第二章 第五节
一、选择题：在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～10题有多项符合题目要求．
1．做这样的实验：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．如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜，则棉线圈将成为( )
A．椭圆形 B．长方形
C．圆形 D．任意形状
【答案】C [由于表面张力的作用，当刺破棉线圈里的薄膜时，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形．]
2．液体表面具有收缩趋势的原因是( )
A．液体可以流动
B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离
C．与液面接触的容器壁的分子对液体表面层分子有吸引力
D．液体表面层的分子势能较液体内的分子势能大
【答案】D
3．下列哪种现象，主要不是表面张力起了作用( )
A．小缝衣针漂浮在水面上
B．小木船漂浮在水面上
C．荷叶上的小水珠呈球形
D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流出来
【答案】B [小缝衣针漂浮在水面上，并没有浸入液体中，是因为水面有表面张力作用，故是表面张力现象．小船漂浮在水面上，受到的是水的浮力，不是表面张力起了作用．表面张力的作用效果可以使液面收缩．小水珠呈球形，水稍高出杯口水不会流出，都是因为表面张力的作用，故选B．]
4．(2018年通州区期末)下列说法中正确的是( )
A．将玻璃管裂口放在火上烧熔，它的尖端会变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下收缩的缘故
B．分子间距增大，分子间引力和斥力都减小，分子势能一定减小
C．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，不是因为水的表面张力作用
D．阳光照射下，可以观察到教室空气中飞舞的灰尘，灰尘的运动属于布朗运动
【答案】A [玻璃管裂口放在火上烧熔，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，故A正确．根据分子力与分子之间距离的关系可知，分子间距增大，分子间引力和斥力都减小；当分子之间的作用力表现为引力时，分子之间的距离增大，分子势能增大，故B错误．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用，故C错误．灰尘的运动是由于空气的对流引起的，不属于布朗运动，故D错误．]
5．(2017年潍坊期中)图a是一个铁丝圈，中间较松地系一根棉线；图b是浸过肥皂的铁丝圈；图c表示用烧热的针轻碰一下棉线的左边；图d表示棉线左边的肥皂膜破了，棉线被拉向右边．这个实验不能说明( )
A．物质是由大量分子组成的
B．分子之间有空隙
C．组成物质的分子不停地做无规则运动
D．分子间存在引力
【答案】ABC [用烧热的针轻碰棉线的左边，左边肥皂膜破了后，由于右侧肥皂膜和棉线间分子有力的作用，故将棉线拉向右侧，说明了分子存在相互的引力，故D正确；该实验无法证明物质是由大量分子组成的及分子间是否存在空隙和分子在做无规则运动，故A、B、C错误．故选ABC．]
6．下列现象是由表面张力引起的有( )
A．酒精和水混合后体积减小
B．水银温度计中的水银柱的升或降
C．荷叶上的小水珠呈球形
D．洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露出水面后头发聚拢到一起
【答案】CD [酒精和水混合后体积减小说明了分子之间有空隙；水银温度计中水银粒的升或降是由水银的热胀冷缩引起的；C、D是由于表面引力使液体表面收缩引起的．]
7．下列说法正确的是( )
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中，是液体表面张力在起作用
B．小木块能够浮于水面上，是液体表面张力与其重力平衡的结果
C．缝衣针浮在水面上不下沉，是重力和水的浮力平衡的结果
D．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠，是表面张力作用的结果
【答案】AD [仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A选项正确，C选项错误；小木块浮于水面上时，木块的下部分实际上已经陷入水中(排开一部分水)，受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，因此B选项错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且又处于失重状态，因而形成球状水珠(体积一定的情况下，球形表面积最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D选项正确．]
8．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，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，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．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
【答案】AC [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A正确；水对油脂表面是不浸润的，所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，表面张力是一样的，故B错误；宇宙飞船中的圆形水滴是表面张力的缘故，故C正确；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，这是由于大气压力的缘故；故D错误．]
9．关于液体的表面张力，下面说法正确的是( )
A．表面张力是液体表面部分表现出的相互排斥作用
B．液体表面层分子由于缺少液体外部分子的引力，分子间相互作用表现为引力
C．表面张力的方向总是垂直液面指向液体内部
D．表面张力的方向总是沿液面方向的
【答案】BD [由于表面层内的分子受到液体内分子的引力而缺少液体外分子的引力，所以表面层内的分子在平行表面方向上表现为引力，从而表面有收缩的表面张力，故A、C错，B、D正确．]
10．关于表面张力，下列说法正确的是( )
A．表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面垂直
B．表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面平行
C．作用在任何一部分液面上的表面张力，总是跟这部分液面的分界线垂直
D．表面张力就是表面层分子间的斥力
【答案】BC [表面张力的产生是由于表面层间分子缺少液体外部分分子的引力，而表面层间分子之间存在的引力而产生的，它的方向跟液面平行，故A、D错误，B正确；若在液面上画出一条分界线，表面张力与分界线垂直，C正确．]
二、非选择题
11．有半杯茶和一满杯茶(茶水即将溢出)，茶水面都漂浮着几片茶叶，请问茶叶是停在中间还是靠近杯壁的边缘处？为什么？同学们可动手试一试．
【答案】半杯茶的茶叶会停靠在边缘，这是因为半杯茶的水面呈凹形，水面张力不断将茶叶拉往边缘；满杯茶的茶叶会停靠在中间，这是因为满杯茶的水面呈凸形，水面张力不断将茶叶拉至中间．
课件28张PPT。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______________(10－9 m)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 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( )
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10－9 m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．]
