2024-2025学年高中物理第九章固体液体和物态变化第2节液体练习含解析新人教版选修3-3

PAGE9-第2节液体1．了解液体的微观结构特点。2．知道生活中的液体表面张力现象，知道液体表面张力形成的缘由。3．了解浸润和不浸润现象，了解毛细现象。4．知道什么是液晶，了解液晶的特性及应用。一、液体的微观结构1．分子距离：液体分子之间的距离比气体分子间距离eq\o(□,\s\up4(01))小得多，比固体分子之间距离略大。2．流淌性：液体没有固定的eq\o(□,\s\up4(02))形态，具有eq\o(□,\s\up4(03))流淌性。3．分子力：液体分子间的作用力比eq\o(□,\s\up4(04))固体分子间的作用力要小，比气体分子间的作用力要大。二、液体的表面张力1．表面层(1)液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。(2)表面层里的分子比液体内部的分子eq\o(□,\s\up4(01))稀疏，分子间的距离大于r0，因此，在表面层内液体分子间的作用力表现为引力。2．表面张力假如在液体表面随意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用效果是eq\o(□,\s\up4(02))使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。表面张力具有使液体表面收缩的趋势。三、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eq\o(□,\s\up4(01))表面上。这种现象叫做浸润。2．不浸润：一种液体不会eq\o(□,\s\up4(02))润湿某种固体也就不会附着在固体上。这种现象叫做不浸润。3．附着层中分子的特点：附着层中的分子同时受到固体分子和液体eq\o(□,\s\up4(03))内部分子的作用力。四、毛细现象1．浸润液体在细管中eq\o(□,\s\up4(01))上升的现象，以及不浸润液体在细管中eq\o(□,\s\up4(02))下降的现象，称为毛细现象。2．浸润液体在毛细管里上升后，形成eq\o(□,\s\up4(03))凹形液面，不浸润液体在毛细管里下降后形成eq\o(□,\s\up4(04))凸形液面。3．毛细管内外液面的高度差与毛细管的eq\o(□,\s\up4(05))内径有关，毛细管内径eq\o(□,\s\up4(06))越小，高度差越大。五、液晶1．介于eq\o(□,\s\up4(01))晶体和eq\o(□,\s\up4(02))液体之间的中间态叫做液晶态，把处于液晶态的物质叫做eq\o(□,\s\up4(03))液晶。2．液晶是一种特别的物质，它既具有液体的eq\o(□,\s\up4(04))流淌性，又像某些晶体那样具有物理性质的eq\o(□,\s\up4(05))各向异性。判一判(1)表面张力是液体内部各分子间的相互作用。()(2)浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏。()(3)液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变更。()(4)液体的扩散比固体的扩散快，是因为分子在液体里的移动比在固体中简单。()提示：(1)×(2)×(3)√(4)√课堂任务对液体微观结构的相识1．液体的微观结构液体中的分子跟固体一样是密集在一起的，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置旁边做微小的振动，但液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种区域是短暂形成的，边界和大小随时变更，有时瓦解，有时又重新形成。液体由大量这种短暂形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着。2．液体的宏观特性(1)各向同性：液体由大量短暂形成的杂乱无章分布的小区域构成，所以液体表现出各向同性。(2)肯定体积：液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子密集在一起，分子间距接近于r0，相互间的束缚作用强，主要表现为在平衡位置旁边做微小振动，所以液体具有肯定的体积。(3)流淌性：液体分子能在平衡位置旁边做微小的振动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流淌性的缘由。(4)扩散特点：液体中扩散现象是由液体分子运动产生的，分子在液体里的移动比在固体中简单得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快。例1(多选)关于液体和固体，以下说法中正确的是()A．液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强B．液体分子同固体分子一样，也是密集在一起的C．液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置D．液体的扩散比固体的扩散快[规范解答]液体具有肯定的体积，是液体分子密集在一起的原因，但液体分子间的相互作用力不像固体分子间的相互作用力那样强，所以B正确，A错误。液体具有流淌性的缘由是液体分子热运动的平衡位置不固定，液体分子可以在液体中移动，也正是因为液体分子在液体里移动比固体简单，所以其扩散也比固体的扩散快，C、D都正确。[完备答案]BCDeq\a\vs4\al([变式训练1])(多选)以下关于液体的说法正确的是()A．非晶体的结构跟液体特别类似，可以看做是粘滞性极大的液体B．液体的物理性质一般表现为各向同性C．液体的密度总是小于固体的密度D．全部的金属在常温下都是固体答案AB解析由液体的微观结构知A、B正确。有些液体的密度大于固体的密度，例如汞的密度就大于铁、铜等固体的密度，故C错误。金属汞在常温下就是液体，故D错误。课堂任务液体的表面张力对液体表面张力的理解1．表面张力的形成(1)分子分布：液体表面层的分子分布比液体内部分子稀疏。(2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层里分子之间距离较大，分子力表现为引力。(3)表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，液体表面似乎绷紧的膜。(4)表面张力的方向：与液面相切，垂直于液面上的各条分界线。如图所示。2．表面张力的作用(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液风光 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，滴在干净玻璃上的水银滴呈球形。(由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形)(2)表面张力的大小除跟边界长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。例2液体表面的各部分之间存在表面张力，是因为()A．表面层中的分子间的距离大于内部分子间的距离，分子间的相互作用力表现为引力B．表面层中的分子间的距离等于平衡距离，因此各分子都稳定在自己的平衡位置上C．表面层中的分子间的距离小于平衡距离，因此分子间的作用力很强D．液体内部的分子吸引表面层中的分子，使其表面收缩，这种分子间吸引力的宏观表现就是液体的表面张力[规范解答]依据表面层的特点，表面层内的液体分子间距大于内部分子间距，分子已离开了平衡位置，分子间表现为引力，使液面有收缩的趋势，故选A。[完备答案]A解答液体表面张力问题的技巧解答液体的表面张力问题，应娴熟驾驭液体的表面张力形成的缘由、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果，以及与表面张力大小相关的因素等。eq\a\vs4\al([变式训练2])(多选)下面有关表面张力的说法中，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收缩C．有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于有表面张力的原因D．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的原因答案BCD解析表面张力的作用效果是使液体表面收缩，B正确，A错误；由于表面张力，液面被压弯并收缩，使小昆虫浮在液面上，C正确；由于表面张力使液滴收缩成球形，D正确。课堂任务浸润、不浸润及毛细现象1．对浸润和不浸润现象的理解浸润与不浸润现象是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，在接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，假如受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的分子就比液体内部稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相像的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。相反，假如受到的固体分子的吸引相当强，附着层里的分子就比液体内部密，在附着层里就出现液体分子相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，产生浸润现象。液体能否浸润固体，取决于液体和固体两者的性质，而不单纯由液体或固体单方面性质确定。同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的，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、锌等。液体的宏观特性及现象都是由它的微观结构确定的。因此，在解决有关液体问题时，要从液体的微观结构特点着手分析。2．毛细现象的说明当毛细管插入浸润液体中时(如图甲)，附着层里的排斥力使附着层沿管壁上升，这部分液体上升引起液面弯曲，呈凹形弯月面，使液体表面变大。与此同时，由于表面层的表面张力的收缩作用，管内液体也随之上升。直到表面张力向上的拉伸作用与管内上升的液体重力相等时，达到平衡，液体停止上升，稳定在肯定的高度。当不浸润液体与毛细管内壁接触时，引起液体附着层收缩，而表面张力也使液面收缩，从而使液面弯曲，对液面起压低下降的作用，而且毛细管内径越小，压低降下的高度也越大，当液面弯曲下压的力与被压低的液柱的重力相等时，管内液面不再下降(如图乙所示)。毛细现象是浸润和表面张力共同作用而形成的结果；浸润时表面张力产生的附加压强指向液体外，不浸润时产生的附加压强指向液体内。例3附着层里的液体分子比液体内部稀疏的缘由是()A．附着层里液体分子间的斥力强B．附着层里液体分子间的引力强C．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱D．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强[规范解答]附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，假如受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的部分分子进入液体内部，从而使附着层的分子比液体内部稀疏，所以C正确，A、D错误。虽然附着层分子稀疏，分子间的吸引强，这是附着层分子稀疏后的一个结果，并不是引起附着层分子稀疏的缘由，因此B错误。[完备答案]Ceq\a\vs4\al([变式训练3])(多选)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()答案AC解析因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误。水银不能浸润玻璃，C正确。课堂任务液晶1．不是全部物质都具有液晶态。通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质简单具有液晶态。2．液晶在目前最主要的应用方面是在显示器方面的应用。这是利用了液晶的多种光学效应。在某些液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性。3．变更液晶光学性质的两种方法：一是外加电压，使液晶由透亮态变为不透亮态；二是变更温度，使液晶颜色变更。例4(多选)关于液晶的分子排列，下列说法正确的是()A．液晶分子在特定方向排列整齐B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变更C．液晶分子的排列整齐且稳定D．液晶的物理性质稳定[规范解答]液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故A正确；液晶分子排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变更，故B正确，C错误；液晶的物理性质不稳定，例如有一种液晶，在外加电压的影响下，会由透亮状态变成浑浊状态，去掉电压，又复原透亮，故D错误。[完备答案]AB推断液晶的技巧(1)液晶是既有流淌性和连续性，又具有各向异性的流体。(2)向外型液晶在外加电压下会由透亮变为不透亮，但液晶本身不会发光。eq\a\vs4\al([变式训练4])(多选)关于液晶，下列说法中正确的有()A．液晶是一种晶体B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C．液晶的光学性质随温度的变更而变更D．液晶的光学性质随外加电压的变更而变更答案CD解析液晶的微观结构介于晶体和液体之间，A错误；虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，B错误。外界条件的微小变更都会引起液晶分子排列的变更，从而变更液晶的某些性质，例如温度、压力、外加电压等因素变更时，都会变更液晶的光学性质，C、D正确。A组：合格性水平训练1．(综合)(多选)人类对物质属性的相识是从宏观到微观不断深化的过程。以下说法正确的是()A．液体的内能与体积有关B．液体分子间的相互作用比固体分子间作用力强C．液体分子间的热运动有固定的平衡位置D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用答案AD解析液体体积与分子间相对位置相联系，从宏观上看，分子势能与体积有关，内能等于分子动能与分子势能之和，A正确。液体分子间作用力比固体弱，B错误。液体分子热运动的平衡位置不固定，C错误。露珠表面张力使其表面积收缩到最小，呈球状，D正确。2.(液体的表面张力)做这样的试验：如图所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂水里浸一下，使环上布满肥皂的薄膜。假如用热针刺破棉线里那部分薄膜，则棉线圈将成为()A．椭圆形B．长方形C．圆形D．随意形态答案C解析液体在表面张力的作用下有收缩到最小表面积的趋势，因此棉线圈将成为圆形。3．(液体的表面张力)(多选)关于液体的表面，下列说法正确的是()A．液体的表面有收缩到最小表面积的趋势B．液体表面层里的分子比液体内部的分子排得较紧密，是表面张力作用的结果C．液体表面层里的分子间距离比液体内部分子间距离大些，是表面张力存在的缘由D．表面张力使液面具有收缩的趋势，所以表面张力的方向垂直于液面指向液体的内部答案AC解析(1)液体内部分子间的平均距离等于分子间的平衡距离(r0)，内部分子间同时存在的引力和斥力相等，合力为零。(2)液体表面层里的分子间平均距离比内部分子间的平衡距离(r0)大，分子间同时存在的引力比斥力大，合力表现为引力；所以，液体的表面均呈现表面张力现象。(3)表面张力是液体表面各部分之间的吸引力，使液面具有收缩的趋势，表面张力的方向与液面相切。4．(浸润和不浸润)(多选)以下各种说法中正确的是()A．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体B．液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体两者的性质共同确定的C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时，必需用盖子盖紧，否则容器中液体肯定会沿器壁流散D．发生浸润现象还是不浸润现象，取决于固体分子和液体内的分子哪个对附着层中液体分子的吸引力更大答案BCD解析水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，所以A错误，B正确。在处于完全失重状态的人造卫星上，假如液体浸润器壁，液体和器壁的附着层就会扩张，沿着器壁流散，故必需盖紧，C正确。D正确说明白发生浸润和不浸润现象的微观原理。5．(毛细现象)(多选)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的现象。现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中，如图所示。其中正确的现象应是()答案AD解析解答本题应把握以下两点：(1)浸润液体和不浸润液体具有不同的毛细现象。(2)毛细管越细，内、外液面的高度差越大。浸润液体在毛细管内上升，管越细，上升越高；不浸润液体在毛细管内下降，管越细，下降越多，故A、D对，B、C错。6．(液晶)下列关于液晶的说法中正确的是()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C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．全部物质在肯定条件下都能成为液晶答案B解析液晶是液体和晶体的中间态，A错误；液晶分子在某些方向上排列规则，某些方向上杂乱，B正确；有外加电压时，液晶由透亮态变为不透亮态，而本身不能发光，C错误；不是全部物质都具有液晶态，通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质简单具有液晶态，D错误。7．(液体的性质)液体的性质介于固体和气体之间。液体跟固体相像，具有____________、不易________；但液体又跟气体相像，没有____________、具有________。答案肯定体积被压缩肯定的形态流淌性B组：等级性水平训练8．(液体的表面张力)在完全失重状态下的宇宙飞船中，液体表面的形态将是()A．椭球形表面 B．球形表面C．和容器形态有关 D．不能确定答案B解析液体表面张力的作用效果，是使液体表面具有收缩到最小表面积的趋势。在体积相等的各种形态的物体中，球形物体的表面积最小。在地球上，液滴因所受重力的影响不能忽视而呈扁平形态，表面近似于椭球形，如图所示。若在完全失重状态下的宇宙飞船中，无论液体多大，在表面张力的作用下都将呈球形。故正确选项为B。9．(浸润和不浸润)(多选)同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的状况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙所示的状况。若A固体和B毛细管都很干净，则()A．A固体和B管可能是由同种材料制成的B．A固体和B管肯定不是由同种材料制成的C．固体A的分子对液体附着层内的分子的引力比B管的分子对液体附着层内的分子的引力小些D．液体对B毛细管是浸润的答案BCD解析由所给现象可知，该液体对固体