2.4液体的表面张力练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修三 2.4 液体的表面张力
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．多晶体和单晶体都具有各向同性
B．同一温度下，水蒸气的实际压强越大，相对湿度越大
C．布朗运动间接反映了固体分子在液体分子中做无规则运动
D．当液体和固体之间表现为不侵润时，附着层内分子间表现为斥力
2．如图是分别装有水和水银的两个玻璃杯，下列说法正确的是（　　）
A．水不浸润玻璃
B．水银浸润玻璃
C．水的表面层中的水分子之间的作用力表现为引力
D．水银的表面层中的水银分子之间的作用力表现为斥力
3．关于下列四幅图说法正确的是（　　）
A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能也为零
B．乙图中欲使玻璃板离开水面，绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力
C．丙图中液体表面层分子间距离小于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为斥力
D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，说明气体分子间分子力表现为斥力
4．下列关于图中实验及现象的说法，正确的是（　　）
薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域 气体分子的速率分布
甲 乙
模拟气体压强产生机理 水黾停在水面上
丙 丁
A．图甲说明薄板是非晶体
B．图乙说明气体速率分布随温度变化且
C．图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关
D．图丁说明水黾受到了浮力作用
5．如图所示，四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．甲图：微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
B．乙图：当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
C．丙图：小草上的露珠呈球形的主要原因是液体重力的作用
D．丁图：食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
6．下列现象中属于浸润现象的是（　　）
A．内径很小的玻璃管竖直插在水银槽内，细管内的水银面比外面槽里的水银面低
B．洒在玻璃板上的水滴会向四周扩展
C．少量的油在汤里形成小油珠
D．少量的水洒在蜡纸上，成球形水珠
7．对动态平衡说法不正确的是（　　）
A．当气态分子数的密度增大到一定程度时就会达到这样的状态
B．在相同时间内回到液体中的分子数等于从液体表面飞出去的分子数
C．处于动态平衡时，蒸发的速度不再增大，液体也不再减少
D．处于动态平衡时，蒸发停止
8．由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是呈球形。分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中（　　）
A．a点 B．b点 C．c点 D．d点
9．金属铝熔化成液体后通入氢气，在液态铝内产生大量气泡，冷凝后得到带有微孔的泡沫铝，如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．泡沫铝是晶体，某些物理性质具有各向异性
B．在冷凝过程中，气泡收缩，外界对气体做功，气体内能增加
C．液态铝与氢气泡的接触面存在表面张力，将会阻碍气泡的膨胀
D．由于充入了气体，泡沫铝分子间距离增大，分子间只存在分子引力
10．下列对生活中的热学现象分析正确的是（　　）
A．沙尘暴天气出现时，风沙弥漫，尘土飞扬，这是布朗运动现象
B．汽车尾气中存在多种成分气体，它们可以自发的分离
C．静止在水平地面上的卡车在缓慢装沙子的过程中，若车胎内气体温度不变，则胎内气体向外界放热
D．荷叶上露珠附着层的水分子比露珠的内部密集
11．下列说法正确的是（　　）
A．把物体缓慢举高，其机械能增加，内能增大
B．布朗运动是液体中悬浮微粒分子在运动
C．液晶就是液体和晶体的混合物
D．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是由于水表面存在表面张力的缘故
12．图甲是吹肥皂泡游戏的场景，在图乙玻璃杯内注入肥皂水，用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出肥皂泡，下列说法正确的是（　　）
A．肥皂水不浸润玻璃杯壁
B．肥皂泡表面张力方向和表面垂直
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
13．清晨树叶上挂满球形的露珠，已知水分子间的势能Ep和分子间距离r的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．露珠成球形是由于水的表面张力引起的
B．露珠表层中水分子之间的相互作用表现为斥力
C．能总体上反映露珠内部分子势能的是图中的C点
D．能总体上反映露珠表层中分子势能的是图中的A点
14．下列说法正确的是（ ）
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故
B．一定量的水变成的水蒸汽，其分子之间的势能增加
C．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
D．水能浸润玻璃，其附着层分子间距大，分子力体现为引力
15．对于下列四幅教材插图的说法，正确的是（ ）
A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能也为零
B．乙图中欲使玻璃板离开水面，绳子对玻璃板的拉力大于玻璃板的重力
C．丙图中液体表面层分子间距离小于液体内部分子间的距离，分子间表现为斥力
D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，分子力间斥力会增大。
二、填空题
16．2021年12月9日中国首位太空物理老师王亚平与航天员翟志刚、叶光富完成了第二次太空授课，2013年6月20日王老师在天宫一号进行了第一次太空授课。当时天宫一号实验环境温度为22℃左右、相对湿度为50%左右、气压为1标准大气压。王老师做了一系列实验，其中有一组描述如下：
A．王老师把一个金属圈插人饮用水袋中，慢慢抽出金属圈，形成了一个水膜。晃动金属圈，水膜也没有破裂，只是甩出了一颗小水滴，为了航天器的安全，用吸水纸把这些甩出的小水滴收集起来；往水膜表面贴上一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。
B．王老师接着做了第二个水膜，用饮水袋慢慢往水膜上注水，水膜很快变成一个亮晶晶的大水球。再向水球内注入空气，水球内形成一串球形气泡，既没有被挤出水球，也没有融合到一起（如图），接着她用注射器把气泡抽了出来。
C．接着王老师向水球注入红色液体，水球慢慢变成了一枚美丽的“红灯笼”。
请至少写出四个与解释上述实验相关的物理学名词_______。
17．关于固体、液体和气体等知识理解正确的是_____
A、液体的饱和气压与温度有关
B、没有规则几何外形的物体不是晶体
C、空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示
D、液体与大气相接触时，表面层内分子所受其他分子的作用表现为相互吸引
E、把玻璃管的断口放在火焰上烧，它的尖端就会变成球形，这种现象可以用液体的表面张力来解释
18．用金属丝制成一个U型架，一段细长棉线两端紧扣在U型架两臂上A、B两点，细线中点O处有一扣。将U型架浸入肥皂液中再取出，U型架上形成的肥皂液膜如图所示，细线被绷紧是因为液体表面层存在_____________，该力的作用是使得液面有_____________（填“收缩”或者“扩张”）的趋势；用力拉动细线中点的扣至图中虚线位置（肥皂液膜未发生破损），肥皂液膜的内能将_____________（忽略肥皂液膜的蒸发影响）（填“减小”或者“增大”或者“不变”）。
三、解答题
19．下雨天我们常用布伞遮雨，抬头望去，能看见伞面纱线间的缝隙，但伞面却不漏雨。这是为什么？
20．（1）下列说法正确的是（　　）（填正确答案标号）
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故
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，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴呈球形，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，这与液体的种类和毛细管的材质有关
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故
（2）如图所示，一带有活塞的气缸通过底部的水平细管与一个上端开口的竖直管相连，气缸与竖直管的横截面面积之比为3∶1，初始时，该装置的底部盛有水银；活塞与水银面之间有一定量的气体，气柱高度为l（以cm为单位）；竖直管内的水银面比气缸内的水银面高出。现使活塞缓慢向上移动，这时气缸和竖直管内的水银面位于同一水平面上，求初始时气缸内气体的压强。（以cmHg为单位）
21．气温为10℃时，测得水蒸气的实际压强p=800Pa，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20℃，相对湿度又为多少？（已知10℃时水汽的饱和汽压为p1=1.228×103Pa，20℃时水汽的饱和汽压为p2=2.338×103Pa）
22．从布雨伞的纱线间可看见空隙，为什么下小雨时却不漏水？下大雨时情形会如何？做雨伞最好选用什么样的布料？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性，A错误；
B．据湿度的定义可知，同一温度下，水蒸气的实际压强越大，绝对湿度越大，但相对湿度不一定越大，B错误；
C．布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，C错误；
D．当液体和固体之间表现为不侵润时，附着层内分子间表现为斥力，D正确。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．由题图知水浸润玻璃，故A错误；
B．由题图知水银不浸润玻璃，故B错误；
CD．表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子间作用力表现为引力，故C正确，D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能最小，但是不为零，选项A错误；
B．乙图中欲使玻璃板离开水面，由于表面张力作用使得绳子对玻璃板的拉力大于玻璃板的重力，选项B正确；
C．丙图中液体表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子力表现为引力，选项C错误；
D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，这是气体压强增大的缘故，与气体分子间分子力无关，选项D错误。
故选B。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．图甲说明薄板具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，也可能是非晶体，故A错误；
B．图乙看出温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移，可知，故B错误；
C．如图丙可以说明，气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关，故C正确；
D．水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．甲图中布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，间接地反映了液体或气体分子的无规则运动，但不是分子热运动，故A错误；
B．根据F-r图，可知乙图中当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，方向相反，分子作用力的合力为零，故B正确；
C．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用。故C错误；
D．晶体各个方向上的物理性质表现为各向异性，即各个方向不同。故D错误。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
A．细管内的水银面比外面槽里的水银面低，水银不浸润玻璃，属于毛细现象，A错误；
B．洒在玻璃板上的水滴会向四周扩展，属于浸润现象，B正确；
C．少量的油在汤里形成小油珠，油不浸润水，C错误；
D．少量的水洒在蜡纸上，成球形水珠，水不浸润蜡纸，D错误。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据对水的蒸发的分析可知当气态分子的密度增大到一定程度时，就会达到这样状态；而达到动态平衡时，蒸发和凝结仍在继续进行，只不过达到动态平衡而已。此时在相同时间内回到液体中的分子数等于从液体表面飞出去的分子数；此时液体不再减小，蒸汽的密度不再增大。选项ABC正确，D错误。
本题选不正确的，故选D。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力；当r=r0时，F引=F斥，分子力F=0，分子势能最小，故c点为分子间作用力为零的情况，即c点表示平衡位置，故表现为引力的位置只能为d点。
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
A．泡沫铝是晶体，但是是多晶体，表现为各向同性，A错误；
B．在金属液体冷凝过程中，气泡收缩变小，外界对气体做功，同时温度降低，放出热量，气体内能降低，B错误；
C．金属铝熔化成液体后通入氢气，产生大量气泡，液体表面分子间存在表面张力，液态铝表面张力将会阻碍气泡的膨胀，C正确；
D．分子之间同时存在引力和斥力，当时，分子力表现为引力，不是只存在引力，故D错误。
故选C。
10．C
【解析】
【详解】
A．布朗运动是指悬浮在液体或气体的微粒所做的永不停息的无规则运动，布朗运动是肉眼看不见的，A错误；
B．汽车尾气中存在多种成分气体，但不能自发分离；若自发分离则违背了热力学第二定律，一切宏观热学想象都具有方向性，要实现具有逆过程必须付出能量代价，B错误；
C．卡车上缓慢装入沙子，则外界对车胎内气体做正功，又因气体温度不变，则内能不变，W>0则Q<0，则胎内气体向外界放热，C正确；
D．荷叶上露珠附着层的水分子比内部稀疏，出现表面张力，D错误。
故选C。
11．D
【解析】
【详解】
A．物体缓慢举高，其机械能增加，但内能不变，故A正确；
B．布朗运动是液体中悬浮微粒的运动，不是悬浮微粒分子的运动，故B错误；
C．液晶不是指液体和晶体的混合物，是一种特殊的物质，液晶像液体一样可以流动，又具有晶体各向异性的特性，故C错误；
D．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，浮力很小，可以忽略不计，故一定是由于水表面存在表面张力的缘故，故D正确。
故选D。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．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，肥皂水不浸润蜂蜜和石蜡，但可以浸润玻璃。故A错误；
B．肥皂泡表面张力方向和表面平行。故B错误；
C．表面张力让液体收缩，而球面是同体积物体最小的表面积，所以肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关。故C正确；
D．肥皂泡表面液体分子间既存在引力也存在斥力，合力表现为引力。故D错误。
故选C。
13．A
【解析】
【详解】
A．由于水的表面张力作用，荷叶上的小水滴总是球形的。故A正确；
B．在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力；故B错误；
C．在小水滴内部，水分子间的距离在r0左右（分子间的距离等于r0时，分子力为0），则分子间距离等于r0的位置是图中B点，故C错误；
D．露珠表层中分子，时，故表现为引力的位置只能为C点。故D错误。
故选A。
14．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．气体分子之间的距离很大，分子力近似为零，分子势能也近似为零，气体如果失去了容器的约束就会散开，是由于分子杂乱无章运动的结果，A错误；
B．一定量的水变成的水蒸汽时，吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，因此分子势能增加，B正确；
C．气体温度升高，气体分子的平均动能增大，如果气体分子总数不变，但气体的体积如何变化不确定，所以单位体积内的分子数可能增大，可能不变，也可能减少，所以压强可能增大，可能减小，也可能不变，C错误。
D．水能浸润玻璃，其附着层分子间距大，分子力体现为斥力，D错误。
故选B。
15．B
【解析】
【详解】
A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力、引力都不为零，但是合力为零，分子势能最小，分子势能的大小与零势能的规定有关，因为没有规定零势能，所以此位置的分子势能不一定为零，故A错误；
B．图乙由于玻璃板与液体间存在分子引力，故玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力，故B正确；
C．图丙为液体的结构的示意图，由图可知，液体表面层的分子距离较大，但分子间的引力和斥力都比液体内部的小，只是分子斥力减小得更快，故表现出来的是引力。故C错误；
D．丁图中封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中阻力增大，是气体压强逐渐变大的缘故，故D错误。
故选B。
16．表面张力，浸润，分子引力，扩散，分子热运动，完全失重，浮力，气体定律，压强，折射等
【解析】
【详解】
[1]晃动金属圈，水膜也没有破裂，只是甩出了一颗小水滴，这是表面张力的体现；
用吸水纸把这些甩出的小水滴收集起来，说明水与吸水纸之间存在浸润现象；
由图可以看出，水球浮在空中，这是因为水球处于完全失重状态；
王老师向水球注入红色液体，水球慢慢变成了一枚美丽的“红灯笼”，这是扩散现象。
17．ADE
【解析】
【详解】
A、饱和气压随温度升高而升高，所以液体的饱和气压与温度有关，故A正确；
B、单晶体有天然规则外形，多晶体没有规则外形，故B错误；
C、绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强，空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示，空气的相对湿度定义为相同温度时空气中所含水蒸气的压强与水的饱和蒸汽压之比，故C错误；
D、液体与大气相接触，液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，故D正确；
E、玻璃管断裂口放在火焰上烧熔后,成了液态玻璃，由于液态玻璃的表面张力才使得它的尖端会变圆，故E正确；
故选ADE．
【点睛】饱和气压随温度升高而升高；单晶体有天然规则外形，多晶体没有规则外形；液体与大气相接触，液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力．
18． 表面张力 收缩 增大
【解析】
【分析】
【详解】
[1]凡作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力，所以细线被绷紧是因为液体表面层存在表面张力；
[2]表面张力的作用是使得液面有收缩的趋势；
[3]表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，用力拉动细线中点的扣至图中虚线位置（肥皂液膜未发生破损），分子间的引力做负功，分子间的分子势能增大，所以肥皂液膜的内能将增大。
19．因为液体表面张力的作用和伞的外形的原因
【解析】
【分析】
【详解】
透过布制的雨伞能看见纱线间的缝隙，但伞面却不漏雨，这是因为液体表面张力的作用，一般下雨，水滴的冲击力不足以克服表面张力而透过纱线的缝隙，下大暴雨，伞内会有水雾，另外伞撑开的外形是倒置漏斗形，重力沿斜面的分力能将雨水快速导走，没有积水，雨伞湿透也不会漏水。
20．（1）ACD；（2）
【解析】
【详解】
（1）A．水的表面层分子间距较大，分子力表现为引力，这种分子之间的引力液面具有收缩的趋势，针轻放在水面上，它会浮在水面，正是由于水表面存在表面张力的缘故，A正确；
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，这是因为水不浸润油脂，但可以浸润玻璃，B错误；
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，水滴处于完全失重状态，水滴表面仅在表面张力的作用下有收缩为球形的趋势，C正确；
D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，D正确；
E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于玻璃板之间的空气排开后，中间没有空气，即气压为零，而两玻璃板外面存在大气压强，大气压将两块玻璃紧紧地压在一起，E错误。
故选ACD。
（2）设气缸的横截面积为S，活塞处于初始位置时气缸内气体的压强为p，大气压强为p0，有
在活塞上移后，气缸内气体的压强变为p0．设气体的体积为，由玻意耳定律得
设气缸内水印面上升Δx，有
，
联立以上各式，解得
故初始时气缸内气体的压强为。
21．65.1%；34.2%
【解析】
【分析】
【详解】
10℃时水汽的饱和汽压为p1=1.228×103Pa，由相对湿度公式得此时的相对湿度
B1=×100%=×100%≈65.1%
20℃时水汽的饱和汽压为p2=2.338×103Pa，同理得相对湿度：
B2=×100%=×100%≈34.2%。
22．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
雨伞的布不漏水，主要靠的是雨伞整体的物理结构，当整个伞面张开的时候，物理张力是很大的，就是说伞的面料被很强的拉力拉开，布料每根结构绳之间的间距变得很小，雨滴落在上面，由于雨滴表面的张力，很难透过这样小的孔隙，而伞的大部分地区都有一个斜度，而由于雨滴的重力的斜向分力大于摩擦力，就使得雨滴沿着斜向分力的方向滑落。
这样因为水能浸润纱线，在纱线孔隙中形成向下弯曲的水面，弯曲水面的表面张力，承受住孔隙内水所受的重力，使得雨水不致漏下。当下大雨时，雨水重力大于弯曲水面的表面张力，雨水会透过小孔下落，做雨伞最好选用防雨绸的布料制作。
答案第1页，共2页
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