2-5液体(人教2019选择性必修第三册-)(解析版)

第二章气体、固体和液体第5节液体【核心素养目标】物理观念了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因.科学思维了解浸润和不浸润现象及毛细现象产生的原因.科学探究了解液晶的特点及其应用．科学态度与责任通过液体知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。知识点一液体的表面张力【情境导入】如图所示是液体表面附近分子分布的大致情况．请结合图片思考：(1)液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点？(2)小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗？答案(1)液体表面层内分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力．(2)不同．小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用．小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果．【知识梳理】1．表面层：液体表面跟气体接触的薄层．2．表面张力：(1)定义：在表面层，分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力．(2)方向：总是跟液体相切，且与分界面垂直．【重难诠释】1．液体表面张力的成因分析液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，该引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜．2．表面张力及其作用(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)．(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图所示．【典例精析】例1．(多选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有()A．水黾(一种昆虫)可以停在水面上B．叶面上的露珠呈球形C．滴入水中的红墨水很快散开D．悬浮在水中的花粉做无规则运动【答案】AB【解析】由于表面张力的存在，使得液体表面如同一张绷紧的橡皮膜，富有弹性且具有使液体收缩到最小的趋势，水黾可以停在水面上，叶面上的露珠呈球形都是由于存在表面张力造成的，故选项A、B正确；滴入水中的红墨水很快散开是扩散现象，悬浮在水中的花粉做无规则运动是由于水分子在做无规则运动造成的，选项C、D错误．知识点二浸润和不浸润【情境导入】(1)把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上一层水．为什么会出现上述不同的现象呢？(2)如图所示，在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤里的水分，你知道这是为什么吗？答案(1)水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃．(2)把地表土壤锄松，破坏了土壤表层的毛细管，地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉．【知识梳理】1．浸润和不浸润(1)浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象．(2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象．(3)当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体．反之，液体则不浸润固体．2．毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象．【重难诠释】1．浸润和不浸润的形成原因(1)附着层内分子受力情况液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引．(2)浸润的成因附着层内的分子受到固体分子的吸引比较强，造成液体分子在附着层的分布比液体内部更密集，在附着层里就出现液体分子间相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润现象，表现为液体浸润固体．(3)不浸润的成因附着层内的分子受到固体分子的吸引比较弱，造成液体分子在附着层的分布比液体内部更稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有收缩的趋势，形成不浸润现象．特别提醒浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)之间的，与这两种物质的性质都有关系，不能单说哪一种材料浸润或不浸润．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅．2．毛细现象的产生原因毛细现象的产生与液体的表面张力及浸润现象都有关系．如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低．【典例精析】例2．(多选)在做毛细现象实验时，我们可以看到的现象是()B．毛细管插入水银中，管内径越小，管内水银面升高的越高；管内径越粗，管内水银面升高的越低C．毛细管插入浸润的液体中时管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面降低D．毛细管插入跟它不浸润的液体中时管内液面上升，插入浸润的液体中时管内液面下降【答案】AC【解析】毛细管插入水中，管内径越小，管内水面升高的越高；管内径越粗，管内水面升高的越低，故选项A正确；将毛细管插入水银中，管内液面会下降，故选项B错误；毛细管插入浸润的液体中时管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面会降低，故选项C正确，D错误．知识点三液晶【情境导入】液晶是指液态晶体，这种说法对吗？答案这种说法不对，液晶不是晶体，只是在物理性质上与某些晶体相似，具有各向异性．【知识梳理】1．液晶：是介于固态和液态之间的一种物质状态．2．特点：(1)液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质．(2)具有光学各向异性．【重难诠释】1．液晶的特点(1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态，既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列．(2)液晶具有光学上的各向异性，液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质．2．液晶的微观结构构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状．3．液晶的应用(1)研究离子的渗透性．(2)液晶显示．【典例精析】例3．(多选)关于晶体、液晶、液体，下列说法正确的是()A．晶体和液晶的性质是完全相同的B．液晶就是液体，具有液体的所有性质C．液晶是介于晶体与液体之间的一种中间态D．液晶具有液体的流动性，具有晶体的各向异性【答案】CD【解析】晶体属于典型的固体，其分子排列呈一定的点阵结构，有规律，而液晶分子的结构是介于液态的杂乱与晶体的规律排列之间的，其像液体一样具有流动性，而在光学等物理性质上又与晶体相似，具有各向异性．针对训练一、单选题1．神舟十二号航天员刘伯明曾在太空中用毛笔写下“理想”二字。在太空舱内使用的毛笔、墨汁和纸张都是特制的，毛笔笔尖内部存在毛细管能够吸墨，笔尖与纸张接触时，墨汁就从笔尖转移到纸上。在太空舱内（）A．使用普通中性笔也能流畅书写 B．墨汁分子间不存在作用力C．墨汁不浸润毛笔笔尖 D．墨汁浸润纸张【答案】D【解析】A．由于太空中处于完全失重状态，使用普通中性笔不能流畅书写，故A错误；B．由于分子间相互作用不受重力影响，则墨汁分子间存在相互作用力，故B错误；CD．空间站仍能用毛笔的原理就是毛细现象，则墨汁浸润毛笔笔尖、浸润纸张，故C错误，D正确。故选D。2．下列说法中错误的是（）A．当液体与大气接触时，液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大B．清晨荷叶上的露珠呈球形是液体表面张力作用的结果C．一定质量的理想气体，温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小D．不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力【答案】D【解析】A．液体表面层的分子间距比液体内部分子间距要大，分子力表现为引力，故液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大，故A正确；B．液体表面层的分子分布比液体内部分子的分布要稀疏，故存在液体表面张力，荷叶上的露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故B正确；C．气体温度不变，压强减小，由玻意耳定律可知，体积V增大，气体的密度应减小，故C正确；D．不浸润现象说明固体分子对液体分子的吸引力小于液体分子之间的吸引力，故D错误。本题选错误的，故选D。3．将玻璃管和塑料管分别插入水中，管中液面如图所示，下列说法正确的是（）A．左边管子为塑料管B．右边液面是不浸润现象C．左边液面是因为水分子之间的斥力形成的D．右边液面是因为材料分子间的引力形成的【答案】B【解析】AB．根据液面的形状可以判断左边管子是浸润的，右边管子是不浸润的，所以左边管子为玻璃管，A错误，B正确；C．浸润是由于玻璃分子对水分子的吸引力大于水分子间的吸引力，液面为凹形，C错误；D．不浸润是由于玻璃分子对水分子的斥力大于水分子间的斥力，液面为凸形，D错误。故选B。4．达因值是液体表面张力系数，是液体表面相邻两部分之间单位长度内互相牵引的力。则1达因其值为（

）A．1×10－5N B．1×10－5N/m C．1×10－5N/m2 D．1×10－5N/m3【答案】B【解析】表面张力的单位在SI制中为牛顿/米（N/m），但仍常用达因/厘米（dyn/cm），而达因是力的单位，其为使质量是1克的物体产生1cm/s2的加速度的力，叫做1达因，缩写：dyn。由于1N=1kg×1m/s2=1×103g×1×100cm/s2=105dyn则1达因其值为1×10－5N/m。故选B。5．空间站是一种在近地轨道长时间运行、可供航天员工作和生活的载人航天器，其运行轨道可以近似为圆。如图甲为我国三名航天员站立在空间站内地板上的情景，图乙是航天员王亚平在空间站做的实验，下列说法正确的是（）A．空间站内的航天员处于平衡状态B．空间站内的航天员不能用拉力器锻炼肌肉力量C．空间站的加速度比地球同步卫星向心加速度小D．空间站内漂浮的水滴呈球形是因为水完全失重和水的表面张力共同造成的【答案】D【解析】A．空间站内的航天员处于完全失重状态，不是平衡状态，故A错误；B．拉力器的工作原理是弹簧的形变，与重力无关，所以依然能用拉力器锻炼肌肉力量，故B错误；C．因为空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，根据可知，空间站的加速度比地球同步卫星向心加速度大，故C错误；D．空间站内漂浮的水滴呈球形是因为水完全失重和水的表面张力共同造成的，故D正确。故选D。6．关于下列实验及现象的说法正确的是（）A．液晶的光学性质具有各向同性B．气体失去容器的约束就会散开，是因为分子间存在斥力C．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接反映了炭粒分子运动的无规则性D．由于液体表面层内的分子间距大于，从而形成表面张力【答案】D【解析】A．液晶的光学性质具有各向异性，故A错误；B．气体失去容器的约束就会散开，是因为气体分子之间的作用力非常小，不能使分子束缚在一起，并不是因为分子间存在斥力，故B错误；C．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接反映了水分子运动的无规则性，故C错误；D．由于液体表面层内的分子间距大于，分子之间作用力表现为引力，从而形成表面张力，故D正确。故选D。7．2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉。形成这种现象的原因，下列说法正确的是（

）A．在空间站水滴不受重力B．水和手发生浸润现象C．水和手发生不浸润现象D．在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上【答案】B【解析】A．在空间站水滴仍受重力作用，只是重力用来提供向心力，处于失重状态，故A错误；BC．由题意，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，说明液体水在手表面有扩展趋势，说明水和手发生浸润现象，故B正确，C错误；D．液体水在手表面有扩展趋势，而不是收缩趋势，故不是因为水的表面张力变大的缘故，故D错误。故选B。8．下面是教材中的四幅插图，下列说法正确的是（

）A．图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹B．图乙是封闭在容器中的一定质量的理想气体，若温度升高，其内能一定增大C．图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则T2<T1D．图丁中一只水黾能停在水面上，主要是靠水对水黾的浮力作用【答案】B【解析】A．每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，A错误；B．理想气体不计分子势能，所以温度升高时，分子平均动能增大，则内能一定增大，B正确；C．由理想气体状态方程可判断，一定质量的理想气体，不同温度下对应的等温线是不同的，且越靠近原点等温线所表示的温度就越低，即T1<T2，但同一等温线上气体压强与体积的乘积是不变的，C错误；D．水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，D错误。故选B。9．固体和液体的性质下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（）A．图甲说明可以通过是否存在固定的熔点来判断固体是晶体或非晶体B．图乙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的C．图丙水黾可以在水面自由活动，说明其受到的浮力等于重力D．图丁中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润【答案】A【解析】A．晶体和非晶体的最大区别是：是否有固定的熔点，因此可以通过是否存在固定的熔点来判断固体是晶体或非晶体，故A正确；B．液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故B错误；C．水黾可以在水面自由活动，是液体的表面张力造成的，与浮力无关，故C错误；D．酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故D错误。故选A。10．“白露暖秋色，月明清漏中”，描写的是我国古代诗人对露珠的观察和感悟，根据所学物理知识，下列对露珠形成主要原因的说法正确的是（  ）A．液体表面层的分子比液体内部稀疏，表面层的分子之间互相吸引B．液体表面层的分子比液体内部密集，表面层的分子之间互相排斥C．液体表面层的分子比液体内部稀疏，表面层的分子之间互相排斥D．液体表面层的分子比液体内部密集，表面层的分子之间互相吸引【答案】A【解析】对于露珠，液体表面层分子分布比液体内部稀疏，则分子引力大于分子斥力，分子间相互作用力表现为引力，即表面层的分子之间互相吸引。故选A。二、多选题11．下列四幅图对应的说法中正确的有（）A．图甲是玻璃管插入某液体中的情形，表明该液体能够浸润玻璃B．图乙中玻璃管锋利的断口在烧熔后变钝，原因是玻璃是非晶体，加热后变成晶体C．图丙中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，这是液体表面张力形成的原因D．图丁说明气体速率分布随温度变化，且T1<T2【答案】ACD【解析】A．图甲中液体在玻璃管中上升，说明该液体能够浸润玻璃，A正确；B．玻璃为非晶体，熔化再凝固仍为非晶体，熔化后液体的表面张力使玻璃管断口变钝，B错误；C．液体表面张力形成的原因是液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离，表面层内分子之间的作用力表现为引力效果，C正确；D．图丁中温度越高，分子热运动越剧烈，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移，可知T1<T2D正确。故选ACD。12．下列说法正确的是（）A．多晶体是由单晶体组合而成的，所以多晶体和单晶体都表现为各向异性B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力C．理想气体的温度升高，压强可能减小D．布朗运动说明液体（气体）分子每时每刻都在做无规则运动【答案】BCD【解析】A．多晶体是由单晶体组合而成的，但多晶体表现为各向同性，单晶体表现为各向异性，选项A错误；B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，选项B正确；C．理想气体的温度升高，当气体的体积增大时，压强可能减小，选项C正确；D．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，但能说明液体分子每时每刻都在做无规则运动，选项D正确。故选BCD。13．在中国首次太空授课活动中，神舟十号航天员展示了失重环境下的物理现象，其中有一实验是航天员挤出的水在空中形成水球。水球蕴涵着很多物理知识，下列说法正确的是（）A．水球中的水分子的直径数量级为B．水的内能比冰的内能大C．挤出的水呈球形是水的表面张力作用的结果D．悬浮在水中的小颗粒做无规则运动，说明水分子间存在相互作用力【答案】BC【解析】A．分子直径的数量级为，故A错误；B．质量相同时，0℃水凝结成冰的过程要放出热量，内能减小，所以0℃水的内能比0℃冰的内能大，故B正确；C．液体的表面张力使液体表面积有收缩的趋势，而同样体积的物体，球体的表面积最小，水呈球形是水的表面张力作用的结果，故C正确；D．悬浮在水中的小颗粒做无规则运动，是由于小颗粒受到水分子碰撞导致受力不平衡，说明了水分子在做永不停息的无规则运动，故D错误。故选BC。14．关于固体、液体，下列说法正确的是（

）A．同种物质可能以晶体