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課時跟蹤檢測（八） 液體的表面張力
1．有些硬幣可以浮在水面上是因為受到了 (　　)
A．水的浮力
B．水的表面張力的作用
C．水的浮力和表面張力的共同作用
D．以上說法都不對
解析：選B　這一現象是水的表面張力作用的結果。由于硬幣密度大于水的密度，硬幣放入水中易下沉。而硬幣由于經常和手接觸，表面有一層油膜，這一層油膜使硬幣與水不浸潤。將硬幣輕輕放在平靜的水面上時，在水的表面張力作用下，硬幣可以浮在水面上。B正確。
2．(多選)下列現象中，由于液體的表面張力所造成的是(　　)
A．兩滴水銀相接觸，立即合并到一起
B．熔化的蠟從燃燒的蠟燭上流下來，冷卻后呈球形
C．用熔化的玻璃制成各種玻璃器皿
D．水珠在荷葉上呈球形
解析：選ABD　用熔化的玻璃制成各種器皿，跟各種模型有關，并非表面張力造成的，故本題選A、B、D三項。
3．洗滌劑能除去衣服上的污垢，其原因是(　　)
A．降低了水的表面張力，使水和洗滌劑容易進入被洗物質的纖維和附著的污垢粒子之間
B．增加了水的表面張力，使水和洗滌劑容易進入被洗物質的纖維和附著的污垢粒子之間
C．洗滌劑分子的吸引力將污垢粒子吸入水中
D．洗滌劑的分子斥力將污垢粒子推離衣物表面
解析：選A　洗滌劑能除去衣服上的污垢，一個重要原因是洗滌劑內有能夠降低水的表面張力、浸潤油污的物質，故選項A正確。
4．在水中浸入兩個同樣細的玻璃細管，一個是直的，另一個是彎的，如圖所示，水在直管中上升的高度比在彎管中上升的最高點還要高，那么彎管中的水將(　　)
A．會不斷地流出
B．不會流出
C．不一定會流出
D．無法判斷會不會流出
解析：選B　因為水滴從彎管管口N處落下之前，彎管管口的水面在重力作用下要向下凸出，這時表面張力的合力豎直向上，使水不能流出，故B正確。
5．(多選)下列現象中與毛細現象有關的是(　　)
A．磚塊吸水
B．毛巾的一只角浸入水中，水會沿毛巾上升，使毛巾濕潤
C．洗凈的衣服在太陽下被曬干
D．鋼筆從墨水瓶里把墨水吸入筆中
解析：選AB　磚塊、毛巾、棉花、木材、粉筆等物體內部有許多細小的管道，可起到毛細管的作用，水會在這些細小的管道中上升，A、B正確；洗凈的衣服在太陽下被曬干，這是蒸發現象，C錯誤；鋼筆是靠大氣壓強把墨水吸入筆中的，故D錯誤。
6．(多選)下列有關浸潤和不浸潤現象的解釋正確的是(　　)
A．在夏季，人穿棉線衣服感覺舒適是因為汗水對棉線是浸潤物體
B．單杠、雙杠運動員上杠表演前，手及桿上涂鎂粉，是因為水對鎂粉是浸潤物體
C．水銀氣壓計中，水銀在玻璃管中上升，是由于水銀對玻璃是浸潤物體
D．酒精燈的燈芯經常用棉線做成，因為酒精對棉線是浸潤物體
解析：選ABD　水銀在氣壓計的玻璃管中上升，是由于大氣壓的作用，C錯誤；水對棉線是浸潤物體，水對鎂粉是浸潤物體，酒精燈的燈芯經常用棉線做成，酒精對棉線是浸潤物體，A、B、D正確。
7.如圖所示，金屬框上陰影部分表示肥皂膜。它被棉線分割成a、b兩部分。若將肥皂膜的a部分用熱針刺破，棉線的形狀是下圖中的(　　)
解析：選D　表面張力的作用效果是使液面收縮，a部分破裂后，b部分面積將縮小且使棉線彎曲呈弧形，故選項D正確，A、B、C錯誤。
8．下面說法正確的是(　　)
A．鴨子從池塘中出來，羽毛并不濕——毛細現象
B．細玻璃棒尖端放在火焰上燒熔后變成球形——表面張力
C．粉筆能吸干紙上的墨水——浸潤現象
D．布做的雨傘，雖然紗線間有空隙，卻不漏雨水——毛細現象
解析：選B　鴨子從池塘中出來，羽毛不濕，是不浸潤現象，故A錯誤；細玻璃棒尖端放在火焰上燒熔后變成球形，
是由于表面張力的作用，故B正確；粉筆能吸干紙上的墨水，是毛細現象，故C錯誤；布做的雨傘，雖然紗線間有空隙，卻不漏雨水，主要是因為表面張力的作用，故D錯誤。
9．(多選)下列說法正確的是(　　)
A．PM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動
B．荷葉上的露珠呈球形是表面張力作用的結果
C．浸潤和不浸潤現象都是分子間作用力作用的表現
D．晶體具有各向異性，具有各向同性的都是非晶體
解析：選BC　PM2.5在空氣中的運動是固體顆粒的運動，不屬于分子熱運動，故A錯誤；表面張力形成的原因是：液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫作表面層，表面層里的分子比液體內部稀疏，分子間的距離比液體內部大一些，分子間的作用力表現為引力，即表面張力，它具有使液體表面收縮的趨勢，故B正確；浸潤和不浸潤現象都是分子間作用力作用的表現，故C正確；多晶體和非晶體都是各向同性的，故D錯誤。
10.把一根彎成如圖所示形狀的金屬絲懸掛在靈敏彈簧測力計的下端，然后將盛有液體的杯子放在金屬絲下面，使金屬絲浸入液體中，這時如果把靈敏彈簧測力計慢慢地向上移動，讓金屬絲的水平部分從液體里露出來，就可以看到，金屬絲和液面之間出現了一層液體的薄膜，同時金屬絲本身也被薄膜包圍著，由于表面張力的作用，薄膜向下拉金屬絲，而使測力計的彈簧伸長，繼續移動測力計，直到金屬絲和液面之間的薄膜剛要斷開為止，設此時測力計的讀數為F，金屬絲的重力為mg，求薄膜每一面上平行于金屬絲的分界線上表面張力的大小。
解析：表面張力的方向為豎直向下，設每一面上的張力大小為F′，當將要把金屬絲和液面之間的薄膜拉斷時，由平衡條件F＝mg＋2F′，得F′＝。
答案：
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第四節　液體的表面張力
核心素養點擊
物理觀念 (1)知道液體的表面張力，了解表面張力形成的原因。
(2)了解浸潤和不浸潤現象。
(3)知道毛細現象及形成的原因。
科學思維 (1)會分析浸潤和不浸潤產生的原因。
(2)會用分子動理論解釋毛細現象。
科學探究 了解材料科學的有關知識及應用，體會它們的發展對人類生活和社會發展的影響。
一、表面張力
1．填一填
(1)實驗：觀察肥皂膜和棉線的變化
結果表明：液體的表面具有_____趨勢。
收縮
(2)表面層
①定義：液體表面跟______接觸的薄層。
②特點：分子比較稀疏，分子間距r略大于r0，分子間的作用力表現為______。
③表面張力：在液體表面層內的各個方向上都存在，力的方向跟液面相切，且與分界面______，使液體表面_______的力。
2．判一判
(1)表面張力的作用是使液面具有收縮的趨勢。 ( )
(2)表面張力是液體表面各部分間存在的相互吸引力。 ( )
(3)水黽可以停在水面上不是表面張力引起的。 ( )
氣體
引力
垂直
繃緊
√
√
×
3．想一想
慢慢向小酒杯中注水，即使水面高出杯口，為什么水仍不會流出來？
提示：慢慢向酒杯中注水，由于表面張力的作用，使液體表面呈一弧形，即使水面稍高出杯口，水也不會流出來。
二、毛細現象
1．填一填
(1)浸潤：液體與固體的接觸面有______的趨勢，液體會附著在固體的表面上的現象。
(2)不浸潤：液體與固體的接觸面有______的趨勢，液體不會附著在這種固體的表面上的現象。
(3)毛細現象：浸潤液體在細管中_____的現象，以及不浸潤液體在細管中____的現象。
(4)毛細管中，當液體上升到一定的高度時，液體所受重力與液體表面張力向上的拉力平衡時，液面穩定在一定的______。
2．判一判
(1)一種液體如果浸潤某種固體，則它將浸潤各種固體。 ( )
(2)液體與固體附著層之間的作用力表現為引力時，液體與固體之間浸潤。 ( )
(3)毛細管中液面上升是液體浸潤現象的表現。 ( )
擴張
收縮
上升
下降
×
×
√
高度
3．選一選
(多選)下列關于浸潤(不浸潤)現象與毛細現象的說法正確的是 (　　)
A．水可以浸潤玻璃但不能浸潤蜂蠟
B．浸潤液體和不浸潤液體都有可能發生毛細現象
C．浸潤液體都能發生毛細現象，不浸潤液體都不能發生毛細現象
D．浸潤液體和不浸潤液體在細管中都上升
解析：水可以附著在玻璃表面上，即水可以浸潤玻璃，但不會附著在蜂蠟上，即不浸潤蜂蠟，所以同一液體對不同的固體，有的可能發生浸潤現象，有的可能發生不浸潤現象，這與液體和固體的分子作用力有關。浸潤液體和不浸潤液體都能發生毛細現象，在細管中沿管壁上升的是浸潤液體，沿管壁下降的是不浸潤液體。故A、B正確，C、D錯誤。
答案：AB　
探究(一)　液體表面張力的理解及應用
[問題驅動]
為什么曲別針沒有沉入到燒杯的底部？為什么水黽可以停在水面上？
提示：曲別針和水黽可以在水面上靜止是由于液體表面存在表面張力的作用。　　　　
[重難釋解]
1．液體表面張力的成因
(1)分子間距離特點：由于蒸發現象，液體表面分子分布比內部分子稀疏。
(2)分子力特點：液體內部分子間距離略小于r0，分子間的作用力表現為斥力，而液體表面層分子之間距離略大于r0，分子間作用力表現為引力。
(3)表面特性：表面層分子之間的引力使液面產生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜。
(4)表面張力的方向：表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各
條分界線，如圖所示。
2．表面張力及其作用
(1)表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小。而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形(但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在完全失重條件下才呈球形)。
(2)表面張力的大小除了跟邊界線長度有關外，還跟液體的種類、溫度有關。
典例1　液體表面具有收縮的趨勢，其原因是(　　)
A．由于液體表面分子間距離小于平衡距離r0，液面分子間表現為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢
B．由于液體表面分子間的距離大于平衡距離r0，液面分子間表現為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢
C．由于液體表面的分子受到外部空氣分子的吸引力，所以液體表面具有收縮的趨勢
D．因液體具有流動性，所以液體表面具有收縮的趨勢
[解析]　液體表面之所以具有收縮的趨勢，與其結構密不可分。在液體的表面層中，液體分子的分布比較稀疏，因此分子間的距離大于平衡距離r0，故液面分子間表現為引力，所以液體表面具有收縮的趨勢，故選項B正確，A、C、D錯誤。
[答案]　B
[素養訓練]
1．關于液體的微觀結構，下列說法正確的是 (　　)
A．液體分子間距離很大，相互作用力很弱
B．液體分子在雜亂無章地運動，無任何規律性
C．液體分子在振動，但無確定的平衡位置
D．液體分子排列整齊，在確定的平衡位置附近振動
解析：液體很難壓縮，說明液體分子間距較小，故A錯誤；液體分子在永不停息地做無規則熱運動，單個分子運動無規律，但大量分子運動表現出統計規律，故B錯誤；液體分子在振動，由于流動性，無確定的平衡位置，故C正確，D錯誤。
答案：C
2．(多選)下列現象中，能說明液體存在表面張力的是 (　　)
A．水黽(一種昆蟲)可以停在水面上
B．葉面上的露珠呈球形
C．滴入水中的紅墨水很快散開
D．懸浮在水中的花粉做無規則運動
解析：由于表面張力的存在，使得液體表面如同一張繃緊的橡皮膜，富有彈性且具有使液面收縮到最小的趨勢，水黽可以停在水面上，葉面上的露珠呈球形都是由于表面張力存在造成的，故選項A、B正確；滴入水中的紅墨水很快散開，懸浮在水中的花粉做無規則運動都是由于水分子在做無規則運動造成的，選項C、D錯誤。
答案：AB
3．如圖所示，先把一個棉線圈拴在鐵絲環上，再把鐵絲環在肥皂液
里浸一下，使鐵絲環上布滿肥皂液薄膜。如果用熱針刺破棉線圈
里那部分薄膜，則棉線圈將成為圓形，主要原因是 (　　)
A．液體表面層分子間的斥力作用
B．液體表面受重力作用
C．液體表面的張力作用
D．棉線圈的張力作用
解析：由于液體表面層內分子間距離比較大，液體表面張力使得液體表面具有收縮的趨勢，故松弛的棉線圈變為圓形，C正確。
答案：C　
探究(二)　　浸潤、不浸潤及毛細現象分析
[問題驅動]
如圖所示，幾根內徑粗細不同的細玻璃管插入一淺水槽和水銀槽中，出現了圖中的幾種現象。
(1)可以看到什么現象發生？
提示：管內水面高出水槽里水面，而且越細的管，水面上升得越高。管內水銀面低于水銀槽里水銀面，而且越細的管，水銀面下降得越多。
(2)這是什么物理現象？從以上實驗中可以看出這種現象的明顯程度與什么因素有關呢？
提示：浸潤液體在細管里上升的現象和不浸潤液體在細管里下降的現象，叫作毛細現象。毛細管內外液面的高度差與毛細管的內徑有關，毛細管內徑越小，高度差越大。　　　
[重難釋解]
1．浸潤和不浸潤現象成因
(1)附著層內分子受力情況：液體和固體接觸時，接觸的位置形成一個液體薄層，叫作附著層，附著層的液體分子除受液體內部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。
(2)浸潤的成因：當固體分子吸引力大于液體內部分子力時，附著層內液體分子比液體內部分子稠密，附著層中分子之間表現為斥力，具有擴張的趨勢，這時表現為液體浸潤固體。
(3)不浸潤的成因：當固體分子吸引力小于液體內部分子力時，附著層內液體分子比液體內部分子稀疏，附著層中分子之間表現為引力，具有收縮的趨勢，這時表現為液體不浸潤固體。
2．毛細現象成因
(1)兩種表現：浸潤液體在細管中上升，以及不浸潤液體在細管中下降。
(2)產生原因：毛細現象的產生與表面張力及浸潤現象都有關系。
如圖所示，甲是浸潤情況，此時管內液面呈凹形，因為水的表面張
力作用，液體會受到一向上的作用力，因而管內液面要比管外高；
乙是不浸潤情況，管內液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到一向下的力，因而管內液面比管外低。
典例2　關于浸潤和不浸潤及毛細現象，下列說法中正確的是 (　　)
A．水銀是浸潤液體，水是不浸潤液體
B．在內徑小的容器里，如果液體能浸潤容器壁，則液面成凹形，且液體在容器內上升
C．如果固體分子對液體分子的引力較弱，就會形成浸潤現象
D．兩端開口、內徑不同的幾支細玻璃管豎直插入水中，管內水柱高度相同
[解析]　液體對固體是否發生浸潤現象，是由液體和固體共同決定的，A錯誤；如果液體浸潤容器壁就會形成凹面，且液體在容器中上升，B正確；如果固體分子對液體表面層分子的引力大于液體內部分子的引力，附著層內的分子較密，分子力表現為斥力，會看到液體的浸潤現象，C錯誤；內徑不同的幾支細玻璃管，管內水柱的高度不同，管越細，高度越高，毛細現象越明顯，D錯誤。
[答案]　B
(1)對同一種固體，有些液體浸潤，有些液體不浸潤；同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體是不浸潤的。例如，水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟；水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鉛。
(2)浸潤情況下，管內液面呈凹形，管內液面要比管外高；不浸潤情況下，管內液面呈凸形，管內液面比管外低。毛細管內外液面的高度差與毛細管的內徑有關，毛細管內徑越小，高度差越大。
[素養訓練]
1．(多選)如圖所示，液體表面跟氣體接觸的薄層，被稱為表面層，固體與液體的表面接觸的薄層，被稱為附著層，對于液體在器壁附近發生彎曲的現象，下列說法正確的是 (　　)
A．表面層Ⅰ內分子的分布比液體內部疏
B．表面層Ⅱ內分子的分布比液體內部密
C．附著層Ⅰ內分子的分布比液體內部密
D．附著層Ⅱ內分子的分布比液體內部疏
解析：表面層內分子比液體內部疏，表現為引力，A正確，B錯誤；附著層Ⅰ內液體分子比液體內部分子密集，附著層內液體分子間距離小于r0，附著層內分子間作用表現為斥力，附著層有擴散趨勢，C正確；附著層Ⅱ內液體分子比液體內部分子稀疏，附著層內液體分子間距離大于r0，附著層內分子間作用表現為引力，附著層有收縮的趨勢，D正確。
答案：ACD
2．(多選)同一種液體，滴在固體A的表面時，出現如圖甲所示的情況；
當把毛細管B插入這種液體時，液面又出現如圖乙所示的情況，若
A固體和B毛細管都很干凈，則下列說法正確的是 (　　)
A．固體A和B管可能是同種材料
B．固體A和B管一定是不同種材料
C．固體A的分子對液體附著層內的分子的引力比B管的分子對液體附著層內的分子的引力小些
D．液體對毛細管B有浸潤現象
解析：由甲、乙兩圖可知：該液體對固體A不浸潤，對毛細管B浸潤，故A、B不是同種材料，A錯誤，B正確；根據對浸潤和不浸潤的微觀解釋及宏觀表現，可知C、D正確。
答案：BCD　
一、培養創新意識和創新思維
(選自魯科版教材課后練習)如圖所示，通電霧化玻璃是將液晶膜固化在兩片玻璃之間，未通電時，看起來像一塊毛玻璃，不透明；通電后，看起來像一塊普通玻璃，透明。通電霧化玻璃能滿足玻璃的通透性和保護隱私的雙重要求，被廣泛應用于各領域。請根據液晶的特點，分析其工作原理。
提示：在未通電時，液晶膜中的液晶分子無規則排列，像一塊毛玻璃，使入射光在液晶膜內發生漫反射，光線可以通過，但通過較少，不透明；通電后，彌散分布的液晶分子迅速變為有規則排列，整個液晶膜相當于一塊透明玻璃。
二、注重學以致用和思維建模
1．(多選)下列說法正確的是 (　　)
A．浸潤液體在細管里能上升
B．不浸潤液體在細管里能下降
C．建筑房屋時，在砌磚的地基上要鋪一層油氈或涂過瀝青的厚紙，這是為了增加毛細現象使地下水容易上升
D．農田里如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤鋤松，可以減少毛細現象的發生
解析：液體浸潤管壁，沿附著層的面積有擴張趨勢使液體在細管里上升，相反，不浸潤液體在細管里能下降，A、B正確；農田里把地面的土壤鋤松是破壞這些毛細管；建筑房屋時，在砌磚的地基上要鋪一層油氈或涂過瀝青的厚紙，是因為水對油和瀝青不浸潤，都是為了減少毛細現象的發生，C錯誤，D正確。
答案：ABD　
2． (2021·山東德州調研)戴一次性醫用防護口罩是預防流感的有效措
施之一，合格的一次性醫用防護口罩內側所用材料對水都是不浸
潤的，圖為一滴水滴在某一次性防護口罩內側的照片，以下說法
正確的是 (　　)
A．照片中的口罩一定為不合格產品
B．照片中附著層內分子比水的內部稀疏
C．照片中水滴表面層分子比水的內部密集
D．水對所有材料都是不浸潤的
解析：合格的一次性醫用防護口罩內側所用材料對水都是不浸潤的，照片中的口罩正好發生了不浸潤現象，A錯誤；根據照片所示，水發生了不浸潤現象，則附著層內分子比水的內部稀疏，B正確；照片中水滴為球形，水滴表面層分子比水的內部分子間距大，分子之間的作用力表現為引力形成的，即存在表面張力，則照片中水滴表面層分子應比水的內部稀疏，C錯誤；水不是對所有材料都是不浸潤的，比如水可以浸潤玻璃，D錯誤。
答案：B

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