2.4固体（知识解读）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第三册

2.4固体（知识解读）（解析版） •知识点1 晶体和非晶体 •知识点2 晶体的微观结构 •作业 巩固训练 知识点1 晶体和非晶体 1、固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体又可以分为单晶体与多晶体。 （1）石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体。 （2）玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 2、非晶体：没有则的外形。 物理性质：没有确定的熔化温度。导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性。 3、晶体 (1)单晶体：有天然的规则的几何形状。 物理性质：有确定的熔点。导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性。 (2)多晶体：没有规则的几何形状。 物理性质：有确定的熔点；导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性。 说明：具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的则可能是非晶体或多晶体。 4、对单晶体的各向异性的理解 (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不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时，测试结果不同。通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等。 (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。 ①云母晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同。 ②方铅矿石晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。 ③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。 ④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。 【典例1-1】关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．天上飘落的雪花是非晶体，非晶体没有熔点而晶体有熔点 B．天然水晶熔化后再凝固的水晶（石英玻璃）是非晶体 C．晶体一般具有规则的几何外形，故将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 D．晶体和非晶体一定可以根据各向同性或各向异性来鉴别 【典例1-2】（多选）黑龙江的冬季，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（　　） 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，冰晶内分子热运动平均速率增大 D．冰晶熔化过程中，内能增加但温度不变 【变式1-1】北京冬奥会给世界各地的人们带来了寒冬中的温暖，雪花形主火炬的创意展现中国智慧，符合科学事实（图乙）。下列关于雪花的说法正确的是（　　） A．雪花是晶体 B．雪花各向同性 C．0℃雪花的分子的平均动能比0℃液态水分子的小 D．雪花漫天飞舞可以作为雪花分子在做无规则运动的证据 【变式1-2】（多选）晶体具有各向异性的特点是由于（　　） A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C．晶体内部结构的无规则性 D．晶体内部结构的有规则性 【变式1-3】在A、B、C三种固体薄片上涂蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲所示，而A、B、C三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图乙所示，则A是 ，B是 ，C是 。（均填“多晶体”“单晶体”或“非晶体”） 知识点2 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成石英玻璃。 3、对晶体的微观解释 (1)对单晶体各向异性的解释：图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少，因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同。 (2)对晶体具有确定熔点的解释：晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。 4、单晶体、多晶体及非晶体的异同比较 分类 微观结构 宏观表现 外形 物理性质 晶体 单晶体 组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵 有天然、规则的几何形状 各向异性 有确定的熔点 多晶体 由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成 没有天然、规则的几何形状 各向同性 非晶体 内部物质微粒是无规则排列的 没有确定的熔化温度 【典例2-1】已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的。图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是（　　） A．黑磷是晶体材料 B．黑磷和白磷是同位素 C．黑磷没有固定的熔点 D．黑磷的微观结构各层都不同，每层内部结构松散 【典例2-2】（多选）石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（　　）    A．石墨是晶体 B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 C．单层石墨烯的厚度约3 μm D．碳原子在六边形顶点附近不停地振动 【变式2-1】2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料研究方面取得的卓越成就。他们利用透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，得到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，石墨烯属于（　　） A．离子晶体 B．原子晶体 C．金属晶体 D．分子晶体 【变式2-2】（多选）对下列几种固体物质的认识，不正确的有（　　） A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B．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，说明蜂蜡是晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不相同 【变式2-3】晶体的微观结构 （1）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 （2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照 在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 （3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化为 一、单选题 1．中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母（　　） A．没有规则的外形 B．有固定的熔点 C．各原子都保持静止不动 D．是多晶体 2．固体甲和固体乙在一定压强下的熔化曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T。下列判断正确的有（　　） A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体 B．固体甲一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形 C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性 D．固体甲和固体乙的化学成分一定不相同 3．下列描述的物理现象与物理规律中说法正确的是（　　） A．晶体在熔化过程中虽然温度保持不变，但吸热后分子的平均动能会变大 B．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 C．通电导线在磁场中所受安培力的方向可以用安培定则来判断 D．假设地球为均匀球体，由于地球的自转，使得物体在两极处所受到的万有引力大于其在赤道处所受到的万有引力 4．江西景德镇陶瓷享誉世界。如图，向陶瓷茶杯倒入半杯热水，盖上杯盖过一段时间后，发现杯盖拿起来比较费力。下列说法正确的是（　　） A．杯盖拿起来比较费力的主要原因是杯盖与杯子间的密封性较好，杯盖与杯子间的分子的引力作用 B．杯盖拿起来比较费力的主要原因是杯盖与杯子间的密封性较好，杯子内气体的温度下降、压强减小 C．杯子内的气体温度降低，气体每个分子的动能都减小 D．向杯子中倒入热水后，杯子四周变热的速度一样快，说明陶瓷是各向异性材料 5．石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构。图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯。石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。则（　　） A．石墨中的碳原子静止不动 B．碳原子的直径大约为3×10-9 m C．石墨烯的物理性质沿各个方向一定不同 D．石墨烯的熔解过程中，碳原子的平均动能不变 6．黑磷是重要的芯片原料，其原子按照一定的规则排列呈片状结构，电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍。则黑磷（　　） A．属于多晶体 B．没有固定的熔点 C．导电性能呈各向异性 D．没有天然的规则几何外形 7．下列说法正确的是（　　） A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散现象 C．非晶体具有固定的熔点，紫外线有显著的热效应 D．阳光下的肥皂薄膜呈现彩色，这是光的衍射现象 二、多选题 8．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，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丁所示，以下说法正确的是（　　） A．甲、乙为非晶体，丙是晶体 B．甲、乙为晶体，丙是非晶体 C．甲可能为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 D．甲、丙有确定的熔点，乙无确定的熔点 9．大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态，高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体，下列说法正确的是（    ） A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的 B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状 C．晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同 D．单晶体有熔点，非晶体没有熔点 10．图甲是一定质量的理想气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线；图乙是显微镜下花粉微粒每30s的位置连线；图丙是分子力与分子间距离关系曲线：图丁是固体熔化过程曲线，则（　　） A．由甲图像可知，气体在①状态下的温度高于②状态下的温度 B．由乙图像可知，花粉微粒的无规则运动反映了花粉微粒分子的无规则运动 C．由丙图像可知，随分子间距离增大，分子力可能先减小，再增大，再减小为零 D．由丁图像可知，固体A可能表现各向同性，固体B可能表现各向异性 11．关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是（　　） A．图甲中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质 B．图乙为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构，相互之间作用力很强，所以金刚石十分坚硬，可制造玻璃刀和钻头 C．图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关 D．图丁为雪花的微观结构，雪花是晶体，当雪化成水后，水也是晶体 三、填空题 12．晶体的微观结构 （1）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 。 （2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照 在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 （3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化为 。 （4）某球形固体物质，其各向导热性能不相同，则该物体一定是 。 四、解答题 16．内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐，岩盐的颗粒很大，我们能清楚地看出它的立方体形状。把大颗粒的岩盐敲碎后，小颗粒的岩盐仍然呈立方体形状。如图所示，是岩盐晶体的平面结构：实心点为氯离子，空心点为钠离子，如果把它们用直线连起来，将构成一系列大小相同的正方形。作分界线，使它平行于正方形的对角线；作分界线，使它平行与正方形的一边。在两线的左侧各取一个钠离子M和N，为了比较这两个钠离子所受分界线另一侧的离子对它作用力的大小，分别以M、N为圆心，作两个相同的扇形，不考虑扇形以外远处离子的作用。为使问题简化，设所有离子都是质点，而且它们之间的相互作用遵从“平方反比”规律。 (1)如果F表示两个相邻粒子之间引力的大小，M所受扇形范围内的正负离子对它作用力的合力是 力（选填“引”或“斥”），大小为 ；N所受扇形范围内的正负离子对它作用力的合力是力 （选填“引”或“斥”），大小为 。 (2)根据计算结果解释：为什么敲碎的岩盐总是呈立方形状，而不会沿图中分界线断开？答： 。提示：实际晶体中的作用力要复杂得多，但这里的分析对理解自然现象还是有用的。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.4固体（知识解读）（解析版） •知识点1 晶体和非晶体 •知识点2 晶体的微观结构 •作业 巩固训练 知识点1 晶体和非晶体 1、固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体又可以分为单晶体与多晶体。 （1）石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体。 （2）玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 2、非晶体：没有则的外形。 物理性质：没有确定的熔化温度。导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性。 3、晶体 (1)单晶体：有天然的规则的几何形状。 物理性质：有确定的熔点。导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性。 (2)多晶体：没有规则的几何形状。 物理性质：有确定的熔点；导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性。 说明：具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的则可能是非晶体或多晶体。 4、对单晶体的各向异性的理解 (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不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时，测试结果不同。通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等。 (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。 ①云母晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同。 ②方铅矿石晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。 ③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。 ④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。 【典例1-1】关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．天上飘落的雪花是非晶体，非晶体没有熔点而晶体有熔点 B．天然水晶熔化后再凝固的水晶（石英玻璃）是非晶体 C．晶体一般具有规则的几何外形，故将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 D．晶体和非晶体一定可以根据各向同性或各向异性来鉴别 【答案】B 【详解】A．天上飘落的雪花在熔化过程中不断吸热但温度保持不变，所以雪花是晶体，晶体在熔化过程中温度保持不变，非晶体在熔化过程中温度不断升高，选项A错误； B．天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）是非晶体，晶体和非晶体在适当条件下可相互转化，选项B正确； C．具有规则几何外形的固体不一定是晶体，选项C错误； D．晶体包括单晶体和多晶体，只有单晶体才有各向异性，选项D错误。 故选B。 【典例1-2】（多选）黑龙江的冬季，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（　　） 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，冰晶内分子热运动平均速率增大 D．冰晶熔化过程中，内能增加但温度不变 【答案】BCD 【详解】A．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； B．冰晶融化时温度不变，温度是平均动能的标志，所以分子平均动能不变，B正确； C．温度升高时，分子热运动平均速率增加，C正确； D．冰晶熔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。 故选BCD。 【变式1-1】北京冬奥会给世界各地的人们带来了寒冬中的温暖，雪花形主火炬的创意展现中国智慧，符合科学事实（图乙）。下列关于雪花的说法正确的是（　　） A．雪花是晶体 B．雪花各向同性 C．0℃雪花的分子的平均动能比0℃液态水分子的小 D．雪花漫天飞舞可以作为雪花分子在做无规则运动的证据 【答案】A 【详解】AB．根据雪花具有形状规则的几何形状，且雪花在熔化时，吸收热量温度不变，具有确定的熔点，所以雪花是单晶体，则单晶体具有各向异性的物理性质，故B错误，A正确； C．平均动能与温度有关系，故0°C雪花的水分子的平均动能与0°C液态水分子的相同，故C错误； D．雪花是固体颗粒，飞舞时，是宏观上的机械运动，不能说明分子在做无规则运动，故D错误。 故选A。 【变式1-2】（多选）晶体具有各向异性的特点是由于（　　） A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C．晶体内部结构的无规则性 D．晶体内部结构的有规则性 【答案】AD 【详解】晶体的各向异性是由于晶体内部结构的有规则性以及不同的方向上物质微粒的排列情况不同。 故选AD。 【变式1-3】在A、B、C三种固体薄片上涂蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲所示，而A、B、C三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图乙所示，则A是 ，B是 ，C是 。（均填“多晶体”“单晶体”或“非晶体”） 【答案】 多晶体 非晶体 单晶体 【详解】[1][2][3]由题图甲知，A、B各向同性，C各向异性；由题图乙知，A、C有固定的熔点，B没有固定的熔点，所以A是多晶体，B是非晶体，C是单晶体。 知识点2 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成石英玻璃。 3、对晶体的微观解释 (1)对单晶体各向异性的解释：图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同，线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少，因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同。 (2)对晶体具有确定熔点的解释：晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。 4、单晶体、多晶体及非晶体的异同比较 分类 微观结构 宏观表现 外形 物理性质 晶体 单晶体 组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵 有天然、规则的几何形状 各向异性 有确定的熔点 多晶体 由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成 没有天然、规则的几何形状 各向同性 非晶体 内部物质微粒是无规则排列的 没有确定的熔化温度 【典例2-1】已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的。图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是（　　） A．黑磷是晶体材料 B．黑磷和白磷是同位素 C．黑磷没有固定的熔点 D．黑磷的微观结构各层都不同，每层内部结构松散 【答案】A 【详解】AC．黑磷的微观结构呈现规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而具有固定的熔点，故A正确，C错误； B．质子数（即原子序数）相同，而中子数不同的元素互称同位素，白磷和黑磷属于同素异形体，不属于同位素，故B错误； D．由题图可知，黑磷的微观结构各层都相同，每层内部结构紧密，故D错误。 故选A。 【典例2-2】（多选）石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（　　）    A．石墨是晶体 B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 C．单层石墨烯的厚度约3 μm D．碳原子在六边形顶点附近不停地振动 【答案】AD 【详解】A．石墨是晶体，故A正确； B．石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误； C．单层石墨烯厚度约为原子尺寸，故C错误； D．根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停的振动，则碳原子在六边形顶点附近不停地振动，故D正确。 故选AD。 【变式2-1】2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料研究方面取得的卓越成就。他们利用透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，得到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，石墨烯属于（　　） A．离子晶体 B．原子晶体 C．金属晶体 D．分子晶体 【答案】B 【详解】由分子构成的物质为分子晶体，分子之间以范德华力（分子间作用力）结合；原子通过共价键结合成的晶体叫原子晶体；离子晶体是离子通过静电作用形成的晶体叫离子晶体；金属原子释放出自由电子，然后共用，形成的晶体叫金属晶体；则石墨烯属于原子晶体。 故选B。 【变式2-2】（多选）对下列几种固体物质的认识，不正确的有（　　） A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B．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，说明蜂蜡是晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不相同 【答案】BC 【详解】A．食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体，故A正确，不符合题意； B．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，只能说明云母片是晶体。故B错误，符合题意； C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C错误，符合题意； D．石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同造成的，故D正确，不符合题意。 故选BC。 【变式2-3】晶体的微观结构 （1）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 （2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照 在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 （3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化为 【答案】 周期性 不同规则 晶体 【详解】（1）[1]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）[2]有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照 不同规则在空间分布。 （3）[3]晶体与非晶体在一定条件下是可以互相转化的，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 一、单选题 1．中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母（　　） A．没有规则的外形 B．有固定的熔点 C．各原子都保持静止不动 D．是多晶体 【答案】B 【详解】AB．由图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点，故A错误，B正确； C．组成物质的分子、原子或离子并不是静止不动的，他们在不停地振动，图中所画的点是他们振动的平衡位置，故C错误； D．由于该云母片在融化石蜡过程中表现的导热性能的各向异性，可以判断该云母为单晶体，故D错误。 故选B。 2．固体甲和固体乙在一定压强下的熔化曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T。下列判断正确的有（　　） A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体 B．固体甲一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形 C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性 D．固体甲和固体乙的化学成分一定不相同 【答案】A 【详解】A．晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，故A正确； B．固体甲若是多晶体，则没有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，故B错误； C．在热传导方面固体甲若是多晶体，表现出各向同性，固体乙一定表现出各向同性，故C错误； D．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，但是固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，故D错误。 故选A。 3．下列描述的物理现象与物理规律中说法正确的是（　　） A．晶体在熔化过程中虽然温度保持不变，但吸热后分子的平均动能会变大 B．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 C．通电导线在磁场中所受安培力的方向可以用安培定则来判断 D．假设地球为均匀球体，由于地球的自转，使得物体在两极处所受到的万有引力大于其在赤道处所受到的万有引力 【答案】B 【详解】A．晶体在熔化过程中温度保持不变，即分子的平均动能会不变，因为温度是分子平均动能的宏观标志，选项A错误； B．根据爱因斯坦的光电效应方程，光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项B正确； C．通电导线在磁场中所受安培力的方向应该用左手定则来判断，选项C错误； D．假设地球为均匀球体，物体在两极处所受到的万有引力等于于其在赤道处所受到的万有引力，只是两处重力的大小不同，选项D错误。 故选B。 4．江西景德镇陶瓷享誉世界。如图，向陶瓷茶杯倒入半杯热水，盖上杯盖过一段时间后，发现杯盖拿起来比较费力。下列说法正确的是（　　） A．杯盖拿起来比较费力的主要原因是杯盖与杯子间的密封性较好，杯盖与杯子间的分子的引力作用 B．杯盖拿起来比较费力的主要原因是杯盖与杯子间的密封性较好，杯子内气体的温度下降、压强减小 C．杯子内的气体温度降低，气体每个分子的动能都减小 D．向杯子中倒入热水后，杯子四周变热的速度一样快，说明陶瓷是各向异性材料 【答案】B 【详解】AB．杯盖拿起来比较费力的原因是杯子内部的气体温度降低，导致气体的压强减小，杯子外部压强大于杯子内部的压强，所以将杯盖拿起来比较费力，故A错误，B正确； C．杯子内的气体温度降低，气体分子的平均动能减小，并不是每个分子的动能都减小，故C错误； D．向杯子中倒入热水后，杯子四周变热的速度一样快，说明该陶瓷在传热性能上是各向同性材料，故D错误。 故选B。 5．石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构。图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯。石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。则（　　） A．石墨中的碳原子静止不动 B．碳原子的直径大约为3×10-9 m C．石墨烯的物理性质沿各个方向一定不同 D．石墨烯的熔解过程中，碳原子的平均动能不变 【答案】D 【详解】A．石墨中的碳原子并不是静止不动，而是在其平衡位置振动，故A错误； B．由于厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯，则碳原子的直径大约为 故B错误； C．石墨烯是一种单晶体，具有各向异性，但不能够认为其所有物理性质均具有各向异性，即不能够认为石墨烯的物理性质沿各个方向一定不同，故C错误； D．石墨烯是单晶体物资，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，故D正确。 故选D。 6．黑磷是重要的芯片原料，其原子按照一定的规则排列呈片状结构，电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍。则黑磷（　　） A．属于多晶体 B．没有固定的熔点 C．导电性能呈各向异性 D．没有天然的规则几何外形 【答案】C 【详解】A．黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构，属于单晶体，故 A错误； B．黑磷属于单晶体，有固定的熔点，故B错误； C．电子在同一片状平层内容易移动，在不同片状平层间移动时受到较大阻碍，导电性能呈各向异性，故C正确； D．黑磷属于单晶体，有天然的规则几何外形，故D错误。 故选C。 7．下列说法正确的是（　　） A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散现象 C．非晶体具有固定的熔点，紫外线有显著的热效应 D．阳光下的肥皂薄膜呈现彩色，这是光的衍射现象 【答案】B 【详解】A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故A错误； B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散现象，故B正确； C．非晶体没有固定的熔点，红外线有显著的热效应，故C错误； D．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，是由于肥皂膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，故是光的干涉现象，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，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丁所示，以下说法正确的是（　　） A．甲、乙为非晶体，丙是晶体 B．甲、乙为晶体，丙是非晶体 C．甲可能为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 D．甲、丙有确定的熔点，乙无确定的熔点 【答案】CD 【详解】由题图可知，在导热性上甲、乙表现为各向同性，丙表现为各向异性，由题图丁可知，甲、丙有确定的熔点，乙无确定的熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲可能为多晶体，丙为单晶体。 故选CD。 9．大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态，高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体，下列说法正确的是（    ） A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的 B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状 C．晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同 D．单晶体有熔点，非晶体没有熔点 【答案】BD 【详解】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体又分为单晶体和多晶体，单晶体是各向异性的，多晶体和非晶体是各向同性的，A错误； B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，B正确； C．晶体分为单晶体和多晶体，某些单晶体沿不同方向的导热或导电性能不相同，沿不同方向的光学性质也可能不相同，C错误； D．单晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，D正确。 故选BD。 10．图甲是一定质量的理想气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线；图乙是显微镜下花粉微粒每30s的位置连线；图丙是分子力与分子间距离关系曲线：图丁是固体熔化过程曲线，则（　　） A．由甲图像可知，气体在①状态下的温度高于②状态下的温度 B．由乙图像可知，花粉微粒的无规则运动反映了花粉微粒分子的无规则运动 C．由丙图像可知，随分子间距离增大，分子力可能先减小，再增大，再减小为零 D．由丁图像可知，固体A可能表现各向同性，固体B可能表现各向异性 【答案】AC 【详解】A．由甲图像可知，气体在①状态下的温度高于②状态下的温度，故A正确； B．由乙图像可知，花粉微粒的无规则运动反映了液体分子的无规则运动，故B错误； C．由丙图像可知，随分子间距离增大，分子力可能先减小，再增大，再减小为零，故C正确； D．由丁图像可知，固体A有固定的熔点，即为晶体，若是单晶体，则表现各向异性，若是多晶体，则表现为各向同性；固体B没有固定的熔点，即为非晶体，表现各向同性，故D错误。 故选AC。 11．关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是（　　） A．图甲中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质 B．图乙为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构，相互之间作用力很强，所以金刚石十分坚硬，可制造玻璃刀和钻头 C．图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关 D．图丁为雪花的微观结构，雪花是晶体，当雪化成水后，水也是晶体 【答案】BD 【详解】A．题图甲晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确，不符合题意； B．题图乙为石墨的微观结构，B错误，符合题意； C．题图丙为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确，不符合题意； D．题图丁为雪花的微观结构，雪花有规则的几何形状，所以是晶体，当雪化成水后，具有流动性，是液体不再是固体，D错误，符合题意。 故选BD。 三、填空题 12．晶体的微观结构 （1）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 。 （2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照 在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 （3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化为 。 （4）某球形固体物质，其各向导热性能不相同，则该物体一定是 。 【答案】（1）各向异性 （2）不同规则 （3）晶体 （4）单晶体 【解析】（1）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，具有空间上的各向异性。 （2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 （3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 （4）某球形固体物质，其各向导热性能不相同，则该物体一定是单晶体。 四、解答题 16．内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐，岩盐的颗粒很大，我们能清楚地看出它的立方体形状。把大颗粒的岩盐敲碎后，小颗粒的岩盐仍然呈立方体形状。如图所示，是岩盐晶体的平面结构：实心点为氯离子，空心点为钠离子，如果把它们用直线连起来，将构成一系列大小相同的正方形。作分界线，使它平行于正方形的对角线；作分界线，使它平行与正方形的一边。在两线的左侧各取一个钠离子M和N，为了比较这两个钠离子所受分界线另一侧的离子对它作用力的大小，分别以M、N为圆心，作两个相同的扇形，不考虑扇形以外远处离子的作用。为使问题简化，设所有离子都是质点，而且它们之间的相互作用遵从“平方反比”规律。 (1)如果F表示两个相邻粒子之间引力的大小，M所受扇形范围内的正负离子对它作用力的合力是 力（选填“引”或“斥”），大小为 ；N所受扇形范围内的正负离子对它作用力的合力是力 （选填“引”或“斥”），大小为 。 (2)根据计算结果解释：为什么敲碎的岩盐总是呈立方形状，而不会沿图中分界线断开？答： 。提示：实际晶体中的作用力要复杂得多，但这里的分析对理解自然现象还是有用的。 【答案】(1) 引 /0.9F 引 /0.3F (2)BB1方向引力小，AA1方向引力大 【详解】（1）[1][2]设每个正方形的边长为a，相距为r的两个离子作用力为，则相邻离子之间引力为 M受三个离子对它的作用力的合力为 [3][4]根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知M受到的扇形部分离子的作用力为引力； N受力为 根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知N受到的扇形部分离子的作用力为引力； （2）由于BB1方向引力小，AA1方向引力大，所以在岩盐受到敲击时，在平行于正方形的方向上容易断裂，而不会沿图中AA1分界线断开。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$