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第五节液体的表面张力1．下列说法正确的是()A．液晶是晶体B．液晶是液体C．液晶是固体D．液晶既不是固体也不是液体【答案】D2．(多选)(2018年银川名校模拟)下列说法正确的是()A．固体可分为晶体和非晶体，而晶体都具有确定的几何形状B．液晶的光学性质会随所加电场的变化而变化C．物质的光学性质具有各向同性时，可能是晶体D．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质具有各向异性E．液体表面具有收缩的趋势，说明液体表面层的分子之间只存在引力作用【答案】BCD[凡是晶体，不一定具有确定的几何外形，比如多晶体则没有，单晶体的物理性质具有各向异性，而多晶体的物理性质具有各向同性，A错误、C正确；液晶最主要的特点是具有电光效应，液晶的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制，液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质具有各向异性，B、D正确；分子之间引力和斥力是同时存在的，E错误．故选BCD．]3．下列有关液晶的一些性质的说法不正确的是()A．液晶分子的空间排列是稳定的B．液晶的光学性质随温度而变化C．液晶的光学性质随所加电场的变化而变化D．液晶的光学性质随所加压力的变化而变化【答案】A[液晶分子既有排列的有序性，又可以自由移动，故A错，B、C、D均正确．]4．关于液体，下列各种说法正确的是()A．液体性质介于气体与固体之间，更接近于气体B．液体表现出各向异性C．液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在固定的平衡位置附近做微小的振动D．液体的扩散比固体的扩散快【答案】D[液体的性质介于气体与固体之间，更接近于固体，A错．液体分子只在很小区域内有规则排列，并且这些小区域又杂乱无章地分布，因而液体表现出各向同性，B错．液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，但平衡位置在不断移动，C错．液体分子在液体中移动较固体分子在固体中移动更容易，液体的扩散较固体快，D正确．]一、液体表面的收缩趋势1．实验：观察肥皂膜的变化(1)现象：①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍________．②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，形成________．(2)结论：液体的表面类似于张紧的弹性薄膜，具有________的趋势．2．实验结论：由实验知，液体表面有一种______的趋势．正是这种_______的趋势使露珠、液滴等变为_____形．拉动圆形收缩收缩收缩球二、表面张力及其微观解释1．表面层(1)液体的表面是一个厚度为分子______________(10－9m)的薄层．(2)液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大．(3)液体表面层的分子受到的全部分子引力的合力垂直液面指向液内，因此液体表面就有收缩的趋势．有效作用距离2．表面张力(1)定义：液体表面各部分间相互________的拉力．(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能________的面积．而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积________．因此小水珠、小露珠等都呈现________．若露珠过大，重力影响不能忽略则呈________．完全失重环境下，可形成标准的球形．作用小最小球形椭球形雨伞的伞面有细小的孔，为什么水不会从孔里漏下去？【答案】因为水将纱线浸湿后，在纱线孔隙中形成水膜，水膜的表面张力使雨水不会漏下．1．实验名称：研究液体的表面张力．2．实验器材：铁丝环、棉线、肥皂液．3．实验步骤：(1)把一根棉线的两端系在铁丝环上，不要让棉线过紧，要使它处于略为松弛的状态．然后将铁丝环浸入肥皂液里，再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜．观察棉线的松紧程度．(2)用烧热的针刺破棉线某一侧的薄膜，观察薄膜和棉线发生的变化．实验与探究4．实验现象：(1)可看到这时膜上的棉线圈仍是松弛的(如图甲所示)．(2)用烧热的针刺破某一侧的薄膜后，棉线圈发生的变化如图乙或丙所示．5．论证：分析实验现象，可以得出这样的结论：液体表面存在收缩的趋势．例1如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分．若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个()ABCD解析：肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状．正确选项为D．答案：D【题后反思】从实验可以看出：液体表面有收缩到最小的趋势，反过来也可以说明为什么液滴呈球形．1．如图所示，布满肥皂膜的金属框abcd水平放置，ab边能在框架上无摩擦地左右滑动，那么，ab边会向________滑动，做________运动．【答案】右加速解析：由于肥皂膜有收缩的趋势，所以ab边在表面张力的作用下会向右做加速运动．1．表面张力的微观解释(1)分子之间同时存在着引力和斥力，且随分子间距离的增大而减小，引力减小比斥力慢，两个分子之间的距离为r0时引力和斥力相等，小于r0时表现为斥力，大于r0时表现为引力，大于10r0时分子之间的作用力可以忽略不计，所以液体的表面层可以认为是10r0，即数量级为10－9m的薄层．(2)液体内部每个分子受到周围分子的引力和斥力，因引力的作用距离大于斥力，所以分子受到引力作用大于斥力作用的范围．对液体表面张力的理解(3)表面层内的分子缺少液体表面层外分子的引力，只受液体表面和液体内部分子的引力，所以液面以及液面下的液体有收缩的趋势．如果要把液体分子由内部移到表面，就必须克服分子力做功，使分子的势能增大，又因势能总是有减小的趋势，故液体表面有收缩的趋势．(4)液体表面有收缩的趋势，而液体又极不易压缩，就使液面呈张紧状态，好像张紧的弹性薄膜一样，液体表面之间表现出的平行于表面的张力，称为表面张力．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，在失重条件下才呈球形．(2)表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大，分子间的相互作用表现为引力．(3)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．例2关于表面张力的说法不正确的是()A．表面张力是由于表面层内的分子缺少液体外分子的引力产生的B．表面张力是垂直于液面表面指向液体内部的C．表面张力是与液面表面平行的表面层间的相互作用的拉力D．表面层中的分子势能比液体内部的分子势能大解析：由液体表面张力产生的微观机制可知A、D正确．由表面张力的定义可知，B错，C对．答案：B【题后反思】明确表面张力产生的原因和表面张力的联系与区别，理解液体表面和表面层以及分子间引力和斥力的特性．例3如图所示，把橄榄油滴入水和酒精的混合液里，当混合液的密度与橄榄油密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中，为什么？解析：滴入混合液中的油滴，受到竖直向下的重力和液体对它竖直向上的浮力作用．由于油的密度与液体的密度相同，使得油滴好像处于失重状态．油滴在表面张力的作用下，收缩液面有使液面尽量减小的趋势．因为在同体积的几何体中，球的表面面积最小，所以油滴在表面张力作用下收缩成球状悬浮在混合液内．答案：见解析2．(2017年上饶名校期末)对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图所示，对此有下列几种解释，其中正确的是()①Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏②Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密③Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密④Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏A．只有①对B．只有③④对C．只有①②④对D．全对【答案】C[关于①③，液体表面具有收缩的趋势，即液体表面表现为张力，液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，密度较小，且液面分子间表现为引力，故Ⅰ、Ⅱ表面层分子的分布比液体内部疏，故①正确，③错误；关于②，附着层Ⅰ内分子与容器壁间引力大于内部液体分子引力，附着层分子距离小，密度大；故②正确；关于④，附着层Ⅱ内分子与容器壁间吸引力小于内部液体分子引力，附着层分子距离大，密度小，故④正确．故C正确，A、B、D错误，故选C．]