第2章 4.固体 5.液体(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练测（人教版2019）

4.固体 5.液体 学习目标 1.通过对固体性质的了解，知道什么是晶体，什么是非晶体。 2.通过学习晶体的微观结构理论，会解释晶体的各项性质。 3.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因。 4.了解液体的微观结构，了解浸润和不浸润现象及毛细现象，了解毛细现象产生的原因。 5.了解液晶的特点及其应用 [对应学生用书第39页] 一、晶体和非晶体 1. 我们常见的固体，有些是晶体，有些是非晶体。石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体。玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 2.单晶体具有天然的、规则的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状，我们在初中已经学过，晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。 3.有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作各向异性，非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性，由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是具有各向同性的。 二、晶体的微观结构 1.规则性：在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。 2.变化或转化：在不同条件下，同种物质的微粒按照不同规则在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石。有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固就变成了石英玻璃。 三、液体的表面张力 1.表面层：液体跟气体接触的表面存在的一个薄层，它使液体表面具有收缩的趋势。 2.液体内部和表面层内分子力的比较：在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略大于r0，分子间的作用力表现为引力。 3.液体的表面张力 （1）定义：使液体表面绷紧的力，叫作液体的表面张力。 （2）作用效果：使液体表面具有收缩趋势。 （3）力的方向：总是跟液面相切，且与分界面垂直。 四、浸润和不浸润 1.浸润和不浸润 （1）一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。实验表明，水可以浸润玻璃，但水不浸润蜡。 （2）当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。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。 （3）浸润和不浸润是分子力作用的表现。 2.毛细现象 （1）毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。 （2）毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差越大。 （3）由于液体浸润管壁，液面呈如图所示的形状，液面弯曲。液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。 五、液晶 1.液晶：像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性的物质叫作液晶。这是介于液态和固态间的一种中间态。 2.出现液晶态的条件：液晶是一种特殊物质，有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态，另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定浓度范围内具有液晶态。 3.液晶的微观结构：通常棒状分子的物质容易具有液晶态。 4.应用：除用作显示器外，在生物医学、电子工业等领域都有重要的应用。 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （1）所有晶体都具有天然、规则的几何外形。 （×） （2）没有固定熔点的固体一定是非晶体。 （√） （3）物理性质表现为各向同性的一定是非晶体。 （×） （4）表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势。 （√） （5）昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。 （√） （6）毛细管插入水中，管的内径越大，管内水面升得越高。 （×） 2.要增强雨伞的防水作用，伞面可选择对水是　　　　（选填“浸润”或“不浸润”）的布料；布料经纬线间空隙很小，小水珠落在伞面上由于　　　　的作用，不能透过空隙。  答案　不浸润　表面张力 [对应学生用书第41页] 要点一　晶体和非晶体 （1）如图是食盐晶体中的氯离子和钠离子分布的示意图，氯离子和钠离子是在图示位置静止不动吗？ （2）同种物质不是晶体就是非晶体，这种说法对吗？ （3）怎样区分晶体与非晶体、单晶体与多晶体？ 提示：（1）它们并不是像结构图上所画的那些点一样静止不动，它们时刻都在不停地振动，结构图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置。 （2）这种说法不正确，同种物质以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 （3）区分晶体和非晶体的方法是看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点；区分单晶体和多晶体的方法是看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。 1.单晶体、多晶体及非晶体的区别与联系 2.单晶体的特征 （1）具有天然的规则外形，这种规则的外形不是人工造成的。 （2）物理性质表现为各向异性，这是单晶体区别于非晶体和多晶体最重要的特性，是判断单晶体最主要的依据。 ①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质（包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等）不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性质时，测试结果不同。 ②单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下：云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同；方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同；立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同；方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。 （3）具有一定的熔点，单晶体在这一点上和多晶体没有区别，从宏观上区分晶体和非晶体的重要依据是看有无确定的熔点。 3.多晶体和非晶体 （1）多晶体虽是无天然规则的几何形状，物理性质具有各向同性，但组成多晶体的晶粒都有规则的几何形状，每一个晶粒都具有单晶体的特征和物理性质，这是多晶体和非晶体在内部结构上的区别。 （2）多晶体与非晶体在宏观上的区别在于多晶体具有一定的熔点，非晶体则没有，例如很多同学认为玻璃应是多晶体，但实验证明玻璃没有一定的熔点，故应是非晶体。 4.晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周期性。如图所示是食盐晶体。 5.同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布形成不同的物质，例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那样排列，就成为金刚石。 [例1]　（多选）在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图所示，则 （　　） A.甲、乙是非晶体，丙是晶体 B.甲、丙是晶体，乙是非晶体 C.甲、丙是多晶体，乙是晶体 D.甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体 [解析]　由题图知，甲、乙具有各向同性，丙具有各向异性；由题图知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点，所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体。故选BD。 [答案]　BD 　（多选）下列关于晶体空间点阵的说法，正确的是 （　　） A.构成晶体空间点阵的物质微粒，可以是分子，也可以是原子或离子 B.晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动 C.所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念。空间点阵的结点是指组成晶体的物质微粒做永不停息的微小振动的平衡位置，物质微粒在结点附近的微小振动，就是热运动 D.相同的物质微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质 解析　组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子，这些物质微粒也就是分子动理论所说的“分子”。显然，组成晶体的物质微粒处在永不停息的无规则的热运动之中，但同时物质微粒之间还存在相互作用。组成晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，物质微粒的热运动不足以克服这种相互作用而彼此远离。相同的物质微粒，可构成不同的空间点阵，如金刚石和石墨，故A、C、D正确，B错误。 答案　ACD 要点二　液体的表面张力和液晶 　　如图所示是液体表面附近分子分布的大致情况。请结合图片思考： （1）液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点？ （2）液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的？ （3）小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗？ 提示：（1）表面层内分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力。 （2）液体的微观结构。 （3）不同。小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用。小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果。 1.液体表面张力的成因分析 （1）分子间距离特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏。 （2）分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力。 （3）表面特性：表面层分子之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：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图所示。 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，在完全失重条件下才呈球形）。 （2）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。 3.液晶的特性及微观结构 （1）液晶是介于固态和液态之间的中间态，其分子排列介于二者之间，并且排列有序但是不稳定。 （2）液晶具有光学上的各向异性，液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质。 [例2]　（多选）关于液体表面张力，下列说法正确的有 （　　） A.甲图中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果 B.乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力 C.丙图中水黾可以停在水面上，是由于水的表面张力作用 D.丁图中液体表面张力方向与液面平行 [解析]　甲图中露珠呈球形，这是液体表面张力的结果，故A错误；乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，从而产生表面张力，故B正确；丙图中水黾可以停在水面上，是由于水的表面张力作用，故C正确；丁图中液体表面张力方向与液面平行，故D正确。 [答案]　BCD [例3]　（多选）关于液晶，下列说法中正确的有 （　　） A.液晶是一种晶体 B.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 C.液晶的光学性质随温度的变化而变化 D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 [解析]　液晶的微观结构介于晶体（固体）和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但液晶分子的排列是不稳定的，选项A、B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，液晶的光学性质会发生改变，选项C、D正确。 [答案]　CD 要点三　浸润和不浸润、毛细现象的分析 　　　日常生活中，如果认真观察，会发现水中游禽会不时用嘴抹擦身上的羽毛，这是为什么呢？ 提示：游禽用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸润羽毛。 1.浸润和不浸润现象成因分析 （1）固体和液体接触面内分子受力情况：液体和固体接触时，接触面内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：当固体分子对液体分子的吸引力大于液体内部分子力时，固液接触层内液体分子比液体内部分子稠密，固液接触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：当固体分子对液体分子的吸引力小于液体内部分子力时，固液接触层内液体分子比液体内部分子稀疏，固液接触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 （1）两种表现：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降。 （2）产生原因：毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系，如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为水的表面张力作用，液体会受到一向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受到一向下的力，因而管内液面比管外低。 [例4]　（多选）若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时，则 （　　） A.附着层分子密度大于液体内分子的密度 B.附着层分子的作用力表现为引力 C.管中的液体表面一定是下凹 D.液体跟固体接触的面有扩展的趋势 [解析]　这是浸润现象，这时固体分子与附着层液体分子间的引力相当强，造成附着层内分子的分布比液体内部密，这样就会使附着层分子间表现为排斥力，使液体跟固体接触的面有扩展的趋势，管中的液面呈凹形，选项A、C、D正确。 [答案]　ACD [例5]　（多选）把极细的玻璃管分别插入水与水银中，如图所示，能正确表示毛细现象的是 （　　） [解析]　因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误；水银不浸润玻璃，C正确，D错误。 [答案]　AC [对应学生用书第44页] 1.（晶体和非晶体）关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是 （　　） A.可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体 B.一块均匀薄片，沿各个方面对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体 C.一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球体一定是单晶体 D.一块固体，若其各个方向的导热性相同，则这块固体一定是多晶体 解析　根据各向异性和各向同性只能确定是否为单晶体，无法用来鉴别多晶体和非晶体，A错误；薄片在力学性质上表现为各向同性，无法确定薄片是多晶体还是非晶体，B错误；固体球在导电性质上表现为各向异性，则一定是单晶体，C正确；固体各个方向的导热性相同，无法确定固体是多晶体还是非晶体，D错误。 答案　C 2.（表面张力）关于液体的表面张力，下列说法中正确的是 （　　） A.液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0 B.液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0 C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力 D.表面张力使液体的表面有收缩的趋势 解析　与气体接触的液体，其表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力和斥力，但由于分子间的距离r＞r0，分子间的引力大于分子间的斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，故A、B、C错误，D正确。 答案　D 3.（液晶）如图所示，通电雾化玻璃是将液体高分子晶膜固定在两片玻璃之间，未通电时，看起来像一块毛玻璃，不透明；通电后，看起来像一块普通玻璃，透明。可以判断通电雾化玻璃中的液晶（　　） A.是液态的晶体 B.具有光学性质的各向同性 C.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 D.通电时，入射光在通过液晶层后按原方向传播 解析　液晶是介于晶体和液体之间的中间状态，既具有液体的流动性又具有晶体光学性质的各向异性，A、B错误。不通电时，即在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，入射光在液晶层发生了漫反射，穿过玻璃的光线少，所以像毛玻璃，不透明；通电时，液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，入射光在通过液晶层后按原方向传播，C错误，D正确。 答案　D 4.（浸润和不浸润、毛细现象）（多选）水可以浸润玻璃，而水银不浸润玻璃，它们在毛细管中将发生上升或下降的现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中，如图所示，其中错误的是 （　　） 解析　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（小于r0）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A正确，B错误；水银对玻璃是不浸润液体，不浸润液体在毛细管内附着层液体的分子密度较小，液体分子间距较大（大于r0），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，浸润液体在毛细管内下降的高度越大，故C错误，D正确。 答案　BC 学科网（北京）股份有限公司 $$