第08讲 固体（考点练习）2024-2025学年高二物理同步备课（人教版2019选择性必修第三册）

第08讲 固体 目录 知识点1 晶体和非晶体 1 考向1:晶体和非晶体 2 考向2:各向同性、各向异性 3 知识点2 晶体和非晶体 4 考向3:晶体的微观结构 4 知识点1 晶体和非晶体 1. 单晶体的特征 （1） 几何外形：天然状态下呈规则几何形状，如雪花的六角形、水晶的六棱柱形。 食盐 明矾 石英 （立方体） （八面体） （六面棱柱和2个六面棱锥） （2） 各向异性：不同方向物理性质差异显著。 ①导热：云母片上某点加热，蜡层在沿片层方向熔化速度远快于垂直片层方向； ②导电：晶体硅在不同方向的电阻率差异可达数倍（半导体工业利用此特性制造定向导电元件）； ③光学：方解石晶体可将一束自然光分解为两束折射光（双折射现象），透过方解石看物体能看到两个像； ④力学：石墨晶体在层状方向易滑动（质软，可作润滑剂），垂直层状方向硬度较大 （3） 熔点固定，熔化时温度保持不变。 2. 各向异性和各向同性 各向同性（Isotropy）：材料的物理性质（如硬度、导热性、导电性）在所有方向上都相同，测量方向不影响结果。 各向异性（Anisotropy）：材料的物理性质在不同方向上存在明显差异，测量方向不同，结果也会不同。 3. 多晶体和非晶体 （1） 多晶体：无规则统一几何外形，是由大量微小单晶体（晶粒）随机排列组成的材料。单个晶粒具各向异性，但多晶体宏观呈各向同性。 （2） 非晶体： 4.晶体与非晶体的区别 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 几何形状天然、有规则 某些物理性质各向异性 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 无天然、规则的几何外形 各向同性 非晶体 内部物质微粒是无规律排列的 没有一定的熔化温度 考向1:晶体和非晶体 【典例1】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 【典例2】2024年4月25日北京大学科研团队公布了我国在光学晶体理论方面的原创性突破一菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是（　　） A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B．晶体熔化过程中，分子平均动能不变 C．晶体熔化过程中，分子平均势能不变 D．单晶体的光学性质一定各向异性 1、（2020·江苏·高考真题）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（　　） A．没有固定的熔点 B．天然具有规则的几何形状 C．沿不同方向的导热性能相同 D．分子在空间上周期性排列 考向2:各向同性、各向异性 【典例3】如图所示，方解石形成的双折射现象实验的照片，下列关于方解石的说法正确的是（　　） A．是非晶体 B．具有固定的熔点 C．所有的物理性质都是各向异性 D．是由许多单晶体杂乱无章排列组成的 【典例4】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 知识点2 晶体和非晶体 1.晶体微观结构的特点 （1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。 ①晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释。 ②单晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的． ③多晶体是单晶体杂乱无章地组合而成，单晶体的物理性质各向异性被抵消了，从整体来看物理性质变为各向同性。 （2）晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离。微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。 （3）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：石墨和金刚石的微观结构： 2.用晶体的微观结构解释晶体的特征 （1）为什么晶体具有规则的几何外形？ 由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。 （2）如何解释物理性质的各向异性呢？ 在不同方向上物质微粒的排列情况不同，引起晶体的不同方向上物理性质的不同。 （3）晶体的熔点为什么固定？ 晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。 非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。 考向3:晶体的微观结构 【典例5】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6】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 2、（2015·江苏·高考真题）对下列几种固体物质的认识，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同 学科网（北京）股份有限公司 $ 第08讲 固体 目录 知识点1 晶体和非晶体 1 考向1:晶体和非晶体 2 考向2:各向同性、各向异性 4 知识点2 晶体和非晶体 5 考向3:晶体的微观结构 6 知识点1 晶体和非晶体 1. 单晶体的特征 （1） 几何外形：天然状态下呈规则几何形状，如雪花的六角形、水晶的六棱柱形。 食盐 明矾 石英 （立方体） （八面体） （六面棱柱和2个六面棱锥） （2） 各向异性：不同方向物理性质差异显著。 ①导热：云母片上某点加热，蜡层在沿片层方向熔化速度远快于垂直片层方向； ②导电：晶体硅在不同方向的电阻率差异可达数倍（半导体工业利用此特性制造定向导电元件）； ③光学：方解石晶体可将一束自然光分解为两束折射光（双折射现象），透过方解石看物体能看到两个像； ④力学：石墨晶体在层状方向易滑动（质软，可作润滑剂），垂直层状方向硬度较大 （3） 熔点固定，熔化时温度保持不变。 2. 各向异性和各向同性 各向同性（Isotropy）：材料的物理性质（如硬度、导热性、导电性）在所有方向上都相同，测量方向不影响结果。 各向异性（Anisotropy）：材料的物理性质在不同方向上存在明显差异，测量方向不同，结果也会不同。 3. 多晶体和非晶体 （1） 多晶体：无规则统一几何外形，是由大量微小单晶体（晶粒）随机排列组成的材料。单个晶粒具各向异性，但多晶体宏观呈各向同性。 （2） 非晶体： 4.晶体与非晶体的区别 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 几何形状天然、有规则 某些物理性质各向异性 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 无天然、规则的几何外形 各向同性 非晶体 内部物质微粒是无规律排列的 没有一定的熔化温度 考向1:晶体和非晶体 【典例1】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。 【典例2】2024年4月25日北京大学科研团队公布了我国在光学晶体理论方面的原创性突破一菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是（　　） A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B．晶体熔化过程中，分子平均动能不变 C．晶体熔化过程中，分子平均势能不变 D．单晶体的光学性质一定各向异性 【答案】B 【详解】A．单晶体和多晶体均有固定的熔点，故A错误； B．晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B正确； C．晶体熔化吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，所以分子平均势能必增加，故C错误； D．单晶体在某些物理性质上是各向异性的，但其光学性质不一定各向异性，故D错误。 故选B。 1、（2020·江苏·高考真题）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有（　　） A．没有固定的熔点 B．天然具有规则的几何形状 C．沿不同方向的导热性能相同 D．分子在空间上周期性排列 【答案】AC 【详解】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。 故选AC。 考向2:各向同性、各向异性 【典例3】如图所示，方解石形成的双折射现象实验的照片，下列关于方解石的说法正确的是（　　） A．是非晶体 B．具有固定的熔点 C．所有的物理性质都是各向异性 D．是由许多单晶体杂乱无章排列组成的 【答案】B 【详解】AB．光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现，所以图中方解石的双折射现象说明方解石是晶体，具有固定的熔点，A错误，B正确； CD．单晶体具有规则的几何形状、各向异性和一定的熔点等性质；而多晶体是由许多小的晶体杂乱无章地排列在一起组成的，使得多晶体不再具有规则的几何外形，而且也看不出各向异性的特点，故CD错误。 故选B。 【典例4】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。 知识点2 晶体和非晶体 1.晶体微观结构的特点 （1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。 ①晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释。 ②单晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的． ③多晶体是单晶体杂乱无章地组合而成，单晶体的物理性质各向异性被抵消了，从整体来看物理性质变为各向同性。 （2）晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离。微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。 （3）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：石墨和金刚石的微观结构： 2.用晶体的微观结构解释晶体的特征 （1）为什么晶体具有规则的几何外形？ 由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。 （2）如何解释物理性质的各向异性呢？ 在不同方向上物质微粒的排列情况不同，引起晶体的不同方向上物理性质的不同。 （3）晶体的熔点为什么固定？ 晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。 非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。 考向3:晶体的微观结构 【典例5】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6】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。 2、（2015·江苏·高考真题）对下列几种固体物质的认识，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同 【答案】AD 【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． 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． 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． 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． 【点睛】本题只要是识记，了解食盐的特点，晶体的物理性质以及固体的结构． 学科网（北京）股份有限公司 $