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(共37张PPT)
7　液体的特点
[课标引领]
学习目标要求 核心素养和关键能力
1.通过观察和实验,知道液体表面有收缩的趋势,了解液体表面张力的概念、方向及意义。 2.知道浸润和不浸润现象及毛细现象,并能解释上述现象。 3.知道液晶的概念和特征,了解液晶的应用。 1.核心素养
理解液体的微观结构,能解释表面张力、浸润与不浸润产生的原因。
2.关键能力
通过对自然现象的分析,体验科学规律的应用价值,培养探索科学的兴趣。
预学智测
·
科学思维
「思考讨论」
知识点一　液体表面张力
1.分子力有什么特点
2.什么是表面张力 有什么作用效果
答案:略
「科学思维」
1.思考判断
(1)液体表面张力具有使液体表面收缩的趋势。(　 　)
(2)木块浮在水面上是液体表面张力的原因。(　 　)
(3)液体分子间的相互作用力比固体分子间作用力弱。(　 　)
√
×
√
2.关于液体的表面张力,下列说法正确的是(　 　)
A.液体表面张力是液体各部分之间的相互吸引力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为零
C.不论是水还是水银,表面张力都会使表面收缩
D.表面张力的方向与液面相垂直
C
解析:液体表面张力是液体表面各部分之间相互吸引的力,选项A错误;液体的表面层分子要比内部稀疏些,分子间的距离较内部分子间距离大,表面层分子间的作用力表现为引力,选项B错误;液体的表面张力总使液面具有收缩的趋势,选项C正确;液体表面张力的方向总是与液面相切,跟液面分界面相垂直,选项D错误。
知识点二　浸润　不浸润
「情境探究」
日常生活中,如果你认真观察的话,会发现游禽会时不时地用嘴抹擦身上的羽毛,如图甲所示;当从水中回到岸上,抖一抖羽毛,水珠会全部掉落。如图乙所示为大树生长和蘑菇生长时根部分布情况,越往下,根的直径越细。
探究:(1)游禽为什么用嘴抹擦身上的羽毛 水容易脱离羽毛的原因是什么
答案:(1)游禽用嘴把油脂涂到羽毛上,使水不能浸润羽毛。水对涂抹了油脂的羽毛不浸润。
答案: (2)越往下根的直径越细,越容易发生毛细现象。除草时把部分树根铲断,将会使树吸收地下水分受阻。
(2)根的直径为什么越向下越细 除草时把部分树根铲断,会对树吸收水分产生什么影响
1.思考判断
(1)毛细现象是浸润或不浸润的实例。(　 　)
(2)一种液体可能浸润某种固体,也可能不浸润另一种固体。(　 　)
√
「科学思维」
√
2.下列说法正确的是(　 　)
A.水是浸润液体,水银是不浸润液体
B.浸润现象中,附着层里的分子与液体内部的相比有较小的势能
C.当液体与固体的相互作用小于液体分子之间的相互作用时,此时表现为
浸润
D.不浸润现象中,附着层里的分子比液体内部稀疏
D
解析:同一种液体是浸润液体还是不浸润液体是相对的,水对玻璃来说是浸润液体,对蜂蜡来说是不浸润液体,水银对玻璃来说是不浸润液体,对铅来说是浸润液体,故A错误;浸润现象中,附着层里的分子比液体内部密集,分子间的距离比液体内部小,分子间的作用力表现为斥力,附着层里的分子与液体内部的相比有较大的势能,故B错误;当液体与固体的相互作用小于液体分子之间的相互作用时,此时表现为不浸润,故C错误;不浸润现象中,附着层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大,分子间的作用力表现为引力,故D正确。
知识点三　液晶
「情境探究」
液晶是现代生活的一个重要角色,从最初的电子手表到如今的笔记本电脑、液晶电视、可视电话……液晶一步步地深入我们的生活中。
探究:(1)“液体”和“晶体”是怎么联系在一起的
答案:(1)某些物质既像液体一样具有流动性,又像某些晶体在光学性质上具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫作液晶。
答案: (2)液晶具有光学各向异性。
(2)液晶作为显示元件方面的用途,已经深入生活中的各个方面,液晶显示器是利用什么性质来显示各种颜色
1.思考判断
(1)液晶的物质状态介于固态与液态之间。(　 　)
(2)液晶在任何条件下,都表现出各向异性。(　 　)
(3)液晶具有流动性,液晶的分子排列与液体相同。(　 　)
「科学思维」
√
×
×
2.(多选)关于液晶,下列说法正确的是(　 　)
A.因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态,所以液晶实际上是一种非晶体
B.液晶具有液体的流动性,是因为液晶分子尽管有序排列,但却位置无序,可自由移动
C.任何物质在任何条件下都可以存在液晶态
D.天然存在的液晶很少,多数液晶是人工合成的
BD
解析:液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态,它不是晶体,也不是非晶体,A错误;液晶分子的排列像晶体分子一样排列有序,但是它们又像液体分子一样可以自由移动,没有固定的位置,即位置无序,所以液晶具有流动性,B正确;有些物质只有在特定的条件下才具有液晶态,并不是所有物质都存在液晶态,C错误;天然存在的液晶很少,多数液晶是人工合成的,D正确。
探究重点
·
深化学习
要点一　液体表面张力
1.表面张力的成因分析
(1)分子分布:液体表面层的分子分布比液体内部分子稀疏。
(2)分子力特点:液体内部分子间的作用力表现为斥力,而液体表面层的分子之间距离较大,分子力表现为引力。
(3)表面特性:表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面形成一层绷紧的膜。
(4)表面张力的方向:与液面相切,垂直于液面上的各条分界面。如图所示。
2.表面张力的作用
(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,滴在洁净玻璃上的水银滴呈球形。(由于受重力的影响,往往呈扁平形,在完全失重条件下才呈球形)
(2)表面张力的大小除跟边界长度有关外,还跟液体的种类、温度有关。
[例1] 下列关于液体表面张力的说法正确的是(　 　)
A.液体表面张力的存在,使得表面层分子的分布比内部要密集些
B.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子间作用力表现为引力,产生表面张力
C.液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因
D.液体表面张力的方向指向液体内部,使液体表面有收缩趋势
B
解析:液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子间作用力表现为引力,从而产生表面张力,A错误,B正确;液体表面层分子间既有引力又有斥力,但引力大于斥力,从而表现为引力,C错误;液体表面张力的方向沿液面的切线方向,D错误。
[针对训练1] 某日,我国航天员在空间站成功进行了太空授课。实验时航天员从注射器中挤出一滴水,水滴在空中的形状是(　 　)
A
A B C D
解析:空间站中水滴处于完全失重状态,在水的表面张力作用下,水滴应该呈球形,故选A。
要点二　浸润、不浸润及毛细现象
1.浸润和不浸润现象的成因分析
(1)附着层内分子受力情况:液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。
(2)浸润的成因:当固体分子吸引力大于液体内部分子吸引力时,附着层内液体分子比液体内部分子密集,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩张的趋势,这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因:当固体分子吸引力小于液体内部分子吸引力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。
2.毛细现象
项目 浸润 不浸润
现象 液体在毛细管中上升 液体在毛细管中下降
举例 浸润液体液面在 毛细管里上升
不浸润液体液面在
毛细管里下降
特点 对于一定的液体和一定材质的管壁,管的内径越细,毛细管内、外液面差越大
产生 原因
如图所示,甲是浸润现象,此时管内液面呈凹形,液体表面张力形成向上的拉力,使管中液体向上运动,直到表面张力向上的力与管内升高液体所受的重力相等时,液体停止上升,稳定在一定的高度。乙是不浸润现象,管内液面呈凸形,表面张力使液体受到向下的力,液体在管内下降
[例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.水的表面层中各分子之间的作用力表现为引力
D.水银的表面层中各分子之间的作用力表现为斥力
C
解析:由题图知,水浸润玻璃,水银不浸润玻璃,故A、B错误;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。
名师点拨
(1)液体放在玻璃容器中,液面与器壁接触的位置是弯曲的,但有的向上弯,有的向下弯(如图)。这也是浸润与不浸润两种现象的区别。
(2)浸润和不浸润也是分子力作用的表现。
(3)同一种固体,对有些液体浸润,对有些液体不浸润。同一种液体,对一些固体是浸润的,对另一些固体是不浸润的。
[针对训练2] 某物理兴趣小组将两种不同的液体注入两个细玻璃管中,稳定后,利用放大镜观察玻璃管中的液面,图甲和图乙是两玻璃管利用放大镜放大后的部分截面图,图中虚线标识部分是相应部位所对应的两个附着层。下列关于甲、乙两截面图的分析正确的是(　 　)
A.甲是不浸润现象,乙是浸润现象
B.附着层1中的分子力表现为引力
C.附着层2中的分子力表现为斥力
D.附着层1中的液体表现出扩张的趋势,附着层2中的液体表现出收缩的趋势
D
解析:根据浸润和不浸润的基本概念,题图甲是浸润现象,题图乙是不浸润现象,故A错误;题图甲附着层1的液体分子比液体内部的分子密集而表现为斥力,液体表现出扩张的趋势;题图乙附着层2的液体分子比液体内部的分子稀疏而表现为引力,液体表现出收缩的趋势,故B、C错误,D正确。
要点三　液晶
液晶的特点
(1)液晶具有流动性,具有液体的特点。
(2)液晶在不同方向上光学性质不同。
(3)在不同方向上液晶分子的排列情况不同。
(4)液晶受到外界影响时,物理性质会发生明显的变化。
[例3] 关于液晶,下列说法正确的是(　 　)
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.液晶是介于固态和液态之间的物质状态,既具有液体的流动性,又具有晶体分子的规则排列的性质
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,因而呈现出许多不同的性质,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,但液晶自身不发光,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;液晶是介于固态和液态之间的物质状态,既具有液体的流动性,又具有晶体分子的规则排列的性质,故D正确。
[针对训练3] (多选)液晶电视的关键部件是液晶层,下列关于液晶层工作原理的说法正确的是(　 　)
A.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性
B.液晶的光学性质随温度的变化而变化
C.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
D.利用液晶对光具有各向异性的特点
CD
解析:液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,故A错误。外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质。温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质。液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化工作的,故B错误,C正确。液晶显示器就是利用液晶对光具有各向异性的特点,故D正确。
感谢观看7　液体的特点
素养测练　　　　　　 　　　　　 　　　　　
基础巩固练
考点一　液体表面张力
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,棉线的形状是下列选项图中的(　D　)
　　　
A B C D
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部分肥皂膜刺破后,在b部分肥皂膜表面张力的作用下,棉线将绷紧。因液体表面有面积收缩到最小的趋势,所以棉线被拉成凹的圆弧状,选项D正确。
2.(宁波月考)关于表面张力,下列说法正确的是(　A　)
A.小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用
B.小木块能够浮在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与水的浮力平衡的结果
D.露珠表面的水分子之间的距离小于内部的水分子之间的距离
解析:小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用,选项A正确;小木块能够浮在水面上是浮力与其重力平衡的结果,选项B错误;缝衣针浮在水面上不下沉是水的表面张力作用的结果,选项C错误;露珠表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,分子力表现为引力,存在表面张力,选项D错误。
考点二　浸润、不浸润及毛细现象
3.水对玻璃是浸润液体,而水银对玻璃是不浸润液体,它们在毛细管中将发生上升或下降现象。现把粗细不同的三根毛细管插入水或水银中,液柱如图所示,其中正确的现象应是(　D　)
　
A B
　
C D
解析:水银对玻璃是不浸润液体,不浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较小,液体分子间距较大,此时附着层内的分子相互作用表现为引力,液面呈现收缩的趋势,即液面下降,故不浸润液体在毛细管内下降,而且毛细管越细,不浸润液体在毛细管内下降的高度越大,故A、C错误;水对玻璃是浸润液体,浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较大,液体分子间距较小,分子相互作用表现为斥力,液面呈现扩散的趋势,即在毛细管内上升,而且毛细管越细,浸润液体在毛细管内上升的高度越大,故D正确,B错误。
4.(多选)关于浸润及不浸润,下列说法正确的是(　AB　)
A.在夏季,人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润
B.单杠、双杠运动员上杠表演前,手及杠上涂镁粉,是因为水对镁粉浸润
C.布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙,但雨伞不漏雨水是因为水对伞面不浸润
D.酒精灯的灯芯经常用棉线来制成,因为酒精对棉线不浸润
解析:在夏季,人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润,汗水可以通过棉线衣服蒸发出去,故A正确;单杠、双杠运动员上杠表演前,手及杠上涂镁粉,是因为水对镁粉浸润,可以吸收手部汗液防止打滑,故B正确;布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙,但雨伞不漏雨水是由于表面张力的作用,故C错误;酒精灯的灯芯经常用棉线做成,因为酒精对棉线浸润,故D错误。
5.(多选)下列情况属于毛细现象的是(　AC　)
A.墨水瓶被打翻了,用粉笔可以把墨水吸干
B.洗头的时候,头发聚在一起
C.植物根部的养分,能升到植物的上部
D.自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了
解析:墨水瓶被打翻了,用粉笔可以把墨水吸干,属于毛细现象,选项A正确;洗头的时候,头发聚在一起,是表面张力的作用,选项B错误;植物根部的养分,能升到植物的上部,是毛细现象,选项C正确;自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了,这是大气压的作用,选项D错误。
考点三　液晶
6.下列关于液晶的说法正确的是(　C　)
A.液晶的分子排列与固态相同
B.液晶的分子排列与液态相同
C.液晶的物理性质在外界的影响下很容易发生改变
D.液晶具有光学各向同性
解析:液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态,其分子排列介于二者之间,并且排列是不稳定的,容易在外界影响下发生改变,液晶具有光学各向异性,故选C。
7.液晶显示器是一种采取液晶为材料的显示器,由于机身薄、省电、辐射低等优点深受用户的青睐。下列关于液晶说法正确的是(　C　)
A.液晶都是人工合成的,天然的液晶并不存在
B.液晶既有液体的流动性,又有光学的各向同性
C.当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,它对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色
D.液晶的结构与液体的结构相同
解析:液晶有人工合成的,也有天然的,例如液晶也存在于生物结构中,故A错误;液晶既有液体的流动性,又有光学的各向异性,故B错误;当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,它对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色,故C正确;液晶是介于液态与固态之间的一种物质状态,结构与液体的结构不同,故D错误。
能力提升练
8.下列四幅图所涉及的物理知识,论述正确的是(　D　)
A.图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大
B.图乙水黾可以在水面上自由活动,说明它所受的浮力大于重力
C.图丙是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图,连线表示小炭粒的运动轨迹
D.图丁中a是浸润现象,b是不浸润现象
解析:晶体熔化过程中温度不变,分子平均动能不变,故A错误;水黾可以在水面上自由活动,是因为水的表面张力,故B错误;每隔一段时间把观察到的小炭粒的位置记录下来,然后用直线把这些位置依次连接成折线,所以连线表示每隔一段时间小炭粒的位置,而不是运动轨迹,故C错误;题图丁中a是浸润现象,b是不浸润现象,故D正确。
9.(多选)通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间,经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品,被广泛应用于高档办公室、医疗机构、商业展示等领域,能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。现将其工作原理简化为如图所示的模型,在自然条件下,液晶层中的液晶分子无规则排列,玻璃呈乳白色,即不透明,像一块毛玻璃;通电以后,弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。结合以上内容和所学知识,关于通电雾化玻璃,下列叙述不合理的是(　ABC　)
A.不通电时,入射光在液晶层发生了全反射,导致光线无法通过
B.不通电时,入射光在液晶层发生了干涉,导致光线无法通过
C.通电时,入射光在通过液晶层后方向发生了改变
D.通电时,入射光在通过液晶层后按原有方向传播
解析:由题意可知,在自然条件下,液晶层中的液晶分子无规则排列,像一块毛玻璃,可知入射光在液晶层发生漫反射,光线可以通过,但通过量较少,而且没有规律,故A、B不合理;通电以后,弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃,可知通电时,入射光在通过液晶层后按原有方向传播,故C不合理,D合理。
10.如图所示,水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层,附着在玻璃上;在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是(　C　)
A.水不浸润石蜡仅由石蜡的性质决定,与水的性质无关
B.石蜡上的水有表面张力,玻璃面上的水没有表面张力
C.蜡面上水分子间作用力表现为引力
D.水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用弱
解析:液体能否浸润固体,取决于两者的性质,而不单纯由液体或固体单方面性质决定,故A错误;水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层,是浸润现象,说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强,玻璃面上的水存在表面张力,在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层,是不浸润现象,水在蜡面上不浸润,则水分子间作用力表现为引力,故B、D错误,C正确。7　液体的特点
[课标引领]
学习目标要求 核心素养和关键能力
1.通过观察和实验,知道液体表面有收缩的趋势,了解液体表面张力的概念、方向及意义。 2.知道浸润和不浸润现象及毛细现象,并能解释上述现象。 3.知道液晶的概念和特征,了解液晶的应用。 1.核心素养 理解液体的微观结构,能解释表面张力、浸润与不浸润产生的原因。 2.关键能力 通过对自然现象的分析,体验科学规律的应用价值,培养探索科学的兴趣。
知识点一　液体表面张力
思考讨论
1.分子力有什么特点
2.什么是表面张力 有什么作用效果
答案:略
科学思维
1.思考判断
(1)液体表面张力具有使液体表面收缩的趋势。(　√　)
(2)木块浮在水面上是液体表面张力的原因。(　×　)
(3)液体分子间的相互作用力比固体分子间作用力弱。(　√　)
2.关于液体的表面张力,下列说法正确的是(　C　)
A.液体表面张力是液体各部分之间的相互吸引力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为零
C.不论是水还是水银,表面张力都会使表面收缩
D.表面张力的方向与液面相垂直
解析:液体表面张力是液体表面各部分之间相互吸引的力,选项A错误;液体的表面层分子要比内部稀疏些,分子间的距离较内部分子间距离大,表面层分子间的作用力表现为引力,选项B错误;液体的表面张力总使液面具有收缩的趋势,选项C正确;液体表面张力的方向总是与液面相切,跟液面分界面相垂直,选项D错误。
知识点二　浸润　不浸润
情境探究
日常生活中,如果你认真观察的话,会发现游禽会时不时地用嘴抹擦身上的羽毛,如图甲所示;当从水中回到岸上,抖一抖羽毛,水珠会全部掉落。如图乙所示为大树生长和蘑菇生长时根部分布情况,越往下,根的直径越细。
探究:(1)游禽为什么用嘴抹擦身上的羽毛 水容易脱离羽毛的原因是什么
(2)根的直径为什么越向下越细 除草时把部分树根铲断,会对树吸收水分产生什么影响
答案:(1)游禽用嘴把油脂涂到羽毛上,使水不能浸润羽毛。水对涂抹了油脂的羽毛不浸润。
(2)越往下根的直径越细,越容易发生毛细现象。除草时把部分树根铲断,将会使树吸收地下水分受阻。
科学思维
1.思考判断
(1)毛细现象是浸润或不浸润的实例。(　√　)
(2)一种液体可能浸润某种固体,也可能不浸润另一种固体。(　√　)
2.下列说法正确的是(　D　)
A.水是浸润液体,水银是不浸润液体
B.浸润现象中,附着层里的分子与液体内部的相比有较小的势能
C.当液体与固体的相互作用小于液体分子之间的相互作用时,此时表现为浸润
D.不浸润现象中,附着层里的分子比液体内部稀疏
解析:同一种液体是浸润液体还是不浸润液体是相对的,水对玻璃来说是浸润液体,对蜂蜡来说是不浸润液体,水银对玻璃来说是不浸润液体,对铅来说是浸润液体,故A错误;浸润现象中,附着层里的分子比液体内部密集,分子间的距离比液体内部小,分子间的作用力表现为斥力,附着层里的分子与液体内部的相比有较大的势能,故B错误;当液体与固体的相互作用小于液体分子之间的相互作用时,此时表现为不浸润,故C错误;不浸润现象中,附着层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大,分子间的作用力表现为引力,故D正确。
知识点三　液晶
情境探究
液晶是现代生活的一个重要角色,从最初的电子手表到如今的笔记本电脑、液晶电视、可视电话……液晶一步步地深入我们的生活中。
探究:(1)“液体”和“晶体”是怎么联系在一起的
(2)液晶作为显示元件方面的用途,已经深入生活中的各个方面,液晶显示器是利用什么性质来显示各种颜色
答案:(1)某些物质既像液体一样具有流动性,又像某些晶体在光学性质上具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫作液晶。
(2)液晶具有光学各向异性。
科学思维
1.思考判断
(1)液晶的物质状态介于固态与液态之间。(　√　)
(2)液晶在任何条件下,都表现出各向异性。(　×　)
(3)液晶具有流动性,液晶的分子排列与液体相同。(　×　)
2.(多选)关于液晶,下列说法正确的是(　BD　)
A.因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态,所以液晶实际上是一种非晶体
B.液晶具有液体的流动性,是因为液晶分子尽管有序排列,但却位置无序,可自由移动
C.任何物质在任何条件下都可以存在液晶态
D.天然存在的液晶很少,多数液晶是人工合成的
解析:液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态,它不是晶体,也不是非晶体,A错误;液晶分子的排列像晶体分子一样排列有序,但是它们又像液体分子一样可以自由移动,没有固定的位置,即位置无序,所以液晶具有流动性,B正确;有些物质只有在特定的条件下才具有液晶态,并不是所有物质都存在液晶态,C错误;天然存在的液晶很少,多数液晶是人工合成的,D正确。
要点一　液体表面张力
1.表面张力的成因分析
(1)分子分布:液体表面层的分子分布比液体内部分子稀疏。
(2)分子力特点:液体内部分子间的作用力表现为斥力,而液体表面层的分子之间距离较大,分子力表现为引力。
(3)表面特性:表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面形成一层绷紧的膜。
(4)表面张力的方向:与液面相切,垂直于液面上的各条分界面。如图所示。
2.表面张力的作用
(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,滴在洁净玻璃上的水银滴呈球形。(由于受重力的影响,往往呈扁平形,在完全失重条件下才呈球形)
(2)表面张力的大小除跟边界长度有关外,还跟液体的种类、温度有关。
[例1] 下列关于液体表面张力的说法正确的是(　B　)
A.液体表面张力的存在,使得表面层分子的分布比内部要密集些
B.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子间作用力表现为引力,产生表面张力
C.液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因
D.液体表面张力的方向指向液体内部,使液体表面有收缩趋势
解析:液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子间作用力表现为引力,从而产生表面张力,A错误,B正确;液体表面层分子间既有引力又有斥力,但引力大于斥力,从而表现为引力,C错误;液体表面张力的方向沿液面的切线方向,D错误。
[针对训练1] 某日,我国航天员在空间站成功进行了太空授课。实验时航天员从注射器中挤出一滴水,水滴在空中的形状是(　A　)
　　　
A B C D
解析:空间站中水滴处于完全失重状态,在水的表面张力作用下,水滴应该呈球形,故选A。
要点二　浸润、不浸润及毛细现象
1.浸润和不浸润现象的成因分析
(1)附着层内分子受力情况:液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。
(2)浸润的成因:当固体分子吸引力大于液体内部分子吸引力时,附着层内液体分子比液体内部分子密集,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩张的趋势,这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因:当固体分子吸引力小于液体内部分子吸引力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。
2.毛细现象
项目 浸润 不浸润
现象 液体在毛细管中上升 液体在毛细管中下降
举例 浸润液体液面在 毛细管里上升 不浸润液体液面在 毛细管里下降
特点 对于一定的液体和一定材质的管壁,管的内径越细,毛细管内、外液面差越大
产生 原因 如图所示,甲是浸润现象,此时管内液面呈凹形,液体表面张力形成向上的拉力,使管中液体向上运动,直到表面张力向上的力与管内升高液体所受的重力相等时,液体停止上升,稳定在一定的高度。乙是不浸润现象,管内液面呈凸形,表面张力使液体受到向下的力,液体在管内下降
[例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(　C　)
A.水不浸润玻璃
B.水银浸润玻璃
C.水的表面层中各分子之间的作用力表现为引力
D.水银的表面层中各分子之间的作用力表现为斥力
解析:由题图知,水浸润玻璃,水银不浸润玻璃,故A、B错误;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。
(1)液体放在玻璃容器中,液面与器壁接触的位置是弯曲的,但有的向上弯,有的向下弯(如图)。这也是浸润与不浸润两种现象的区别。
(2)浸润和不浸润也是分子力作用的表现。
(3)同一种固体,对有些液体浸润,对有些液体不浸润。同一种液体,对一些固体是浸润的,对另一些固体是不浸润的。
[针对训练2] 某物理兴趣小组将两种不同的液体注入两个细玻璃管中,稳定后,利用放大镜观察玻璃管中的液面,图甲和图乙是两玻璃管利用放大镜放大后的部分截面图,图中虚线标识部分是相应部位所对应的两个附着层。下列关于甲、乙两截面图的分析正确的是(　D　)
A.甲是不浸润现象,乙是浸润现象
B.附着层1中的分子力表现为引力
C.附着层2中的分子力表现为斥力
D.附着层1中的液体表现出扩张的趋势,附着层2中的液体表现出收缩的趋势
解析:根据浸润和不浸润的基本概念,题图甲是浸润现象,题图乙是不浸润现象,故A错误;题图甲附着层1的液体分子比液体内部的分子密集而表现为斥力,液体表现出扩张的趋势;题图乙附着层2的液体分子比液体内部的分子稀疏而表现为引力,液体表现出收缩的趋势,故B、C错误,D正确。
要点三　液晶
液晶的特点
(1)液晶具有流动性,具有液体的特点。
(2)液晶在不同方向上光学性质不同。
(3)在不同方向上液晶分子的排列情况不同。
(4)液晶受到外界影响时,物理性质会发生明显的变化。
[例3] 关于液晶,下列说法正确的是(　D　)
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.液晶是介于固态和液态之间的物质状态,既具有液体的流动性,又具有晶体分子的规则排列的性质
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,因而呈现出许多不同的性质,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,但液晶自身不发光,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;液晶是介于固态和液态之间的物质状态,既具有液体的流动性,又具有晶体分子的规则排列的性质,故D正确。
[针对训练3] (多选)液晶电视的关键部件是液晶层,下列关于液晶层工作原理的说法正确的是(　CD　)
A.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性
B.液晶的光学性质随温度的变化而变化
C.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
D.利用液晶对光具有各向异性的特点
解析:液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,故A错误。外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质。温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质。液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化工作的,故B错误,C正确。液晶显示器就是利用液晶对光具有各向异性的特点,故D正确。
素养测练　　　　　　 　　　　　 　　　　　
基础巩固练
考点一　液体表面张力
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,棉线的形状是下列选项图中的(　D　)
　　　
A B C D
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部分肥皂膜刺破后,在b部分肥皂膜表面张力的作用下,棉线将绷紧。因液体表面有面积收缩到最小的趋势,所以棉线被拉成凹的圆弧状,选项D正确。
2.(宁波月考)关于表面张力,下列说法正确的是(　A　)
A.小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用
B.小木块能够浮在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与水的浮力平衡的结果
D.露珠表面的水分子之间的距离小于内部的水分子之间的距离
解析:小昆虫在水面上自由往来而不陷入水中是液体表面张力在起作用,选项A正确;小木块能够浮在水面上是浮力与其重力平衡的结果,选项B错误;缝衣针浮在水面上不下沉是水的表面张力作用的结果,选项C错误;露珠表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,分子力表现为引力,存在表面张力,选项D错误。
考点二　浸润、不浸润及毛细现象
3.水对玻璃是浸润液体,而水银对玻璃是不浸润液体,它们在毛细管中将发生上升或下降现象。现把粗细不同的三根毛细管插入水或水银中,液柱如图所示,其中正确的现象应是(　D　)
　
A B
　
C D
解析:水银对玻璃是不浸润液体,不浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较小,液体分子间距较大,此时附着层内的分子相互作用表现为引力,液面呈现收缩的趋势,即液面下降,故不浸润液体在毛细管内下降,而且毛细管越细,不浸润液体在毛细管内下降的高度越大,故A、C错误;水对玻璃是浸润液体,浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较大,液体分子间距较小,分子相互作用表现为斥力,液面呈现扩散的趋势,即在毛细管内上升,而且毛细管越细,浸润液体在毛细管内上升的高度越大,故D正确,B错误。
4.(多选)关于浸润及不浸润,下列说法正确的是(　AB　)
A.在夏季,人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润
B.单杠、双杠运动员上杠表演前,手及杠上涂镁粉,是因为水对镁粉浸润
C.布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙,但雨伞不漏雨水是因为水对伞面不浸润
D.酒精灯的灯芯经常用棉线来制成,因为酒精对棉线不浸润
解析:在夏季,人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润,汗水可以通过棉线衣服蒸发出去,故A正确;单杠、双杠运动员上杠表演前,手及杠上涂镁粉,是因为水对镁粉浸润,可以吸收手部汗液防止打滑,故B正确;布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙,但雨伞不漏雨水是由于表面张力的作用,故C错误;酒精灯的灯芯经常用棉线做成,因为酒精对棉线浸润,故D错误。
5.(多选)下列情况属于毛细现象的是(　AC　)
A.墨水瓶被打翻了,用粉笔可以把墨水吸干
B.洗头的时候,头发聚在一起
C.植物根部的养分,能升到植物的上部
D.自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了
解析:墨水瓶被打翻了,用粉笔可以把墨水吸干,属于毛细现象,选项A正确;洗头的时候,头发聚在一起,是表面张力的作用,选项B错误;植物根部的养分,能升到植物的上部,是毛细现象,选项C正确;自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了,这是大气压的作用,选项D错误。
考点三　液晶
6.下列关于液晶的说法正确的是(　C　)
A.液晶的分子排列与固态相同
B.液晶的分子排列与液态相同
C.液晶的物理性质在外界的影响下很容易发生改变
D.液晶具有光学各向同性
解析:液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态,其分子排列介于二者之间,并且排列是不稳定的,容易在外界影响下发生改变,液晶具有光学各向异性,故选C。
7.液晶显示器是一种采取液晶为材料的显示器,由于机身薄、省电、辐射低等优点深受用户的青睐。下列关于液晶说法正确的是(　C　)
A.液晶都是人工合成的,天然的液晶并不存在
B.液晶既有液体的流动性,又有光学的各向同性
C.当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,它对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色
D.液晶的结构与液体的结构相同
解析:液晶有人工合成的,也有天然的,例如液晶也存在于生物结构中,故A错误;液晶既有液体的流动性,又有光学的各向异性,故B错误;当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,它对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色,故C正确;液晶是介于液态与固态之间的一种物质状态,结构与液体的结构不同,故D错误。
能力提升练
8.下列四幅图所涉及的物理知识,论述正确的是(　D　)
A.图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大
B.图乙水黾可以在水面上自由活动,说明它所受的浮力大于重力
C.图丙是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图,连线表示小炭粒的运动轨迹
D.图丁中a是浸润现象,b是不浸润现象
解析:晶体熔化过程中温度不变,分子平均动能不变,故A错误;水黾可以在水面上自由活动,是因为水的表面张力,故B错误;每隔一段时间把观察到的小炭粒的位置记录下来,然后用直线把这些位置依次连接成折线,所以连线表示每隔一段时间小炭粒的位置,而不是运动轨迹,故C错误;题图丁中a是浸润现象,b是不浸润现象,故D正确。
9.(多选)通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间,经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品,被广泛应用于高档办公室、医疗机构、商业展示等领域,能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。现将其工作原理简化为如图所示的模型,在自然条件下,液晶层中的液晶分子无规则排列,玻璃呈乳白色,即不透明,像一块毛玻璃;通电以后,弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。结合以上内容和所学知识,关于通电雾化玻璃,下列叙述不合理的是(　ABC　)
A.不通电时,入射光在液晶层发生了全反射,导致光线无法通过
B.不通电时,入射光在液晶层发生了干涉,导致光线无法通过
C.通电时,入射光在通过液晶层后方向发生了改变
D.通电时,入射光在通过液晶层后按原有方向传播
解析:由题意可知,在自然条件下,液晶层中的液晶分子无规则排列,像一块毛玻璃,可知入射光在液晶层发生漫反射,光线可以通过,但通过量较少,而且没有规律,故A、B不合理;通电以后,弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃,可知通电时,入射光在通过液晶层后按原有方向传播,故C不合理,D合理。
10.如图所示,水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层,附着在玻璃上;在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是(　C　)
A.水不浸润石蜡仅由石蜡的性质决定,与水的性质无关
B.石蜡上的水有表面张力,玻璃面上的水没有表面张力
C.蜡面上水分子间作用力表现为引力
D.水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用弱
解析:液体能否浸润固体,取决于两者的性质,而不单纯由液体或固体单方面性质决定,故A错误;水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层,是浸润现象,说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强,玻璃面上的水存在表面张力,在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层,是不浸润现象,水在蜡面上不浸润,则水分子间作用力表现为引力,故B、D错误,C正确。
气体　固体　液体　检测试题　　　　　　 　　　　　 　　　　　
一、单项选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.关于温度与温标,下列说法正确的是(　D　)
A.温度与温标是一回事,所以热力学温标也称为热力学温度
B.摄氏温度与热力学温度都可以取负值
C.摄氏温度升高3 ℃,在热力学温标中温度升高276.15 K
D.某物体温度升高1 ℃与1 K,物体冷热程度改变是相同的
解析:温标是按照一定的标准划分的温度标志,分华氏温标、热力学温标、摄氏温标,而温度表示的是物体的冷热程度,所以温度与温标不是一回事,A错误;热力学温度不可以取负值,B错误;根据 T=t+273.15 K可知,摄氏温度升高 3 ℃,在热力学温标中温度升高3 K,C错误;热力学温标的分度值与摄氏温标的分度值是相等的,表示温度差时 1 ℃=1 K,D正确。
2.物理知识与我们的生活实际紧密相关,下列有关说法正确的是(　B　)
A.炒菜时的烟气升腾,是油烟颗粒的热运动
B.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性
C.自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体分子间相互排斥
D.为了把地下水分引上来要把地面上的土壤锄松
解析:油烟颗粒是宏观粒子,油烟颗粒的运动不是热运动,故A错误;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故B正确;气体分子间作用力很小忽略不计或体现为微弱引力,给车胎打气,越来越吃力,主要是因为打气过程中车胎内气体压强增大,故C错误;土壤里有许多毛细管,地下水分可以沿着它们上升到地面蒸发,将地面的土壤锄松,破坏了这些土壤的毛细管,这样就可以保存地下水分,故D错误。
3.下列说法正确的是(　B　)
A.一定质量的晶体在熔化过程中,其温度不变,内能保持不变
B.一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性不同,则该球一定是单晶体
C.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是单晶体
D.一块均匀薄片,沿各个方向对它施加拉力,发现其强度一样,则此薄片一定是非晶体
解析:一定质量的晶体在熔化过程中,其温度不变,由于吸收热量,则内能增加,选项A错误;一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性不同,即各向异性,则该球一定是单晶体,选项B正确;烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明云母是单晶体,选项C错误;一块均匀薄片,沿各个方向对它施加拉力,发现其强度一样,则此薄片不能确定是晶体还是非晶体,选项D错误。
4.血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成,如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带,压强计示数为臂带内气体的压强与大气压强的差值,充气前臂带内气体压强为大气压强,体积为60 cm3;每次挤压加压气囊都能将60 cm3的外界空气充入臂带中,经N次充气后,压强计臂带内气体体积变为250 cm3,压强计示数为 150 mmHg。已知大气压强等于750 mmHg,气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则N等于(　B　)
A.3 B.4 C.5 D.6
解析:根据题意可知,初状态气体的压强为p0=750 mmHg=75 cmHg,体积为V0=60(N+1) cm3,末状态气体的压强为p1=p0+150 mmHg=90 cmHg,体积为V1=250 cm3,由于气体温度不变,由玻意耳定律有p0V0=p1V1,解得N=4,故选B。
5.如图所示,一水平放置且两端封口的玻璃管,内部封有水银柱处于静止状态,水银柱左右两边分别封有一定质量的空气,空气可视为理想气体,左侧空气柱长度小于右侧空气柱长度,现在缓慢加热,使环境温度升高至某温度,在这一过程中,下列关于水银柱的位置变化描述正确的是(　C　)
A.向左移动 B.向右移动
C.位置不变 D.无法判断
解析:假设气体体积不变,均做等容变化。由于原来左右两边气体温度相同、压强相等,所以其pT图像是重合的,如图所示,则当环境温度升高至某温度过程中,气体压强增加同样的数值,故压强仍然相等,所以水银柱位置不变,C正确。
6.某轮胎正常工作的胎压范围是1.7～3.5 atm(轮胎的容积不变)。欲使该轮胎能在-40～90 ℃的温度范围内正常工作,则在20 ℃时给该轮胎充气,充气后的胎压应控制在(　B　)
A.2.0 atm～2.3 atm B.2.3 atm～2.6 atm
C.2.6 atm～2.9 atm D.2.9 atm～3.2 atm
解析:轮胎内气体体积不变,为保证安全,在90 ℃时压强不超过3.5 atm,在-40 ℃时压强不低于 1.7 atm,则根据查理定律有=,=,解得p1≈2.8 atm,p2≈2.14 atm,充气后的胎压应控制在2.14 atm到 2.8 atm 范围内比较合适,故B正确,A、C、D错误。
7.如图所示,表示一定质量的理想气体沿途径a→b→c→d→a发生状态变化的过程,则该气体压强的变化情况是(　C　)
A.从状态c到状态d,压强增大
B.从状态d到状态a,压强增大
C.从状态a到状态b,压强增大
D.从状态b到状态c,压强不变
解析:由理想气体状态方程知=,,在VT图像中,当压强增大时,图像上的点与原点的连线斜率变小,因此pa8.对一定质量的理想气体,下列说法正确的是(　B　)
A.体积不变,压强增大时,气体分子的平均动能可能不变
B.温度不变,压强减小时,气体分子的数密度一定减小
C.压强不变,温度降低时,气体分子的数密度一定减小
D.温度升高,压强和体积都可能不变
解析:根据=C可知,体积不变,压强增大时,温度升高,气体分子的平均动能一定增大,选项A错误;温度不变,压强减小时,气体体积增大,气体分子的数密度减小,选项B正确;压强不变,温度降低时,体积减小,气体分子的数密度增大,选项C错误;温度升高,压强、体积中至少有一个发生改变,选项D错误。
9.热学中有很多图像,对图中一定质量的理想气体图像的分析,不正确的是(　B　)
A.图甲中理想气体的体积一定不变
B.图乙中理想气体的温度一定不变
C.图丙中理想气体从P到Q,经过了温度先升高后降低的过程
D.图丁中实线对应的气体温度高于虚线对应的气体温度
解析:根据=C 可得p=T,题图甲中,pT图像是一条过原点的倾斜直线,则理想气体的体积一定不变,故A不符合题意;因等温变化时pV=C,而题图乙图像不一定是双曲线,则题图乙中理想气体的温度不一定不变,故B符合题意;pV图像中的等温线是在第一象限内的双曲线的一支,等温线离原点越远温度越高,由题图丙知,从P到Q的过程中,温度先升高后降低,故C不符合题意;温度升高时,分子平均速率增大,所以气体由虚线状态变成实线状态时,温度升高,实线对应的气体温度一定高于虚线对应的气体温度,故D不符合题意。
10.如图所示,竖直放置的导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞的质量为m,横截面积为S,缸内气体高度为2h。现在活塞上缓慢添加沙粒,直至缸内气体的高度变为h。然后再对汽缸缓慢加热,以使缸内气体温度逐渐升高,让活塞恰好回到原来位置。已知大气压强为p0,大气温度恒为T0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸间摩擦。下列说法正确的是(　D　)
A.所添加沙粒的总质量为m+
B.所添加沙粒的总质量为2m+
C.活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为T0
D.活塞返回至原来位置时缸内气体的温度为2T0
解析:初态气体压强p1=p0+,添加沙粒后气体压强p2=p0+,对气体由玻意耳定律得 p1S·2h=p2Sh,解得m′=m+,A、B错误;设活塞回到原来位置时气体温度为T1,该过程为等压变化,有=,解得T1=2T0,C错误,D正确。
二、多项选择题(本题共2小题,每小题4分,共8分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.在特定温度下冰晶会形成规则的六边形结构,这种自然形成的完美六方晶体不仅是大气的艺术品,更为新型人工晶体制备提供了启示,比如在半导体晶圆生长工艺中,借鉴冰晶的稳态控制方法可将缺陷密度降低40%以上。下列说法正确的是(　BCD　)
A.冰晶的规则排列表明分子间作用力具有方向性
B.冰晶融化时,分子热运动的平均动能保持不变
C.温度升高时,冰晶内分子热运动的平均速率增大
D.冰晶融化过程中,内能增加但温度不变
解析:冰晶规则排列是晶体结构的特性,与分子间作用力的方向性无关,A错误;冰晶融化时温度不变,所以分子平均动能不变,B正确;温度升高时,冰晶内分子热运动的平均速率增大,C正确;冰晶融化时吸热用于破坏分子间作用力,内能增加但温度保持不变,D正确。
12.一定质量的理想气体从状态a开始,缓慢经历ab、bc、ca回到a状态,其VT图像如图所示。状态a的压强为p1、体积为V0、热力学温度为T0,状态c的热力学温度为Tc,下列判断正确的是(　ACD　)
A.气体从状态a到状态b的过程中密度一直减小
B.pb=2.5p1
C.pc=p1
D.Tc=2.5T0
解析:由题图可知,气体由状态a到b的过程体积变大,气体密度减小,故A正确;气体由状态a到b为等温膨胀,所以p1V0=pb·2.5V0,所以pb=0.4p1,故B错误;由于ac是一条过原点的直线,即等压线,所以pc=p1,故C正确;由状态c到a,有,所以Tc=2.5T0,故D正确。
三、非选择题(本题共6小题,共52分)
13.(4分)在“气体等温变化规律的探究”的实验中,如图所示,导热性能良好的注射器下端的开口有橡胶套,它和柱塞一起把一段空气柱封闭在注射器中,以这段空气柱为研究对象,实验过程中它的质量不会变化。空气柱的压强p可以从上方的压力表中读出,空气柱的体积V可以从注射器的标度上读出,用手把柱塞向下推或向上拉,读出体积与压强的几组数据。
(1)关于本实验的实际操作及数据处理,以下说法正确的是　　　　。
A.为减小实验误差,应缓慢移动柱塞
B.气体的压强和体积必须用国际单位
C.推、拉柱塞时,为了稳定,手应握住注射器筒上的空气柱部分
D.注射器下端橡胶套脱落后,应立即重新封上,继续实验并记录数据
(2)以压强p为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把实验得到的各组数据在坐标系中描点。某小组在这次实验过程中,环境温度突然降低,其他操作均规范,则该小组最后得到的p关系图像可能是　　　　。
　
A B
　
C D
解析:(1)为减小实验误差,应缓慢移动柱塞,以防止柱塞移动太快时气体的温度发生变化,A正确;气体的压强和体积不是必须用国际单位,只要单位统一即可,B错误;推、拉柱塞时,手不应握住注射器筒上的空气柱部分,以防止气体温度发生变化,C错误;注射器下端橡胶套脱落后,气体的质量发生变化,必须重新做实验,D错误。
(2)由=C,可知p=CT·,CT是p关系图像的斜率,如果环境温度突然降低,其他操作均规范,则该小组最后得到的p关系图像的斜率将减小,所以A正确,B、C、D错误。
答案:(1)A　(2)A
14.(6分)某小组利用如图所示装置研究“等温情况下,一定质量气体的压强与体积的关系”。
带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体,推动活塞可以改变气体的体积V,实验所用测量压强的装置较特殊,测量的是注射器内部气体和外部大气(压强为p0)的压强差Δp,在多次改变体积后,得到如表所示数据。
Δp/(105 Pa) 0 0.11 0.25 0.43 0.67
V/mL 10 9 8 7 6
(1)图中装置1为　　　　　　　　　,装置2为　　　　　　　。(两空均选填“数据采集器”或“压强传感器”)
(2)每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了 　。
(3)研究小组基于数据,以Δp为y轴,作出的函数图线为直线,则x轴是　　　　。
(4)若图像斜率为k,该直线的函数表达式是　　　　　　　　　　,图像纵截距的绝对值表示的是　　　　　　　。
解析:(1)本实验利用电脑自动处理数据,首先需要感应压强大小的压强传感器,即装置1;还需要采集数据的数据采集器,即装置2。
(2)在实验过程中,每次气体的状态调整后,都要等一会儿再记录数据,这是为了让封闭气体与外界进行充分的热交换,温度恢复原状,保持不变。
(3)根据玻意耳定律得p0V0=(p0+Δp)V,Δp=p0V0·-p0,则x轴是。
(4)若图像斜率为k,该直线的函数表达式是Δp=k·-p0,根据函数表达式可以得到图像与Δp轴的交点的绝对值为外部大气压强的值。
答案:(1)压强传感器　数据采集器
(2)让封闭气体与外界进行充分的热交换,保持封闭气体的温度不变
(3)　(4) Δp=k·-p0　大气压强
15.(10分)内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa、体积为2.0×10-3 m3的理想气体,现在活塞上方缓缓倒上沙子,使封闭气体的体积变为原来的一半,然后将汽缸移出水槽,缓慢加热,使气体温度变为127 ℃。
(1)求汽缸内气体的最终体积。
(2)在图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化。(大气压强为1.0×105 Pa)
解析:(1)在活塞上方倒沙子的过程中温度保持不变,即p0V0=p1V1,
解得p1=2.0×105 Pa,
在缓慢加热到127 ℃的过程中压强保持不变,则=,
所以V2≈1.47×10-3 m3。
(2)如图所示。
答案:(1)1.47×10-3 m3　(2)图见解析
16.(10分)如图所示,粗细均匀的连通器左端用水银封闭长L=15 cm的理想气柱,左、右两管水银面高度差 H=15 cm,已知外界大气压强p0=75 cmHg,环境的热力学温度T0=300 K,现要使左、右两管内的水银面相平,
(1)若仅在右管开口中缓慢注入水银,求需要注入的水银高度h。
(2)若仅缓慢升高左端气柱的温度,求左端气柱最终的热力学温度T。
解析:(1)左端气柱初态压强
p=(75-15) cmHg=60 cmHg,
左、右两管内的水银面相平时末态压强
p0=75 cmHg,
根据题意可知封闭气体做等温变化,根据玻意耳定律有pLS=p0L0S,
解得L0=12 cm,
需要注入的水银高度h=H+2(L-L0)=21 cm。
(2)仅缓慢升高左端气柱的温度,左、右两管内的水银面相平时,左管中气体长度
L1=L+=22.5 cm,
根据理想气体状态方程有=,
解得T=562.5 K。
答案:(1)21 cm　(2)562.5 K
17.(10分)深度为H、汽缸口有固定卡销的圆柱形汽缸,可以通过底部安装的电热丝加热来改变缸内的温度。将温度为T0、压强为p0的一定质量理想气体,用活塞封闭在汽缸内,汽缸水平放置时活塞刚好在汽缸口,如图甲所示。现将汽缸缓慢翻转至竖直放置,整个过程缸内气体温度恒为T0,活塞保持静止时,活塞距汽缸底部的距离为h(h未知),如图乙所示。已知活塞质量m=、横截面积为S,大气压强恒为p0,重力加速度为g。活塞及卡销厚度不计,电热丝体积可忽略,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气。
(1)求h的大小。
(2)图乙状态下,接通汽缸底部的电热丝给气体加热,活塞缓慢上升,当汽缸内气体的温度为4T0时,缸内气体压强大小为多少
解析:(1)初始时,对封闭气体,
初状态压强p1=p0,初状态体积V1=SH,
竖直放置时,压强p2=p0+=3p0,
体积V2=Sh,
气体做等温变化,根据玻意耳定律得
p1V1=p2V2,
解得h=H。
(2)假设活塞刚好到达汽缸口时,气体温度为T,由初始状态至此状态,气体做等容变化,由查理定律得=,
可得T=3T0<4T0,
此后气体做等容变化,=或=,
可得p3=4p0。
答案:(1)H　(2)4p0
18.(12分)某型号氧气瓶的容积V=0.10 m3,温度 t1=27 ℃时,瓶中氧气的压强为p1=10p0(p0为标准大气压)。已知热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=t+273 K。假设瓶中的气体可视为理想气体。
(1)若将氧气瓶内气体的温度降至t2=-33 ℃,求此时氧气瓶内气体的压强p2。
(2)若保持氧气瓶内氧气的温度t1=27 ℃不变。
①已知瓶中原有氧气的质量为M,现将该氧气瓶与一个体积未知且真空的储气瓶用细管相连,稳定后,氧气瓶内压强p3=2p0,求此时氧气瓶内剩下的氧气质量m。
②当该氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需要给其重新充气。现将该氧气瓶供某实验室使用,若每天消耗1个大气压的氧气ΔV=0.20 m3,求该氧气瓶重新充气前可供该实验室使用多少天。
解析:(1)由题意可知T1=300 K,T2=240 K,
根据查理定律有=,
解得p2=p1=8p0。
(2)①设未知容器、细管与氧气瓶的总容积为V3,根据玻意耳定律有p1V=p3V3,
解得V3=V=5V,
所以m=M=M。
②重新充气前用去的氧气在2个大气压下的体积为
V′=V3-V=4V,
设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,有p4·V′=p0V0,
式中p4=2p0,
所以V0=·V′=8V,
则氧气可用的天数为N==4。
答案:(1)8p0　(2)①M　②4天

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