是液體表面張力形成的原因D．圖丁說明氣體速率分布隨溫度變化，且T1<T2【答案】ACD【解析】A．圖甲中液體在玻璃管中上升，說明該液體能夠浸潤玻璃，A正確；B．玻璃為非晶體，熔化再凝固仍為非晶體，熔化后液體的表面張力使玻璃管斷口變鈍，B錯誤；C．液體表面張力形成的原因是液體表面層的分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，表面層內(nèi)分子之間的作用力表現(xiàn)為引力效果，C正確；D．圖丁中溫度越高，分子熱運動越劇烈，各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比的最大值向速度大的方向遷移，可知T1<T2D正確。故選ACD。12．下列說法正確的是（）A．多晶體是由單晶體組合而成的，所以多晶體和單晶體都表現(xiàn)為各向異性B．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以液體表面存在表面張力C．理想氣體的溫度升高，壓強可能減小D．布朗運動說明液體（氣體）分子每時每刻都在做無規(guī)則運動【答案】BCD【解析】A．多晶體是由單晶體組合而成的，但多晶體表現(xiàn)為各向同性，單晶體表現(xiàn)為各向異性，選項A錯誤；B．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，所以液體表面存在表面張力，選項B正確；C．理想氣體的溫度升高，當氣體的體積增大時，壓強可能減小，選項C正確；D．布朗運動是固體小顆粒的無規(guī)則運動，但能說明液體分子每時每刻都在做無規(guī)則運動，選項D正確。故選BCD。13．在中國首次太空授課活動中，神舟十號航天員展示了失重環(huán)境下的物理現(xiàn)象，其中有一實驗是航天員擠出的水在空中形成水球。水球蘊涵著很多物理知識，下列說法正確的是（）A．水球中的水分子的直徑數(shù)量級為B．水的內(nèi)能比冰的內(nèi)能大C．擠出的水呈球形是水的表面張力作用的結果D．懸浮在水中的小顆粒做無規(guī)則運動，說明水分子間存在相互作用力【答案】BC【解析】A．分子直徑的數(shù)量級為，故A錯誤；B．質(zhì)量相同時，0℃水凝結成冰的過程要放出熱量，內(nèi)能減小，所以0℃水的內(nèi)能比0℃冰的內(nèi)能大，故B正確；C．液體的表面張力使液體表面積有收縮的趨勢，而同樣體積的物體，球體的表面積最小，水呈球形是水的表面張力作用的結果，故C正確；D．懸浮在水中的小顆粒做無規(guī)則運動，是由于小顆粒受到水分子碰撞導致受力不平衡，說明了水分子在做永不停息的無規(guī)則運動，故D錯誤。故選BC。14．關于固體、液體，下列說法正確的是（

）A．同種物質(zhì)可能以晶體