高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册5 液体优秀复习练习题

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【学习目标】
物理观念：知道表面张力的概念和实验现象，并能解释相关的自然现象。
科学思维：理解液体的微观结构，能解释表面张力产生的原因。
科学探究：掌握探究表面张力的实验，学会与他人交流合作，提高动手能力和观察探究能力。
科学态度与责任：通过对自然现象的分析，体验科学规律的应用价值，培养探索科学的兴趣。
【学习重难点】
重点：理解液体的微观结构，能解释表面张力产生的原因。
难点：知道表面张力的概念和实验现象，并能解释相关的自然现象。
【知识回顾】
晶体和非晶体的区别
【自主预习】
一 液体的表面张力
1．表面层
(1)液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。
(2)在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为________；在表面层，分子比较________，分子间距离r略大于r0，分子间的作用力表现为________。
2．表面张力
如果在液体表面任意画一条分界线，线两侧的液体之间的作用力的方向总是跟液面________，且与分界线________。这种力________，叫作液体的表面张力。表面张力使液体表面有________的趋势。
二 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，这种现象叫作浸润。
2．不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。
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。
4．一种液体是否浸润某种固体，与________都有关系。
5．毛细现象：浸润液体在细管中________的现象，以及不浸润液体在细管中________的现象，称为毛细现象。
三 液晶
1．液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的________，又在一定程度上具有晶体分子的________的性质。
2．有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的________范围具有液晶态。
3．分子取向排列的液晶具有________。
4．液晶的研究在________中也有应用。
【课堂探究】
【新课导入】
在杯子中盛满清水。将曲别针一枚一枚依次放入杯中，比一比看谁放入的曲别针数量最多，而杯中的水不会溢出。你能解释这一现象吗?
【新课教学】
（一）液体的表面张力
叶面上的露珠、玻璃板上的小水银滴，总是球形；一些昆虫可以停在水面上……你知道这是为什么吗？
有的同学说昆虫在水面上是因为浮力，先来看个实验：一根针可以停在水面上，把针拿出来，如果是浮力针就会湿润。看到的是不湿润所以不是浮力。
课本实验
实验一：在铁环上栓一个棉线，进入肥皂水中再拿出来 铁环上就会附上一层肥皂水薄膜。要注意此时的棉线是松弛的，接着等用针刺破棉线上面的薄膜。（动图展示实验过程）
现象：细棉线被拉直了。
结论：液体表面有收缩的趋势。
实验二：把一个棉线图系在铁丝环上，使环上布满肥皂液的薄膜，这时膜上的棉线圈仍是松弛的(图9.2-4甲)。用烧热的针刺破棉图里的薄膜，观察棉线圈外的薄膜和棉线圈发生的变化。（动图展示实验过程）
现象：是棉线圈被拉紧了。
结论：液体表面有收缩的趋势。
问题：为什么液面有收缩的趋势？
展示液体表面微观示意图。
介绍表面分层结构。液体表面上的分子由于和空气相接触，分子间距离明显大于液体内部的分子。
展示分子力曲线图。当分子间距离小于平衡位置的距离，分子间表现出斥力，反之表现出引力。
回到液体表面，表面层的分子间距恰好略大于平衡位置的距离，分子间表现为引力，它存在于液体表面的各个方向，使液体表面绷紧，看起来近似球形。即
作用效果：使液面收缩绷紧，使其收缩到表面积最小。
如果在液体表面任意画一条线MN，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面紧。于是咱们把这个力称做液体的表面张力。
表面张力：液面各部分间的相互吸引力。
液体表面张力的作用点：在液面断裂处或边缘。
方向:沿着液面。
思考与讨论
还记得《普通高中教科书物理必修第一册》中展示的"太空授课"画面吗?在空间站里，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗?
分析：因为在体积相同的情况下，球形的表面积最小。质量小则重力小，其形状越接近球形，因为重力的作用会使液滴变得有点扁平。
回到我们最初的问题：水黾可以停在水面上，是因为液体表面张力吗？
表面张力的作用是使液体表面形成一层薄膜，薄膜有收缩的趋势，液面对昆虫的作用其实是液体表面张力作用的结果。同理水杯的水没有溢出。
问题的提出：液体的表面张力，它是液体表面与空气相接触时产生的现象。但如果换成液体表面与固体接触，又会有啥现象呢？
小试牛刀
【例题】1、关于液体的表面张力，下列说法正确的是( )
A.液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D.液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现
【例题】2.下列关于液体表面张力的说法中正确的是( )
A.表面张力的作用是使液体表面伸张
B.表面张力的作用是使液体表面绷紧
C.有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故
D.用滴管滴液滴，滴的液滴总近似成球形，这是由于表面张力的缘故
（二）浸润和不浸润
演示实验
分列向一块洁净的璃板上和一块涂的璃上滴一滴水，慢慢抬起成璃板的一端使它们倾斜。你看到了什么现象?
分析：在洁净的玻璃片上滴一滴水，这滴水会逐渐散开，附着在玻璃片上，变成一个薄层。类似的，把玻璃片浸入水中后取出，也会看到表面有一层水。
但如果换成石蜡，水就不会附着在石蜡片上，而是滚来滚去。类似的，把石蜡浸入水后取出，上面感受不到一点点来自水银的思念。这就和我们常见的荷叶上的水珠类似，荷叶不会有水迹。
①浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体表面。
以上玻璃的这种现象叫做浸润。对玻璃来说，水就是浸润液体，所以咱可以说水能浸润玻璃。
②不浸润：一种液体不会润湿某种固体也不会附着在固体表面。
石蜡和水的这种现象呢就叫做不浸润，所以说水不浸润石蜡。
③浸润和不浸润是一组相对的概念
对于同种液体也不是啥固体都能浸润，一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关。比如水可以浸润玻璃，但不浸润石蜡。再比如水银不浸润玻璃，但能浸润玻璃。一般来说，化学性质相近的液体和固体之间可以浸润。而性质相差较大的就不浸润。
④浸润和不浸润的区别
玻璃试管中的水就会进润湿管壁是附近的水面向上延伸，那么液体表面整体看起来是像下凹的。玻璃试管中的水银，它不浸润试管壁附近的液体叫向下缩，所以液体表面整体看起来是凸起的。
实验
将内径不同、两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水中，观察细玻璃管中液面的高度;再将另一组内径不同、两端开口的塑料笔芯竖直插入水中，观察笔芯中液面的高度。
实验结果表明，洁净细玻璃管内的液面比水面高;塑料笔芯内的液面比水面低。管的内径越小，上述现象就越明显。
小试牛刀
【例题】1、关于液体的表面张力，下列说法正确的是( )
A.液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D.液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现
2.下列关于液体表面张力的说法中正确的是( )
A.表面张力的作用是使液体表面伸张
B.表面张力的作用是使液体表面绷紧
C.有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故
D.用滴管滴液滴，滴的液滴总近似成球形，这是由于表面张力的缘故
（三）毛细现象
（1）毛细现象的概念
因为水浸润玻璃而水银不浸润玻璃，于是把这种
浸润液体在细管中上升以及不浸润液体在细管中下降的现象称为毛细现象。能发生毛细现象的细管，叫毛细管。
（2）毛细现象的应用
土壤中也有很多毛细管儿，地下的水分可以沿着他们上升到地表，当农民伯伯想要保存地上的水分来给植物的根吸收时，就会把地面的土壤疏松，破坏土壤中的毛细管儿。反过来，当需要把地下的水分引上来时，不仅要保护这些毛细管，还要把他们变得更细，所以此时就要用碾子压紧土壤，增强毛细管儿的效果。
小试牛刀
【例题】1、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和水银中，液柱如图所示，其中正确的现象应是( )

A B C D
2、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
（四）液晶
提到物态，肯定会马上想到固、液、气这三态。而且你也知道，固体加热融化会变成液体，本来固体分子排列的整整齐齐，但变成液体后就乱的毫无章法。
液晶：具有流动性和各向异性，介于固态和液态之间。
因为分子在特定方向上排列的还算整齐。所以和固体类似，都具有各向异性，但又像液体一样具有流动性。
①液晶的光学各向异性
入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。因此，一束非偏振光射入液晶层后再射出时，由于液晶折射率的各向异性会产生两束光程不同的光。
②液晶与生物
除此之外，科学家发现有些液晶的特点与生物组织的特点恰好吻合。比如人的大脑、肌肉、视网膜等多种组织中都有液晶结构，所以有关液晶的研究，也称为物理学与生命科学之间合作的热点，真是前途无量啊。
科学漫步：液晶显示
【自我测评】
(1)表面张力是分子力的宏观表现。( )
(2)表面张力使液体表面具有向外扩张的趋势。( )
(3)有些昆虫可以在水面上自由走动是由于有液体表面张力的缘故。( )
(4)若某种液体浸润某一固体，那么它对所有固体都浸润。( )
(5)液晶的各种物质性质均表现为各向异性。( )
(6)液晶具有液体的流动性，液晶的分子排列与液态相同。判断下列说法的正误．( )
【例题】关于液晶的特点及应用正确的是（ ）
A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态
B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件
C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度
D．液晶具有稳定的微观结构
【例题】关于液晶下列说法正确的是（ ）
A．液晶是液体和晶体的混合物
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
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？