高二物理 液体 典型例题

1、液体典型例题 【例1】把一根缝衣针小心地放在水面上，可以把水面压弯而不沉没，为什么？【分析】根据液面被压弯后对缝衣针产生的力的特点即可解释【答】当针放在水面上把水面压弯时，仍处于水的表面层以上，就好像放在弹性薄膜上一样作用在针上的力有：（1）重力G、竖直向下（2）水面的托力N由于水面的表面张力使被压弯的水面收缩，有使它力图恢复原来的水平状态的趋势，压弯处水面产生的表面张力方向如图所示，使弯曲液面对针产生竖直向上的托力（3）水面压弯后水产生的静压力F结果，缝衣针就在重力、水面托力、水的静压力的共同作用下处于平衡状态，所以可以不致沉没【说明】（1）由于缝衣针常与手指接触，使针的表面附有一层油脂，可

2、以不被水浸润，所以仍能处于水的表面层以上如果用酒精棉花把缝衣针洗擦干净后小心地用镊子夹放在水面上，由于针的表面层已不再有油脂，会被水浸润，缝衣针就会沉没下去了（2）不能认为针的重力被液体的表面张力相平衡因为表面张力是液面各部分之间的相互作用力，并不作用在针上（3）由于钢针很细，置于水面上形成的水面高度差很小，因此产生的静压力很小可忽略不计。【例2】网孔较小的筛子里盛有少量的水时，水不会从网孔中流出试解释这一现象【解】网孔较小的筛子里盛有少量水时，在每个网孔下面都有微微凸出的水滴（如图1所示）如果将凸出网孔的水滴从靠近根部的地方分隔为上下两部分，那么在它们的分界线处，下部水滴表面要受到上部水滴根

3、部表面的表面张力f的作用（如图2所示）由于表面张力f的竖直分力可与下部水滴的重量保持平衡，所以水才不会从筛子的网孔中流出【例3】如图1所示，如果用一根细玻璃管将两个半径大小不同的肥皂泡连通起来，那么这两个肥皂泡的大小将如何变化？【解】在肥皂泡的表面上，各部分液面间的表面张力是跟液面相切的，若取单位面积表面作分析可知，作用于单位面积表面边界上的表面张力f的合力F，将使这一表面对泡内的气体产生一附加压力，从而形成附加压强（如图2所示），球形肥皂泡的半径越小，表面的曲率越大，每单位面积表面边界上表面张力f的台力F越大，即单位面积表面产生的附加压力越大，因而肥皂泡表面对泡内气体的附加压强也就越大由此可

4、知，对半径较小的肥皂泡来说，泡内的气体将被压入到半径较大的肥皂泡中去，从而变得越来越小，直至消失半径较大的肥皂泡则随着气体被压入而逐渐变大【例4】如图，把橄榄油滴入水和酒精的混合液里，当混合液的密度与橄榄油密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中，为什么？【分析】根据油滴的受力情况和表面层的特点即可解释【答】滴入混合液中的油滴，受到竖直向下的重力和液体对它竖直向上的浮力作用由于油的密度与液体的密度相同，使得油滴好像处于失重状态油滴在表面张力的作用力，收缩液面有使液面尽量减小的趋势因为在同体积的几何体中，球表面的面积最小，所以油滴在表面张力作用下收缩成球状悬浮在混合液内【说明】表面张力的大小与

5、液面边界线长度（设为L）成正比，可以表示为：f=L式中称为表面张力系数，它表示液面单位长度的边界线上所受的表面张力的大小的大小与液体性质、温度以及液体内是否有杂质有关温度升高时，液体的表面张力系数减小实验中用烧热的针容易刺破液膜，就是这个道理通常情况下，液体内含有杂质时的表面张力系数也会减小【例5】在宇宙飞船中放一个盛有液体的容器，将会出现什么现象？【分析】应分液体浸润容器和不浸润容器两情况，根据物体处于失重状态，在分子力作用下的表现加以讨论【答】当液体浸润容器时，附着层内分子较液体内部分子分布密时，分子斥力占优势，使液面沿器壁扩展，由于盛有液体的容器置于宇宙飞船中，处于失重状态，液体重力为零

6、。在表面张力的作用下，液体会不断地沿着器壁上升，直至全部流失。当液体不浸润容器时，附着层内分子较液体内部分子分布稀时，分子引力占优势，具有收缩趋势，而液体又处于失重状态，所以它不再粘附在器壁上，整个附着层变成表面层，使液体收缩成一个球形液滴【说明】在内径较小的容器里，浸润液体形成凹弯月面，不浸润液体形成凸弯月面观察液面的位置时，浸润液体以凹弯月面底部为准；不浸润液体以凸弯月面顶部为准如图所示【例6】在表面张力的作用下，水沿毛细管上升后，水的温度将 A升高 B降低 C不变 D上述三情况都可能【分析】水沿毛细管上升后，这部分水的势能增加由于整个系统没有从外界吸收能量，因此，这部分水增加的势能只能由

7、水的内能转化而来所以，水沿毛细管上升的过程中，水温将稍微下降【说明】本题如不从能的转化和守恒上考虑，会觉得很棘手由于在毛细管中的水的势能增加量很小，所以水温的变化也极为微小【例7】将一充满水银的细管气压计下端浸在水银容器中，其读数为p0=0.950105Pa试求：（1）水银柱的高度；（2）考虑到毛细现象后，试问真实大气压强为多大？已知细管直径d=2.0mm，接触角=，水银的表面张力系数=0.490Nm（3）若允许测量的相对误差为0.1，则管径所能允许的最小值dmin是多少？【分析】若不考虑毛细现象，水银柱所产生的压强就等于大气压强。若考虑毛细现象，由于水银与玻璃相互间不浸润，水银柱的高度比没有

8、毛细现象时有所降低。所降低的那部分水银柱的重力等于水银的表面张力。【解：】（1）由于gh=p0，所以（2）水银与玻璃相互间不浸润，所以考虑到毛细现象的作用，水银柱的高度比没有毛细现象时有所降低，故真实的大气压强为答：水银柱的高度是0.712m；真实大气压强应是0.960105Pa；为使0.1，细管半径不得小于1.04cm【例8】*以下说法正确的是 A玻璃是晶体，它有规则的几何形状B单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质C荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果。D形成液体表面张力的原因是由于液体表现层的分子分布比内部稀疏【分析】由单晶体、多晶体、非晶体的主要区别可知，加工后的玻璃有规则的几何外形，但物理性质各向同性，且没有溶点，故选项A错误；多晶体由于