高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体5 液体导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体5 液体导学案，共11页。


一、液体的表面张力
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：总是跟液面相切，且与分界面垂直．
二、浸润和不浸润
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．
三、液晶
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．
1．判断下列说法的正误．
(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势，是分子力的宏观表现．( √ )
(2)水对所有固体都浸润．( × )
(3)毛细管插入水中，管的内径越大，管内水面升高的越高．( × )
(4)液晶是液体和晶体的混合物．( × )
2．要增强雨伞的防水作用，伞面可选择对水是________(选填“浸润”或“不浸润”)的布料；布料经纬线间空隙很小，小水珠落在伞面上由于________的作用，不能透过空隙．
答案 不浸润 表面张力
一、液体的表面张力
导学探究
如图1所示是液体表面附近分子分布的大致情况．
图1
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．
知识深化
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2所示．
图2
(2021·江苏徐州高二期中)关于液体的表面张力，下列说法正确的是( )
A．表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面垂直
B．表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力
C．由于液体表面有收缩的趋势，故液体表面的分子间不存在斥力
D．有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故
答案 D
解析 表面张力产生在液体表面层，它的方向与液体表面相切，而非与液面垂直，故A错误；表面张力是液体表面层分子间的相互作用，而不是液体各部分间的相互作用，故B错误； 液体表面的分子之间引力和斥力同时存在，故C错误；有些小昆虫能在水面自由行走是因为液体表面张力与小昆虫的重力平衡，故D正确．
(2021·江苏扬州高二期中)以下现象中，与表面张力无关的是( )
A．处于完全失重状态的水银滴呈球形
B．某些小型昆虫可以在水面上行走
C．玻璃管的裂口在火焰上烧熔，它的尖端会变钝
D．湿的衣服很难脱下来
答案 D
解析 处于完全失重状态下的水银在表面张力的作用下，其表面被绷紧，表面积也将趋于最小，最终呈球形，故A不符合题意；水在表面张力的作用下形成了一成水膜，当昆虫重力很小时，这层水膜可以支撑昆虫行走，故B不符合题意；玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，由固态变为液态，在表面张力的作用下会趋于球形，所以尖端会变钝，故C不符合题意；湿的衣服很难脱下来，是由于衣服变湿后与身体之间的附着力增大的缘故，与表面张力无关，故D符合题意．
二、浸润和不浸润
导学探究
(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3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？
图3
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．
知识深化
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
当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体．
(3)不浸润的成因
当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体．
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
毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系．
如图4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．
图4
(2021·江苏高三专题练习)下列对浸润与不浸润现象的认识正确的是( )
A．水是浸润液体，水银是不浸润液体
B．浸润现象中，附着层里分子比液体内部稀疏
C．不浸润现象中，附着层里的分子受到固体分子的吸引较液体内部分子的吸引强
D．不浸润现象中，附着层里分子间表现出吸引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出排斥力
答案 D
解析 一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质均有关，不能说哪种液体是浸润液体或不浸润液体，A错误；在浸润现象中，附着层内分子受到固体分子吸引力较液体内部分子吸引力大，分子分布比液体内部更密，因而在附着层里液体分子表现出相互排斥的力，附着层有扩展的趋势，B、C错误，D正确．
(2021·山东临沂高二月考)中国最早的农学论文《吕氏春秋·任地》论述到：“人耨必以旱，使地肥而土缓”．农谚“锄板底下有水”、“锄头自有三寸泽”．这都是对松土保墒功能的生动总结．关于农业生产中的松土保墒环节蕴含的科学原理，下列说法正确的是( )
A．松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，保存水分
B．松土是为了让土壤里的毛细管变得更细，保护土壤里的水分
C．松土保墒利用了浸润液体在细管中下降，不浸润液体在细管中上升的科学原理
D．松土除了保墒、刈草外，还可促进蒸发、降低地温；“多锄地发暖”这句农谚没有科学道理
答案 A
解析 松土是把地面的土壤锄松，目的是破坏这些土壤里的毛细管，防止发生浸润现象，可有效减少水分蒸发，保存水分，B、C错误，A正确；松土除了保墒、刈草外，还减少土壤下水分蒸发，提高地温，D错误．
三、液晶
导学探究
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．
知识深化
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．液晶的应用
(1)研究离子的渗透性．
(2)液晶显示．
(2020·江苏省海门中学高三月考)关于液晶，下列说法中正确的是( )
A．液晶是液体和晶体的混合物
B．所有物质都具有液晶态
C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，本身能够发光
D．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
答案 D
解析 液晶并不是指液体和晶体的混合物，是一种特殊的物质，A错误；液晶具有液体的流动性，但不是所有物质都具有液晶态，B错误；液晶本身不能发光，C错误；液晶既像液体一样可以流动，又具有晶体各向异性的特性，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，D正确．
1．(液体的表面张力)下列的哪些现象中，不是由表面张力引起的( )
A．小缝衣针漂浮在水面上
B．小木船漂浮在水面上
C．荷叶上的小水珠成球形
D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流出来
答案 B
解析 因为液体表面张力的存在，缝衣针漂在水面上，故A错误；木船漂浮在水面是由于水的浮力，不是由表面张力引起的，故B正确；荷叶上的水珠存在表面张力，它表面的水分子表现为引力，从而使它收缩成一个球形，与表面张力有关，故C错误；液体存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，故慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高于杯口，水仍不会流出，故D错误．
2.(液体的表面张力)(2021·江苏省如皋中学高二月考)如图5所示，把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松弛状态．将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的．用烧热的针刺破a侧的薄膜，观察到棉线的形状为( )
图5
答案 D
解析 先把棉线系在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜．膜中分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，所以产生收缩效果；用烧热的针刺破a侧的薄膜，b中的水膜能使b的面积最小，故选D.
3．(浸润、不浸润及毛细现象)水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将发生上升或下降现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水或水银中，液柱如图所示，其中正确的现象应是( )
答案 D
解析 水银对玻璃是不浸润液体，不浸润液体在毛细管内附着层液体的分子密度较小，液体分子间距较大(大于r0)，此时附着层内的分子相互作用表现为引力，液面呈现收缩的趋势，即液面下降，故不浸润液体在毛细管内下降，而且毛细管越细，不浸润液体在毛细管内下降的高度越大，故A、C错误；水对玻璃是浸润液体，浸润液体在毛细管内上升，而且毛细管越细，浸润液体在毛细管内上升的高度越大，故B错误，D正确．
4．(液晶)(2020·江苏省南通一中高二期中)下列关于液晶的说法中正确的是( )
A．液晶在电压作用下的光学性质不会改变
B．液晶的状态不会受温度的影响
C．液晶和液体没有区别
D．在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向
答案 D
解析 液晶具有各向异性，温度、压力、电磁作用可以改变液晶的光学性质，故A、B错误；液晶是晶体的一种，与液体有本质的不同，选项C错误；在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向，选项D正确.
考点一 液体的表面张力
1．关于液体的表面张力，下列说法正确的是( )
A．在液体的表面层里，分子比较稀疏，分子间只有引力没有斥力
B．在液体的表面层里，分子比较密集，分子间只有斥力没有引力
C．液体的表面层中斥力大于引力，使得液体的表面收缩到最小，所以露珠呈球形
D．液体的表面层中引力大于斥力，使得液体的表面收缩到最小，所以露珠呈球形
答案 D
解析 与气体接触的液体表面分子比较稀疏，分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，A、B错误；但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，所以露珠呈球形，C错误，D正确．
2.(2020·江苏南通高二期末)我国宇航员王亚平在“天宫一号”空间实验室里完成了一个水球实验，用细金属环从水里取出一个水膜，不断向水膜上注水，水膜逐渐变成一个水球，如图1所示．此实验中( )
图1
A．水球受到的重力为零
B．水球表面分子间的作用力为零
C．水球的形成与液体的表面张力有关
D．宇航员经水球表面反射成倒立的像
答案 C
解析 水球仍受到地球的吸引力作用，即受到的重力不为零，A错误；水球表面分子间有表面张力作用，则其作用力不为零，B错误；水球的形成与液体的表面张力有关，C正确；宇航员经水球折射后成倒立的像，D错误．
3.(2021·江苏常州高二期中)由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是呈球形．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图2所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中( )
图2
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
答案 D
解析 在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力；当r＝r0时，F引＝F斥，分子力F＝0，分子势能最小，故c点为分子间作用力为零的点，即c点表示平衡位置，表现为引力的位置只能为d点．故选D.
4．如图3所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分的肥皂膜刺破，线的形状将变成下列选项图中的( )
图3
答案 C
解析 由于液体表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，故C正确．
考点二 浸润、不浸润及毛细现象
5．(2020·山东日照高二期中)浸润现象和不浸润现象在日常生活中是常见的，下列判断正确的是( )
A．水银滴在玻璃上呈球形，说明水银是不浸润液体
B．细管中液面边缘部分的表面张力使管中的液体向上运动，形成毛细现象
C．容器中的液体与器壁接触的位置如果向下凹，是一种不浸润现象
D．附着层内分子间的距离大于液体内部分子间的距离，液体与固体间就表现为浸润
答案 B
解析 浸润与不浸润是相对的，水银对玻璃不是浸润液体，对铅是浸润液体，故A错误；细管中液面边缘部分的表面张力使管中的液体向上运动，形成毛细现象，故B正确；在玻璃试管中，如果液体能够浸润器壁，液面呈凹形，故C错误；附着层内分子间的距离大于液体内部分子间的距离时，分子间表现为引力，使液体表面收缩，液体与固体之间表现为不浸润，故D错误．
6．(2021·贵州铜仁高二期中)下列说法不正确的是( )
A．浸润液体在细管里能上升
B．不浸润液体在细管里能下降
C．在建筑房屋时，在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸，这是为了增加毛细现象，使地下水容易上升
D．农田里如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤锄松，以减少毛细现象的发生
答案 C
解析 浸润液体附着层分子间距较小，表现为斥力，所以浸润液体在细管里能上升，而不浸润液体附着层分子间距较大，表现为引力，所以不浸润液体在细管里能下降，A、B正确；在建筑房屋时，在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸，是因为水对油和沥青不浸润，会阻止毛细现象，阻止地下水上升，C错误；土壤里有很多的毛细管，地下水可以沿着它们上升到地面，如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤锄松，破坏这些毛细管，以减小毛细现象的发生，D正确．
7．(2021·陕西西安高二期末)关于浸润和不浸润及毛细现象，下列说法中正确的是( )
A．如果固体分子对液体分子的引力较弱，就会形成浸润现象
B．在内径小的容器里，如果液体能浸润容器壁，则液面成凹形，且液体在容器内上升
C．自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了，这是毛细现象
D．两端开口、内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中，管内水柱高度相同
答案 B
解析 固体分子对液体分子的引力大于液体分子间引力时，才会形成浸润现象，故A错误；在玻璃试管中，如果液体能够浸润器壁，液面呈凹形，且液体在容器内上升，故B正确；自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了，这是大气压的作用，选项C错误．由于细玻璃管的内径不同，竖直插入水中时，管内水柱高度不同，故D错误．
考点三 液晶
8．关于液晶，下列说法正确的是( )
A．液晶是晶体
B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定
C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D．所有物质在一定条件下都能成为液晶
答案 B
解析 液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，不是晶体，液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定，液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，但液晶本身不发光，并不是所有物质都能成为液晶，故选B.
9．下列关于液晶的说法中正确的是( )
A．液晶的分子排列与固态相同
B．液晶的分子排列与液态相同
C．液晶的物理性质在外界的影响下很容易发生改变
D．液晶具有光学各向同性
答案 C
解析 液晶是介于固态和液态之间的中间态，其分子排列介于二者之间，并且排列是不稳定的，容易在外界影响下发生改变，液晶具有光学各向异性，故A、B、D错误，C正确．
10．对下列现象的分析正确的是( )
A．生产雨伞时，应选择容易被水浸润的伞布，以便更好地防水
B．夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，防止水分蒸发
C．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力
D．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
答案 B
解析 生产雨伞时，应选择不容易被水浸润的伞布，以便更好地防水，故A错误；夏季天旱时，给庄稼松土是为了破坏土壤中的毛细管，可防止水分蒸发，故B正确；当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于大气压的缘故，故C错误；水对油脂表面是不浸润的，所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的，故D错误．
11．(2021·江苏省邗江中学高二期中)关于固体和液体，下列说法正确的是( )
A．毛细现象仅是指液体在细管中上升的现象
B．晶体和非晶体在熔化过程中都吸收热量，温度不变
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力
答案 D
解析 毛细现象是指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，故A错误；晶体和非晶体在熔化过程中都吸收热量，而非晶体在熔化过程中温度逐渐升高，故B错误；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C错误；液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，液体表面存在张力，故D正确．
12．(2020·临沂市第一中学高二月考)在密闭的容器内，放置一定量的液体，如图4a所示，若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况应是( )
图4
A．仍然如图a所示 B．只能如图b所示
C．可能如图d或e所示 D．可能如图b或c所示
答案 D
13．(2020·广州市培正中学高二月考)关于图5四幅图中现象的分析，下列说法正确的是( )
图5
A．甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果
B．乙图中将棉线圈中肥皂膜Q刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果
C．丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不是毛细现象
D．丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是一种浸润现象
答案 B
解析 因为液体表面张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如，故A错误；将棉线圈中肥皂膜Q刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故B正确；毛细管中，浸润液体呈凹液面且高于管外液面，不浸润液体呈凸液面且低于管外液面，都属于毛细现象，故C错误；玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是表面张力的原因，不是浸润现象，故D错误．