专题2-8-液体(人教版2019选修第三册)(解析版).docx

专题2.8 液体
【人教版】

【题型1 液体的表面张力】
【题型2 浸润和不浸润】
【题型3 毛细现象】
【题型4 液晶】
【题型5 联系实际】
【题型6 综合问题】
【题型7 定量运算、图形问题】

【题型1 液体的表面张力】
【例1】如图所示，把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了。产生这一现象的原因是(　　)

A．玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体
B．玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体
C．熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧
D．熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张
解析：选C　玻璃是非晶体，熔化再凝固后仍然是非晶体，故A、B错误；玻璃裂口尖端放在火焰上烧熔后尖端变钝，是表面张力的作用，因为表面张力具有减小表面积的作用，即使液体表面绷紧，故C正确，D错误。
【变式1-1】下列说法正确的是（　　）
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上。这是由于针与水分子间存在斥力的缘故
B．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力
C．将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故
D．漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故
答案：C
解析：把缝衣针小心地放在水面上，针可以把水面压弯而不沉没，是由于表面张力作用，而不是受到液体浮力的缘故，故A错误；在处于失重状态的宇宙飞船中，由于液体内分子间有相互吸引力，产生表面张力，使水银表面收缩而成为球状，故B错误；玻璃管道裂口放在火上烧熔，熔化的玻璃在表面张力的作用下收缩到最小，从而成为圆形，故C正确；飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是由于表面张力的原因，故D错误。
故选C。
【变式1-2】(多选)如图所示，a、b是航天员在飞船实验舱做水球实验时水球中形成的两个气泡，a、b两气泡温度相同且a的体积大，气泡内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是(　 )
A．水球呈球形是表面张力作用的结果
B．a内气体的分子平均动能比b内的小
C．a内气体的分子平均动能比b内的大
D．在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，最后水球将呈红色
解析：选AD　水球呈球形是表面张力作用的结果，故A正确；温度是分子热运动的平均动能的标志，故a内气体的分子平均动能与b内的等大，B、C错误；在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，因水球外表面附近的水分子间作用力表现为引力，所以最后水球将呈红色，故D正确。
【变式1-3】（多选）如图所示，方形冰块恰好嵌在开口向上的玻璃杯底部，然后玻璃杯开口处用杯盖紧封，将含冰块的玻璃杯置于稳定的室温下，一段时间后玻璃杯内外刚好达到热平衡。在这个过程中，下列说法正确的是（　　）

A．玻璃杯中物质的内能先增大后减小
B．冰在融化过程中，分子的平均动能不变
C．玻璃杯中物质的分子平均动能一直增大
D．玻璃杯中的水面最终一定是曲面
答案：BD
解析：冰块融化过程中吸收热量，内能增大，完全融化后温度不变，则内能不变，故A错误；冰块融化过程中温度不变，则分子平均动能不变，故B正确，C错误；因水表面张力作用，玻璃杯中的水面最终一定是曲面，故D正确；
故选BD。
【题型2 浸润和不浸润】
【例2】小明发现倒酱油的时候总会有一些酱油沿着瓶口流到瓶子外面，他认为如果选用合适的瓶口材料就能保持瓶子清洁。如图是酱油滴在两种材料表面的油滴形状，下列说法正确的是（　　）

A．图甲说明油滴与甲材料不浸润 B．图乙说明油滴与乙材料浸润
C．油瓶口的材料选用乙材料较合适 D．水银在两种材料表面的形状一定与酱油滴形状相同
答案：C
解析：只要选择酱油不浸润的材料做酱油瓶就能保持瓶子清洁，从图示的情况可以看出酱油与甲材料是浸润的，与乙材料是不浸润的，所以应该选择乙材料，选项C正确。液体在某种材料表面的形状不但与浸润和不浸润有关，而且与液体的体积有关，即使是浸润的，液滴的体积不同其形状也不同，所以无法确定水银在两种材料表面的形状是否与酱油滴的形状相同，选项D错误。故选C。
【变式2-1】图甲是吹肥皂泡游戏的画面，表达了童年时光的美好。如图乙所示，在玻璃杯内注入肥皂水，再用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出大小不一、在空中做无规则运动的肥皂泡，则(　 )

A．肥皂水不能浸润玻璃
B．肥皂泡的无规则运动属于布朗运动
C．肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关
D．肥皂泡表面液体分子间只存在引力，没有斥力
解析：选C　一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系，肥皂水不能浸润蜂蜡或石蜡，但可以浸润玻璃，故A错误；布朗运动是指悬浮在液体中或气体中的固体小颗粒的无规则运动，故肥皂泡的无规则运动不属于布朗运动，B错误；液体的表面张力有使液体的表面积减小到最小的趋势，所以肥皂泡在空中呈球状是由于液体表面张力的作用，故C正确；分子间同时存在着相互作用的斥力和引力，它们都随分子间距离的减小而增大，故D错误。
【变式2-2】2022年3月23日，天宫号空间站上的三名宇航员王亚平、翟志刚、叶光富，又给全国的观众带来了一堂精彩的天宫授课，其中宇航员们做了一个“液桥”实验。将水分别挤在两块透明板上，水球状似倒扣着的碗，如图甲所示。将两板慢慢靠近，两个水球“碗底”挨“碗底”，形成一座中间细、两头粗的“液桥”将两块板相连，如图乙所示；再将两板拉远，液桥变得更细、更长，仍然没有断开。下列说法正确的是（　　）。

A．日常生活中地球上不可能有“液桥”现象 B．由图甲可以推断水和透明板是不浸润的
C．液体表面张力有使液体表面积扩大的趋势 D．液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用
答案：D
解析：“液桥”形成的根本原因是水的表面张力的作用，在地球上也可以有“水桥”现象，只是因为重力影响桥的宽度较短，A错误，D正确；水能附着在透明玻璃板上，由此可推断水和透明玻璃板是浸润的，B错误；液体表面分子间间距大于内部分子间间距，表现为引力，有使液体表面积缩小的趋势，C错误。
故选D。
【变式2-3】(多选)下列说法正确的是(　　)
A.一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的
B.在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力
C.当分子间的距离变小时，分子间的作用力一定减小
D.脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液
答案　BD
解析　单晶体具有各向异性，而多晶体表现为各向同性，故A错误；液体表面层内分子较为稀疏，分子力表现为引力，故在完全失重的宇宙飞船中，水的表面依然存在表面张力，故B正确；当分子间的距离变小时，如果开始时刻分子间距大于平衡距离，则分子间作用力可能减小，如果开始时刻分子间距小于平衡距离，则分子力增大，故C错误；脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液，故D正确。
【题型3 毛细现象】
【例3】(多选)关于液体，下列叙述中正确的是(　　)
A.露珠呈球形是因为液体的表面张力的缘故
B.液体的表面张力垂直于液面指向液体的内部
C.液体与固体接触的附着层分子如果比液体内部更稀疏，则液体与固体表现为浸润
D.对特定的液体和特定材质的毛细管，管的内径越小毛细现象越明显
答案　AD
解析　露珠呈球形是因为液体的表面张力的缘故，故A正确；表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面平行，使液面收缩，故B错误；液体对某种固体是浸润的，这时固体分子与液体分子间的引力相当强，造成附着层内分子的分布就比液体内部更密，故C错误； 对特定的液体和特定材质的毛细管，管的内径越细毛细现象越明显，故D正确。
【变式3-1】[多选]下列说法正确的是(　　)
A．液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出
B．萘的熔点为80 ℃，质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘具有不同的分子势能
C．车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象
D．液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大
E．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
解析：选BCD　液面上方的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，故A错误；80 ℃时，液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，故B正确；由毛细现象的定义可知，C正确；液体表面层的分子间距离比液体内部的分子间距离大，故液体表面层分子之间的作用力表现为引力，分子之间的距离有缩小的趋势，可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能，故D正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，E错误。
【变式3-2】下列说法正确的是（　　）
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于针受到了浮力
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是因为水在玻璃上不浸润
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力的结果
D．在毛细现象中，毛细管中液面有的升高，有的降低，这只与液体的种类有关，与毛细管的材料无关
答案：C
解析：把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水的表面张力使水面形成了一层水膜，水膜给针的支持力与针的重力平衡，A错误；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是因为水在油脂层上不浸润的结果，B错误；在围绕地球飞行的宇宙飞船中，水滴处于完全失重状态，在表面张力的作用下，自由飘浮的水滴呈球形，C正确；在毛细现象中，毛细管中液面有的升高，有的降低，这既与液体的种类有关，又与毛细管的材料无关，D错误。
故选C。
【变式3-3】下列各种现象中，与毛细现象相关的是（　　）
①用粉笔吸干纸上的墨汁
②植物根部从土壤中吸取水分
③早晨，荷叶上可以看到露珠
④实验室里用棉线做酒精灯的灯芯
⑤用磙子压紧土壤可把地下水分引上来
A．①②③④⑤ B．①②④⑤
C．①②④ D．①②③④
答案：B
解析：①粉笔里细小颗粒间存在间隙，构成很多细小的管道，接触墨汁时，会发生毛细现象将墨汁吸干，与毛细现象有关；②植物根部结构有许多细小的“导管”即为毛细管，地下水分发生毛细现象，会沿着这些孔道上升，被植物吸收，与毛细现象有关；③荷叶上的露珠是空气中的水蒸气液化形成的，水滴由于表面张力作用而成“球形”，与表面张力有关；④棉线中间有许多细小的孔道，可起到毛细管的作用，将灯芯下的酒精吸到灯芯上端供燃烧，与毛细现象有关；⑤用磙子压紧土壤，可使土壤中的毛细管变得更细，增强毛细现象，可把地下水引到地面上来，与毛细现象有关。可见①、②、④、⑤均与毛细现象有关。
故选B。
【题型4 液晶】
【例4】关于液晶，以下说法正确的是（　　）
A．液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态
B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏
C．人体组织中不存在液晶结构
D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色
答案：D
解析：液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在，故A错误；由于液晶态物质特殊的微观结构，因而呈现出许多奇妙的性质，如光学透射率、反射率、颜色等性能，对外界的力、热、声、电、光、磁等物理环境的变化十分敏感，因而在电子工业等领域里可以大显神通，不是自主发光，故B错误；人体中有的蛋白质与磷脂在一定条件下为流动的液晶态或凝胶态，故C错误；当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示各种颜色，故D正确。
故选D。
【变式4-1】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
解析：选D　液晶并不是液体和晶体的混合物，而是一种特殊的物质，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。
【变式4-2】液晶能够显示数码和图像，其原因是（     ）
A．液晶在温度、压力、摩擦、电磁的作用下，其分子排列发生变化，改变了液晶的光学性质
B．有的液晶在电压的作用下能由透明状态变浑浊，可用来显示文字和数码
C．有的液晶可以随温度的变化而改变颜色
D．有的液晶既可以探测温度又可以显示数码

答案：B
解析：液晶能够显示数码和图像，主要原因是在电压的作用下能由透明状态变浑浊，B正确；液晶在温度、压力、摩擦、电磁的作用下，其分子排列发生变化，液晶的光学性质发生变化，有的液晶可以随温度的变化而改变颜色，可以用来探测温度又可以显示数码，但这些不是液晶显示数码和图像的原因，ACD错误。
故选B。
【变式4-3】液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是(　 )
A．液晶态就是固态和液态的混合
B．液晶具有各向同性的性质
C．液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性
D．天然存在的液晶很多，如果一种物质是液晶，那么它在任何条件下都是液晶
解析：选C　液晶态是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，不是固态和液态的混合，A错误；液晶既具有液体的流动性，又具有与某些晶体相似的性质，如具有光学各向异性等，B错误，C正确；天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，液晶在不同温度下的状态不同，有结晶态、液晶态和液态三种状态，故D错误。
【题型5 联系实际】
【例5】正确佩戴口罩是日常预防飞沫传播和呼吸道感染的有效途径之一。取一个新的医用防护口罩贴近皮肤一面朝上，平铺在桌面上，往口罩上滴几滴水，水滴没有浸湿口罩，呈椭球形，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．水滴形状的成因与水的表面张力有关，与重力无关
B．水滴不浸润口罩，换另一种液体，也不会浸润该口罩
C．若处于完全失重的环境中，水滴将浸湿口罩
D．水滴与口罩附着层内水分子间距比水滴内部分子间距大
答案：D
解析：水滴形状的成因与水的表面张力有关，因水滴呈现椭圆形，则与重力也有关，选项A错误；水滴不浸润口罩，换另一种液体，不一定不会浸润该口罩，选项B错误；能否浸润是由水与口罩的材料决定的，与是否处于完全失重的环境无关，选项C错误；水滴与口罩附着层内水分子间距比水滴内部分子间距大，产生表面张力，使液体表面绷紧即减小表面积的作用，选项D正确。
故选D。
【变式5-1】“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。
【变式5-2】2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲。在航天员翟志刚、叶光富的辅助下，航天员王亚平把一个金属圈插入饮用水袋中，慢慢抽出金属圈，形成了一个水膜。然后往水膜表面贴上一片花朵折纸，这朵花在太空中“绽放”。这正是因为在太空失重环境下水的表面张力发挥的神奇作用。关于液体的表面张力，橙子辅导物理小组给出的下列说法正确的是（　　）
A．液体表面张力是液体各部分间的相互作用
B．液体表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部
C．产生液体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．液体表面张力使液体表面有收缩的趋势
答案：D
解析：由定义知，如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力就是液体表面张力，所以液体表面张力并不是液体各部分间的相互作用，选项A错误；液体表面张力的方向总是与液面相切，选项B错误；产生液体表面张力的原因是表面层内液体分子力表现为引力，并不是只有引力没有斥力，选项C错误；液体表面张力使液体表面有收缩的趋势，选项D正确。
故选D。
【变式5-3】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
解析：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；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；浸润与不浸润现象是相对的，所以水不是对所有材料都是不浸润的，故D错误。
故选B。
【题型6 综合问题】
【例6】(多选)下列说法正确的是(　　)
A.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
B.晶体在熔化过程中吸收热量，但温度不变，内能不变
C.杯中的茶水慢慢冷却，该过程中所有的水分子的运动速率都减小了
D.液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
答案　AD
解析　空气的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面有收缩的趋势的结果，故A正确；晶体熔化过程中吸热，内能增加，故B错误；根据麦克斯韦速率的分布规律，当温度降低时，大部分的水分子的速率减小，但个别水分子的速率可能增加，故C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D正确。
【变式6-1】(多选)根据所学知识分析，下列说法正确的是(　 )
A．通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体
B．晶体体积增大，其分子势能一定增大
C．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力
D．人们可以利用某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶来研究离子的渗透性，进而了解机体对药物的吸收等生理过程
解析：选CD　多晶体和非晶体各个方向的物理性质都相同，金属属于多晶体，A错误；晶体体积增大，若分子力表现为引力，分子势能增大，若分子力表现为斥力，分子势能减小，B错误；水的表面张力的有无与重力无关，所以在宇宙飞船中，水的表面依然存在表面张力，C正确；在现代科技中科学家利用某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶来研究离子的渗透性，D正确。
【变式6-2】对于固体和液体，下列说法正确的是（　　）
A．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
B．农田里，要保存水分，常常把地面的土壤锄松，这是为了减少毛细现象的发生
C．水银不浸润玻璃，可以说明水银是一种不容易发生浸润现象的液体
D．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
答案：B
解析：液体表面张力的方向始终与液面相切，与分界线垂直，故A错误；农田里把地面的土壤锄松可以破坏土壤中的毛细管，从而减少毛细现象的发生，故B正确；一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关，因此，某种液体是浸润的还是不浸润的，一定要指明相应的固体，故C错误；单晶体和多晶体都有固定的熔点，故D错误。
故选B。
【变式6-3】关于下列实验及现象的说法正确的是(　　)
A.液晶光学性质与某些多晶体相似，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.同一种液体的沸点与压强有关，压强越小，沸点越高
D.由于液体表面层内的分子间距大于r0，从而形成表面张力
答案　D
解析　液晶光学性质与某些单晶体相似，具有各向异性，故A错误；气体失去容器的约束就会散开，是因为气体分子间距离远大于r0，气体分子之间除了碰撞之外，没有作用力，不能使分子束缚在一起，并不是斥力的原因，故B错误；同种液体的沸点与压强有关，压强越大，沸点越高，故C错误；由于液体表面层内的分子间距大于r0，分子之间作用力表现为引力，从而形成表面张力，故D正确。
【题型7 定量运算、图形问题】
【例7】在一绕地球运转的载人航天空间站内,一只玻璃烧杯中盛有少许水银,下列图中能表示水银在烧杯中呈现的形状是(　　)

答案：D
解析:因为水银不浸润玻璃,所以在完全失重的情况下,水银的形状只由表面张力决定。在表面张力作用下水银的表面要收缩至最小,所以最终水银呈球形,故A、B、C错误,D正确。
【变式7-1】物理学中，把单位长度边界线上的表面张力，称为表面张力系数，用σ表示，单位为，如图所示的装置，可以测定肥皂的表面张力系数，在一个开口向下的框架上有一根可自由滑动的细金属丝ab，框上布满肥皂后，竖直在空气中，在金属丝下挂一小重物m，使肥皂膜恰好不致破裂。如果已知细金属丝和小球重，金属丝长，则测得肥皂膜的表面张力系数为多少？

答案：
解析：肥皂水膜有两个表面，根据力的平衡有
即
【变式7-2】立方体玻璃容器内盛一定体积的水，盖上玻璃盖后置于完全失重环境下，则容器内水（图中阴影区域）的形状可能是（　　）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】水处于完全失重状态，由于水对玻璃的浸润性，在表面张力的作用下，水应该吸附在容器的内表面呈现A的形状。
故选A。
【变式7-3】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
【解析】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。