高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册液体练习题

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一、液体的表面张力
1．液体分子分布特点：由于蒸发现象，表面层分子的分布比液体内部稀疏，即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大。
2．分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力。
3．表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的膜。所以说表面张力是液体表面层分子力作用的结果。
4．表面张力的方向：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。
5．表面张力的作用：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1】关于液体表面张力的方向和大小，正确的说法是（ ）
A．表面张力的方向与液面垂直
B．表面张力的方向与液面相切，并垂直于分界线
C．表面张力的大小是跟分界线的长度无关
D．表面张力就本质上来说也是万有引力
【答案】B
【详解】AB．表面张力的方向与液面相切，并垂直于分界线，选项A错误，B正确；
C．液体表面张力的大小是跟分界线的长度成正比的，选项C错误；
D．表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的，不是万有引力，选项D错误。
故选B。
【针对训练1】关于表面张力，以下说法中正确的是（ ）
A．小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用
B．小木块能够浮在水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力与水的浮力平衡的结果
D．露珠表面的水分子之间的距离小于内部的水分子之间的距离
【答案】A
【详解】A．小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用，选项A正确；
B．小木块能够浮出水面是浮力与其重力平衡的结果，选项B错误；
C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力与水的表面张力平衡的结果，选项C错误；
D．露珠表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力，表面存在张力，选项D错误。
故选A。
二、浸润和不浸润、毛细现象、液晶
1．浸润和不浸润现象成因分析
(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：当固体分子对液体分子的吸引力大于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力，具有扩张的趋势，这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因：当固体分子对液体分子的吸引力小于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力，具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。
2．毛细现象
(1)两种表现：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降。
甲 乙
(2)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。如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为水的表面张力作用，液体会受到一向上的作用力，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一向下的力，因而管内液面比管外低。
3．液晶
液晶是介于液体与固体之间的一种中间态的物质，在特定方向上分子排列整齐，其物理性质表现为各向异性，另一方向上分子排列是杂乱的，具有液体的特征，所以晶体还具有流动性，但液晶并不是液体和晶体的混合物。
【例2】某同学将一个表面洁净、两端开口的细直玻璃管竖直插入不同液体中，他用放大镜观察，能看到的情景是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】A．图A中液体与玻璃管表现为不浸润，即附着层内分子间引力表现为引力，附着层有收缩的趋势，液体表面张力会对管中的液体形成向下的拉力，则管内的液面会稍微低于管外的液面高度，故A错误；
B．图B中的液体与玻璃管外部表现为不浸润，而在管内部表现为浸润，这是相互矛盾的，故B错误；
C．图C中液体与玻璃管表现为不浸润，即附着层内分子间引力表现为引力，附着层有收缩的趋势，液体表面张力会对管中的液体形成向下的拉力，则管内的液面会稍微低于管外的液面高度，故C正确；
D．图D中的液体与玻璃管表现为浸润，即附着层内分子间引力表现为斥力，附着层有扩展的趋势，此时液体表面张力会对管中的液体形成一个向上的拉力，则管内的液面会稍微高于管外的液面高度，故D错误。
故选C。
【针对训练2】规范佩戴医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一、合格的医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是（ ）
A．图片中的口罩为不合格产品
B．图片中水滴形状的成因与液体表面张力有关
C．图片中水滴与口罩间附着层内水分子比水滴内部分子密集
D．该材料对所有的液体都是不浸润的
【答案】B
【详解】A．根据题意合格的一次性医用防护口罩内则所用材料对水都是不浸润的，如图所示水没有浸润到口罩内侧，所以照片中的口罩一定为合格产品，故A错误；
BC．如图所示，小水滴为球形是由于液体表面张力造成的，照片中附着层内分子比水的内部稀疏，表面张力具有使液体表面绷紧即减小表面积的作用，故B正确，C错误；
D．浸润与不浸润现象是相对的，所以该材料对所有的液体都是不浸润的，故D错误。
故选B。
【巩固提升】
1．下列说法正确的是（ ）
A．竹筏漂浮在水面上，是分子表面张力作用的结果
B．液体表面层的分子比液体内部的分子有更小的分子势能
C．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线是浸润物体
D．布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是因为水对伞面不浸润
【答案】C
【详解】A．竹筏漂浮在水面上，是因为水对竹筏浮力等于竹筏的重力，故A错误；
B．体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子表现为引力，分子势能随着分子距离的增大而增大，所以液体表面层的分子有更大的分子势能，故B错误；
C．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润，汗水可以通过棉线衣服蒸发出去，故C正确；
D．布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是由于表面张力的作用，故D错误。
故选C。
2．关于液体的表面张力，下列说法正确的是（ ）
A．液体表面层的分子间的距离比较大
B．表面张力的产生，是由于表面层中分子间的引力大于斥力
C．表面张力的方向与液面相切，与分界线相平行
D．叶面上的露珠呈球形，是表面张力使液体表面收缩的结果
【答案】ABD
【详解】A．液体表面层的分子间的距离比较大，A正确；
B．表面张力的产生，是由于表面层中分子间的引力大于斥力，B正确；
C．表面张力的方向与液面相切，与分界线相垂直，C错误；
D．叶面上的露珠呈球形，是表面张力使液体表面收缩的结果。D正确。
故选ABD。
3．下列说法正确的是（ ）
A．蜻蜓能停在水面上，是由于水表面存在表面张力
B．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，这是因为水能浸润油脂
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类有关，和毛细管的材质无关
【答案】AC
【详解】A．蜻蜓能停在水面上，这是由于水表面存在表面张力的缘故，故A正确；
B．由于油脂将水及玻璃隔开，而水与油脂是不浸润的，故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，故B错误；
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴处于完全失重状态，故水滴由于表面张力的原因而呈球形，故C正确；
D．由于不同物质之间的分子作用力性质不同，可能是引力也可能是斥力，故有毛细管中的液面有的升高，有的降低，与液体的种类和毛细管的材质有关，故D错误。
故选AC。
4．天宫二号太空授课引人注目，航天员们通过实验，展示了失重环境下许多神奇现象，其中的“液桥”现象，让我们认识了表面张力的魅力，下面关于表面张力的说法正确的是（ ）
A．表面张力是液体内部分子间作用力引起的
B．表面张力能让液面具有收缩趋势，在太空失重环境下，液滴呈球形
C．表面张力方向与液体表面垂直且向上
D．表面张力是由于液体表层分子间距离小于液体内部分子间距离，且小于分子平衡距离，表层液体分子作用力表现为斥力而产生
【答案】B
【详解】AD．表面张力是由于液体表层分子间距离大于液体内部分子间距离，且大于分子平衡距离，表层液体分子作用力表现为引力而产生的，AD错误；
B．表面张力能让液面具有收缩趋势，在太空失重环境下，液滴呈球形，B正确；
C．表面张力方向与液体表面垂直且向下，C错误。
故选B。
5．某种液体分别滴在甲乙两种材料表面时状况如图，若在在轨运行的空间站中有用乙材料制成的密闭容器，内置一定量的此种液体，则容器内液体（图中阴影区域）的分布情况可能是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】容器与液体所受重力均提供容器与液体做匀速圆周运动的向心力。液体仅受表面张力的作用，使其自由表面收缩到最小状态，液体的自由表面呈球形；由图可知液体对于乙材料是不浸润的，容器内液体的分布情况可能是B图中的情况。
故选B。
6．关于液体，下列说法不正确的是（ ）
A．液体表面张力是液体表面层分子之间的相互作用力，表面张力的方向与液面垂直
B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力
C．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
D．毛细管插入跟它浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面下降
【答案】A
【详解】A．液体表面张力是液体表面层分子之间的相互作用力，表面张力的方向沿液面的切线方向，选项A错误；
B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力，选项B正确；
C．浸润现象中，附着层里的分子比液体内部密集，附着层里分子间表现出排斥力；不浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏，附着层里分子间表现出吸引力，故C正确；
D．毛细管插入跟它浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面下降，选项D正确。此题选择不正确的选项，故选A。
7．2021年12月9日，我国航天员在空间站成功进行了太空授课。实验时宇航员从注射器中挤出一滴水，水滴在空中形状是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】空间站中水滴处于完全失重状态，则在水的表面张力作用下，水滴在空中应该呈现球形。
故选A。
8．下列说法正确的是（ ）
A．液晶是一种晶体
B．所有的晶体都表现为各向异性
C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间的平均距离小于r0
D．毛细管越细，产生的毛细现象就越显著
【答案】D
【详解】A．液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质，液晶分子的空间排列是不稳定的，但具有各向异性，故A错误；
B．只有单晶体才表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，故B错误；
C．在液体表面层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离r＞r0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势。故C错误；
D．毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润的液体在细管中下降的现象，内径越细现象越明显，故D正确。
故选D。
9．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（ ）
A． B． C．D．
【答案】D
【详解】AC．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，浸润液体在毛细管内下降的高度越大，故AC错误；
BD．水对玻璃是浸润液体，浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较大，液体分子间距较小，分子相互作用表现为斥力，液面呈现扩散的趋势，即在毛细管内上升，而且毛细管越细，浸润液体在毛细管内上升的高度越大，故D正确，B错误。
故选D。
10．把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】AC
【详解】管径很细的管子叫做毛细管。将毛细管插入液体内时，管内、外液面会产生高度差。如果液体浸润管壁，管内液面高于管外液面；如果液体不浸润管壁，管内液面低于管外液面，这种现象叫毛细现象。
AD．水浸润管壁，故要高于水平液面，D错误A正确；
BC．水银不浸润器壁，故液面要低于水平面，B错误C正确。
故选AC。