2.5 晶体 2.6 新材料 导学案 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第三册

该高中物理导学案聚焦晶体、非晶体、液晶及新材料，通过石蜡熔化实验等引导学生理解晶体与非晶体的宏观特性及微观结构差异，衔接固体性质前备知识，为新材料学习搭建认知支架。 资料以实验探究为核心，结合微观结构解释宏观现象，例题分层设计，助力学生构建物质观念，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，提升科学探究素养，适合课堂教学与自主学习使用。

粤教版（2019）选择性必修第三册导学案 2.5 晶体 2.6新材料 一．晶体与非晶体 固体根据内部结构和物理性质的不同，可分为晶体和非晶体两大类，二者在外形、物理性质、熔点等方面存在显著差异，且在一定条件下可以相互转化 1. 基本定义与常见实例 晶体：具有规则的几何形状的固体，常见实例有雪花、石英（水晶）、金刚石、冰晶、食盐、明矾等。 非晶体：没有规则几何形状的固体，常见实例有玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶、蜡烛等。 理解： 1．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。 (3)具有确定的熔点，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。 2．多晶体和非晶体 (1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，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确定的熔点，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确定的熔点，故应是非晶体。 2.单晶体与多晶体的特性对比 对比维度 单晶体 多晶体 几何形状 有天然规则的几何形状 无规则的几何形状 物理性质 部分物理性质表现各向异性 物理性质表现各向同性（晶粒排列杂乱，各向异性相互抵消） 熔点 有确定的熔点 有确定的熔点 3．经典实验验证 实验探究：石蜡熔化区域形状实验 操作：将石蜡薄涂在玻璃片和单层云母片上，用烧热的钢针接触背面，观察熔化区域形状； 现象：玻璃片上石蜡熔化区域为圆形，云母片上为椭圆形； 结论：玻璃沿各个方向导热性能相同，云母沿不同方向导热性能不同。 玻璃片上石蜡熔化区域为圆形，说明非晶体导热性各向同性； 云母片上石蜡熔化区域为椭圆形，说明晶体导热性各向异性。 理解：晶体各向异性的原因 (1)单晶体物理性质的不同取决于其微观结构，单晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列着，有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向异性。 (2)多晶体是由许许多多晶粒组成的，晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，无规则的几何外形，多晶体在物理性质上表现为各向同性。 3．晶体与非晶体的区别 比较内容 固体分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有确定的几何形状 (1)没有固定熔点 (2)导电、导热、光学性质表现为各向同性 晶 体 单晶体 有天然规则的几何形状 (1)有确定的熔点 (2)导热、导电、光学性质表现为各向异性 多晶体 没有确定的几何形状 (1)有确定的熔点 (2)导热、导电、光学性质表现为各向同性 说明：(1)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。 (2)晶体有固定的熔点，当温度升高到熔点，点阵结构中的一部分微粒已有足够的动能，能够克服其他微粒的束缚离开平衡位置破坏点阵结构，开始熔化。继续加热，微粒所吸收的热量不再用来增加其平均动能，而完全消耗在破坏点阵结构上，即用来增加势能,因而温度不变，所以分子动能不变，内能增加; 二、晶体的微观结构 晶体与非晶体的所有宏观差异，本质上由微观结构的不同决定，晶体的微观结构具有规律性、多样性和微粒振动的特点，且能完美解释晶体的各项宏观特征。 1. 晶体微观结构的三大特点 周期性排列：组成晶体的物质微粒（分子、原子、离子）依照一定规律在空间整齐排列，具有空间上的周期性（如食盐晶体中 Na⁺和 Cl⁻的交替排列）； 结构多样性：同一种物质在不同条件下，微粒可按不同规则排列，形成不同晶体（如石墨和金刚石，均由碳原子构成，因排列方式不同成为不同晶体）； 微粒微振动：晶体中的微粒并非静止，而是在各自的平衡位置附近不停地做微小的热振动。 2. 用微观结构解释晶体的宏观特征 晶体有规则的几何外形：晶体的物质微粒按固定规则空间排列，这种微观的规律性直接表现为宏观上规则的几何形状，且微粒排列结构不同，晶体外形也不同； 晶体的各向异性：晶体在不同方向上的物质微粒排列方式、微粒间距不同，导致不同方向上的物理性质（导热、导电、光学等）存在差异； 晶体有确定的熔点：晶体熔化时，吸收的热量全部用于破坏微粒的规则排列结构，而非提升微粒的热运动温度，因此熔化过程中温度保持不变（固液共存态），直到晶体完全熔化后，温度才会继续升高； 非晶体无确定熔点：非晶体微粒无规则排列，熔化时无需专门破坏规则结构，吸收的热量直接提升微粒热运动温度，因此表现为 “先变软、后流动，温度持续升高”。 三、液晶 (1)液晶：某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶 (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。 四、新材料 1、半导体材料 核心导电性：导电能力介于导体和绝缘体之间； 关键特性：导电性能可通过掺杂人工控制（这是半导体成为电子器件核心材料的原因）； 应用：芯片、二极管、三极管等电子元件。 2、纳米材料 指尺度达到纳米级的材料，与宏观物体相比，具有独特的物理性质： 力学性能更优：硬度、韧性、延展性显著提升； 热、电、磁性能变化：熔点、磁性、导热性、导电性降低； 其他特性：对光和物质的吸收、吸附性更强，化学活性大大增加； 典型示例：碳纳米管；应用示例：歼 - 20 隐形战机（利用纳米材料的吸附 / 吸收特性实现隐形）。 3、超材料 人工复合结构的复合材料，具有天然材料不具备的超常物理性质，常见类型： 左手材料：介电常数和磁导率同时为负值，具有负折射现象； 光子晶体：能阻止某一频率范围的电磁波在其内部传播； 超磁性材料：具有超常的磁性特性。 考点一：晶体和非晶体 例1.下列关于晶体和非晶体的说法，正确的是（　　） A．凡是晶体，都具有天然的几何外形 B．金属整体表现为各向同性，故金属是非晶体 C．化学成分相同的物质，只能生成同一种晶体 D．晶体的各向异性是由于组成晶体的微粒呈现有序排列的结果 例2.利用扫描隧道显微镜可以得到晶体表面原子排列的图像，从而可以研究晶体的构成规律，下面的照片是三种晶体材料表面的图像，通过观察、比较，可以得出的结论是（　　） A．三种晶体的原子排列都具有规律性 B．三种晶体的原子排列都没有规律性 C．三种晶体的原子都是静止不动的 D．三种晶体的原子都是无间隙地挨在一起的 例3. 随着科技的发展，国家对晶体材料的研究越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在了世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形 B．具有规则几何外形的物体就是单晶体 C．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性 D．石墨和金刚石都是晶体，但石墨是单晶体，金刚石是多晶体 例4.晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于（　　） A．破坏空间点阵结构，增加分子动能 B．破坏空间点阵结构，增加分子势能 C．破坏空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能 D．破坏空间点阵结构，但不增加物体的内能 例5.如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。下列说法正确的是（　　） A．单层石墨烯的厚度约在厘米数量级 B．石墨烯可以通过物理方法获得 C．石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动 D．石墨烯熔化过程中吸热，碳原子的平均动能增加 例6.下列说法正确的是（　　） A．味精是晶体，一定有固定熔点 B．一块固体，若是各个方向导热性能相同，则这个固体一定是非晶体 C．一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体 D．一块铁虽然是各向同性的，但它是晶体 考点二：晶体的微观结构 例1.碳化硅是一种第三代半导体材料，解决了大尺寸晶体制备的难题，其晶体结构与金刚石相似，硬度非常高。碳化硅（　　） A．有良好的导电性 B．熔化过程温度升高 C．原子呈无规则排列 D．原子间的作用力很强 例2.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 例3.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．图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂 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 例4.下列相关说法正确的是（　　） A．制作LED灯的核心材料是半导体材料 B．制作手机中央处理器的材料是半导体材料 C．石墨烯是一种纳米材料，可由多种元素组成 D．同种物质，当它以纳米材料的形态出现时，其物理性质可能会有很大的不同 考点三：液晶 例1.下列关于液晶的说法中正确的是（　　） A．液晶是具有液体性质的晶体 B．液晶分子在特定方向排列比较整齐 C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光 D．所有物质在一定条件下都能成为液晶 例2. 关于液晶,下列说法中正确的是(    ) 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．液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变 D．所有物质都具有液晶态 例3.下列属于液晶分子示意图的是 A． B． C． D． 例4.下列叙述中正确的是（　　） A．两个分子间距离减小时，分子间引力和斥力都在增大 B．扩散现象是物质分子间存在斥力作用的结果 C．液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性 D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能 E．在使两个分子间的距离由很远（ ）减小到分子力为零的过程中，分子势能始终减小 一、单选题 1．以下对固体、液体的描述中正确的是（　　） A．非晶体不能转化为晶体 B．液晶是一种特殊的化合物，具有各向同性 C．用磙子压紧土壤，有利于保存地下的水分 D．晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 2．下列有关晶体和非晶体的说法正确的是（　　） A．具有规则几何外形的固体均为晶体 B．晶体有固定的熔点，可以使X光发生有规律的衍射 C．晶体研碎后即变为非晶体 D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 3．液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是（　　） A．液晶态就是固态和液态的混合 B．液晶具有光学各向同性的性质 C．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 4．下列四幅图对应的说法正确的有（　　） A．图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 B．图乙中附着层水分子间距较内部要小，附着层水分子间作用力表现为斥力所致 C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了固体分子的无规则热运动 D．图丁中液体表面层的分子间距离小于液体内部分子间距离，是液体表面张力形成的原因 5．某固体材料表现出显著的导电性，但沿不同方向电阻率差异较大。该材料可能是（　　） A．石墨 B．金属 C．玻璃 D．塑料 6．如图所示为某氮化镓（GaN）单晶体的空间结构。该单晶体在某一晶面方向的热导率显著高于其他方向。由此可推断该单晶体（　　） A．内部原子排列无周期性 B．有导热的各向同性 C．几何外形无规则 D．有固定的熔点 7．下列关于固体的叙述，正确的是（　　） A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列 B．多晶体内部的分子排列是不规则的 C．同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质 D．石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布 8．一块金属整体表现为各向同性是因为（　　） A．金属是单晶体 B．金属是多晶体 C．金属晶粒的排列是有序的 D．金属是非晶体 9．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 二、多选题 10．关于半导体材料和纳米材料，下列相关说法正确的是（　　） A．制作手机中央处理器的材料是半导体材料 B．所有的晶体管和集成电路都是由硅材料制成的 C．石墨烯是一种纳米材料，它的物质组成只有碳这一种元素 D．同种物质，当它以纳米材料的形态出现时，其物理性质可能会有很大的不同 11．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、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的 B．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于组成该物质的微粒在空间有规则地排列着 D．同种物质在不同条件下所生成的晶体微粒的排列规律相同 12．以下关于液体的说法正确的是（　　） A．非晶体的结构跟液体非常类似，可以看作是粘滞性极大的液体 B．液体的物理性质一般表现为各向同性 C．液体的密度总是小于固体的密度 D．所有的金属在常温下都是固体 13．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 14．“新材料”是相对于传统材料而言的。新材料的使用对推动社会的进步正在发挥着越来越大的作用。下列关于“新材料”的描述正确的是（　　） A．“纳米材料”是指材料的几何尺寸达到纳米量级，并且具有特殊性能的材料 B．“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 C．所有的晶体管和集成电路都是由硅材料制成的 D．低损耗的光导纤维是现代光纤通信的重要材料 15．下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别（　　） A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状 B．石墨可导电，沥青不能导电 C．冰熔化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高 D．金刚石密度大，石墨密度小 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 粤教版（2019）选择性必修第三册导学案 2.5 晶体 2.6新材料 一．晶体与非晶体 固体根据内部结构和物理性质的不同，可分为晶体和非晶体两大类，二者在外形、物理性质、熔点等方面存在显著差异，且在一定条件下可以相互转化 1. 基本定义与常见实例 晶体：具有规则的几何形状的固体，常见实例有雪花、石英（水晶）、金刚石、冰晶、食盐、明矾等。 非晶体：没有规则几何形状的固体，常见实例有玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶、蜡烛等。 理解： 1．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。 (3)具有确定的熔点，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。 2．多晶体和非晶体 (1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，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确定的熔点，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确定的熔点，故应是非晶体。 2.单晶体与多晶体的特性对比 对比维度 单晶体 多晶体 几何形状 有天然规则的几何形状 无规则的几何形状 物理性质 部分物理性质表现各向异性 物理性质表现各向同性（晶粒排列杂乱，各向异性相互抵消） 熔点 有确定的熔点 有确定的熔点 3．经典实验验证 实验探究：石蜡熔化区域形状实验 操作：将石蜡薄涂在玻璃片和单层云母片上，用烧热的钢针接触背面，观察熔化区域形状； 现象：玻璃片上石蜡熔化区域为圆形，云母片上为椭圆形； 结论：玻璃沿各个方向导热性能相同，云母沿不同方向导热性能不同。 玻璃片上石蜡熔化区域为圆形，说明非晶体导热性各向同性； 云母片上石蜡熔化区域为椭圆形，说明晶体导热性各向异性。 理解：晶体各向异性的原因 (1)单晶体物理性质的不同取决于其微观结构，单晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列着，有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向异性。 (2)多晶体是由许许多多晶粒组成的，晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，无规则的几何外形，多晶体在物理性质上表现为各向同性。 3．晶体与非晶体的区别 比较内容 固体分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有确定的几何形状 (1)没有固定熔点 (2)导电、导热、光学性质表现为各向同性 晶 体 单晶体 有天然规则的几何形状 (1)有确定的熔点 (2)导热、导电、光学性质表现为各向异性 多晶体 没有确定的几何形状 (1)有确定的熔点 (2)导热、导电、光学性质表现为各向同性 说明：(1)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。 (2)晶体有固定的熔点，当温度升高到熔点，点阵结构中的一部分微粒已有足够的动能，能够克服其他微粒的束缚离开平衡位置破坏点阵结构，开始熔化。继续加热，微粒所吸收的热量不再用来增加其平均动能，而完全消耗在破坏点阵结构上，即用来增加势能,因而温度不变，所以分子动能不变，内能增加; 二、晶体的微观结构 晶体与非晶体的所有宏观差异，本质上由微观结构的不同决定，晶体的微观结构具有规律性、多样性和微粒振动的特点，且能完美解释晶体的各项宏观特征。 1. 晶体微观结构的三大特点 周期性排列：组成晶体的物质微粒（分子、原子、离子）依照一定规律在空间整齐排列，具有空间上的周期性（如食盐晶体中 Na⁺和 Cl⁻的交替排列）； 结构多样性：同一种物质在不同条件下，微粒可按不同规则排列，形成不同晶体（如石墨和金刚石，均由碳原子构成，因排列方式不同成为不同晶体）； 微粒微振动：晶体中的微粒并非静止，而是在各自的平衡位置附近不停地做微小的热振动。 2. 用微观结构解释晶体的宏观特征 晶体有规则的几何外形：晶体的物质微粒按固定规则空间排列，这种微观的规律性直接表现为宏观上规则的几何形状，且微粒排列结构不同，晶体外形也不同； 晶体的各向异性：晶体在不同方向上的物质微粒排列方式、微粒间距不同，导致不同方向上的物理性质（导热、导电、光学等）存在差异； 晶体有确定的熔点：晶体熔化时，吸收的热量全部用于破坏微粒的规则排列结构，而非提升微粒的热运动温度，因此熔化过程中温度保持不变（固液共存态），直到晶体完全熔化后，温度才会继续升高； 非晶体无确定熔点：非晶体微粒无规则排列，熔化时无需专门破坏规则结构，吸收的热量直接提升微粒热运动温度，因此表现为 “先变软、后流动，温度持续升高”。 三、液晶 (1)液晶：某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶 (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。 四、新材料 1、半导体材料 核心导电性：导电能力介于导体和绝缘体之间； 关键特性：导电性能可通过掺杂人工控制（这是半导体成为电子器件核心材料的原因）； 应用：芯片、二极管、三极管等电子元件。 2、纳米材料 指尺度达到纳米级的材料，与宏观物体相比，具有独特的物理性质： 力学性能更优：硬度、韧性、延展性显著提升； 热、电、磁性能变化：熔点、磁性、导热性、导电性降低； 其他特性：对光和物质的吸收、吸附性更强，化学活性大大增加； 典型示例：碳纳米管；应用示例：歼 - 20 隐形战机（利用纳米材料的吸附 / 吸收特性实现隐形）。 3、超材料 人工复合结构的复合材料，具有天然材料不具备的超常物理性质，常见类型： 左手材料：介电常数和磁导率同时为负值，具有负折射现象； 光子晶体：能阻止某一频率范围的电磁波在其内部传播； 超磁性材料：具有超常的磁性特性。 考点一：晶体和非晶体 例1.下列关于晶体和非晶体的说法，正确的是（　　） A．凡是晶体，都具有天然的几何外形 B．金属整体表现为各向同性，故金属是非晶体 C．化学成分相同的物质，只能生成同一种晶体 D．晶体的各向异性是由于组成晶体的微粒呈现有序排列的结果 【答案】D 【详解】A．晶体不一定具有天然的几何外形，如多晶体（如金属块）就没有规则的几何外形，故A错误； B．金属是多晶体，整体表现为各向同性，但有固定熔点，属于晶体，不是非晶体，故B错误； C．化学成分相同的物质可以生成不同晶体，例如碳元素可形成石墨或金刚石，故C错误； D．晶体的各向异性是由于内部微粒（如原子或分子）呈周期性有序排列，导致不同方向物理性质不同，故D正确。 故选D。 例2.利用扫描隧道显微镜可以得到晶体表面原子排列的图像，从而可以研究晶体的构成规律，下面的照片是三种晶体材料表面的图像，通过观察、比较，可以得出的结论是（　　） A．三种晶体的原子排列都具有规律性 B．三种晶体的原子排列都没有规律性 C．三种晶体的原子都是静止不动的 D．三种晶体的原子都是无间隙地挨在一起的 【答案】A 【详解】AB．三种晶体的原子排列不相同，但是对于每一种晶体的原子排列具有各自的规律性，故A正确，B错误； C．晶体的原子在永不停息地做热运动，故C错误； D．原子之间存在间隙，故D错误。 故选A。 例3. 随着科技的发展，国家对晶体材料的研究越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在了世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形 B．具有规则几何外形的物体就是单晶体 C．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性 D．石墨和金刚石都是晶体，但石墨是单晶体，金刚石是多晶体 【答案】C 【详解】A．多晶体没有规则的几何外形，非晶体也没有，故A错误； B．规则几何外形可能是人工加工而成，并非单晶体的特征，故B错误； C．多晶体由许多单晶体杂乱排列组成，单晶体各向异性，多晶体各向同性，故C正确； D．石墨和金刚石都是晶体，它们既可以以单晶体形式存在，也可以以多晶体形式存在，故D错误。 故选C。 例4.晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于（　　） A．破坏空间点阵结构，增加分子动能 B．破坏空间点阵结构，增加分子势能 C．破坏空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能 D．破坏空间点阵结构，但不增加物体的内能 【答案】B 【详解】晶体熔化过程中，温度保持不变，因此分子的平均动能不变（分子动能与温度成正比）。吸收的热量主要用于破坏晶体的空间点阵结构，增加分子间的势能，从而使物体的内能增加（内能是分子动能和势能的总和）。 故选B。 例5.如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。下列说法正确的是（　　） A．单层石墨烯的厚度约在厘米数量级 B．石墨烯可以通过物理方法获得 C．石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动 D．石墨烯熔化过程中吸热，碳原子的平均动能增加 【答案】B 【详解】A．据查到的资料可知，1毫米厚的石墨大约包含三百万层石墨烯，所以计算可得单层石墨烯的厚度约在纳米数量级以下，故A错误； B．由题可知，可以通过剥离石墨而获得石墨烯，所以石墨烯可以通过物理方法获得，故B正确； C．石墨中的碳原子是运动的，故C错误； D．石墨烯是晶体，熔解过程中吸热，温度不变，碳原子的平均动能不变，故D错误。 故选B。 例6.下列说法正确的是（　　） A．味精是晶体，一定有固定熔点 B．一块固体，若是各个方向导热性能相同，则这个固体一定是非晶体 C．一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体 D．一块铁虽然是各向同性的，但它是晶体 【答案】ACD 【详解】A．味精（谷氨酸钠）是晶体，晶体有固定熔点，故A正确； B．多晶体和非晶体均有各向同性，故B错误； C．有确定熔点的固体必定是晶体，因为非晶体无固定熔点，故C正确； D．铁是多晶体，表现为各向同性，故D正确。 故选ACD。 考点二：晶体的微观结构 例1.碳化硅是一种第三代半导体材料，解决了大尺寸晶体制备的难题，其晶体结构与金刚石相似，硬度非常高。碳化硅（　　） A．有良好的导电性 B．熔化过程温度升高 C．原子呈无规则排列 D．原子间的作用力很强 【答案】D 【详解】A．碳化硅为共价晶体，无自由电子，导电性差，故A错误； B．晶体熔化时温度不变，碳化硅为晶体，熔化过程温度不升高，故B错误； C．晶体原子排列规则有序，碳化硅结构与金刚石相似，原子呈规则排列，故C错误； D．碳化硅硬度极高，说明原子间通过强共价键结合，作用力很强，故D正确。 故选D。 例2.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。 例3.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．图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂 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】D 【详解】A．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．图乙为石墨中碳原子形成的一种层状结构，相互之间作用力很弱，所以石墨质地松软，可制造润滑剂，B正确，不符合题意； 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，C正确，不符合题意； D．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，水不是晶体，D错误，符合题意。 故选D。 例4.下列相关说法正确的是（　　） A．制作LED灯的核心材料是半导体材料 B．制作手机中央处理器的材料是半导体材料 C．石墨烯是一种纳米材料，可由多种元素组成 D．同种物质，当它以纳米材料的形态出现时，其物理性质可能会有很大的不同 【答案】ABD 【详解】A．LED灯是发光二极管，核心材料是半导体材料，故A正确； B．制作手机中央处理器的材料是半导体材料，故B正确； C．石墨烯是一种纳米材料，它的物质组成只有碳这一种元素，故C错误； D．同种物质，当它以纳米材料的形态出现时，其物理性质可能会有很大的不同，故D正确。 故选ABD。 考点三：液晶 例1.下列关于液晶的说法中正确的是（　　） A．液晶是具有液体性质的晶体 B．液晶分子在特定方向排列比较整齐 C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光 D．所有物质在一定条件下都能成为液晶 【答案】B 【详解】A．液晶是介入固态和液态之间的一种物质状态，其既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质，故A错误； B．结合上述可知，液晶在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质，即液晶分子在特定方向排列比较整齐，故B正确； C．在外加电压的影响下，液晶自身并不能够发光，而是由于液晶通电时，排列变得更加有秩序，使光线容易通过，故C错误； D．并不是所有物质都能成为液晶，只有少数物质在特定条件下才能成为液晶，故D错误。 故选B。 例2. 关于液晶,下列说法中正确的是(    ) 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．液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变 D．所有物质都具有液晶态 【答案】C 【详解】AB.液晶可以流动，所以和固态分子排列不相同，但液晶不可以像液体一样任意流动，所以和液态分子排列不相同，故AB错误； C.液晶具有各向异性，其物理性质很容易在外界的影响（电场、压力、光照、温度）下发生改变；故C正确； D.不是所有物质都具有液晶态，只有少数化学物质在特点状态下具有液晶态，故D错误． 例3.下列属于液晶分子示意图的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过．所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质．所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，液晶可以流动，所以和固态分子排列不相同，但液晶不可以像液体一样任意流动，所以和液态分子排列不相同，故B正确，ACD错误． 例4.下列叙述中正确的是（　　） A．两个分子间距离减小时，分子间引力和斥力都在增大 B．扩散现象是物质分子间存在斥力作用的结果 C．液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性 D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能 E．在使两个分子间的距离由很远（ ）减小到分子力为零的过程中，分子势能始终减小 【答案】ACE 【详解】A．两个分子间距离减小时，分子间引力和斥力都在增大，A正确； B．扩散现象与布朗运动是分子无规则运动的宏观表现，扩散速度与温度有关，B错误； C．根据液晶的性质可知，液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，C正确； D．气体分子之间的距离很大，分子力近似为零，分子势能也近似为零，气体如果失去了容器的约束就会散开，是分子无规则地运动的结果，D错误； E．在使两个分子间的距离由很远（）减小到分子力为零的过程中，分子力表现为引力，做正功，分子势能始终减小，E正确。 故选ACE。 一、单选题 1．以下对固体、液体的描述中正确的是（　　） A．非晶体不能转化为晶体 B．液晶是一种特殊的化合物，具有各向同性 C．用磙子压紧土壤，有利于保存地下的水分 D．晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 【答案】D 【详解】A．一定条件下，晶体、非晶体可以相互转化，故A错误； B．液晶在某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，所以它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样有光学各向异性，故B错误； C．用磙子压紧土壤，使土壤中的毛细管变的更细，增强毛细现象，更利于使地下水到地面上来，故C错误； D．单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故D正确。 故选D。 2．下列有关晶体和非晶体的说法正确的是（　　） A．具有规则几何外形的固体均为晶体 B．晶体有固定的熔点，可以使X光发生有规律的衍射 C．晶体研碎后即变为非晶体 D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 【答案】B 【详解】A．具有规则几何外形的固体不一定为晶体，例如玻璃是非晶体但可以加工成规则外形，故A错误； B．晶体具有固定的熔点，且由于其原子排列长程有序，可以使X光发生有规律的衍射（如布拉格衍射），故B正确； C．晶体研碎后仅物理形态改变，内部原子排列仍有序，并未变为非晶体，故C错误； D．玻璃是非晶体，加工成规则固体后其内部原子排列仍无序，不会变成晶体，故D错误。 故选B。 3．液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是（　　） A．液晶态就是固态和液态的混合 B．液晶具有光学各向同性的性质 C．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 【答案】D 【详解】A．液晶态是介于固态和液态之间的独立物态，而非两者的混合，故A错误； B．液晶具有光学各向异性（如双折射现象），而非各向同性，故B错误； C．液晶分子的排列虽有一定有序性，但受外界条件（如温度、电场）影响较大，并非完全稳定，故C错误； D．液晶的光学性质（如透光性、偏振方向）会随外加电压改变，这是液晶显示器的工作原理，故D正确。 故选D。 4．下列四幅图对应的说法正确的有（　　） A．图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 B．图乙中附着层水分子间距较内部要小，附着层水分子间作用力表现为斥力所致 C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了固体分子的无规则热运动 D．图丁中液体表面层的分子间距离小于液体内部分子间距离，是液体表面张力形成的原因 【答案】B 【详解】A．图甲中食盐晶体是单晶体，其物理性质沿各个方向不一样，具有各向异性，故A错误； B．图乙是玻璃管插入水中的情形，根据图像可知，在附着层内液体分子之间呈现斥力效果，该现象是浸润，表明水能浸润玻璃，故B正确； C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动是布朗运动，布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故C错误； D．图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间表现为引力效果，这是液体表面张力形成的原因，故D错误。 故选B。 5．某固体材料表现出显著的导电性，但沿不同方向电阻率差异较大。该材料可能是（　　） A．石墨 B．金属 C．玻璃 D．塑料 【答案】A 【详解】A．石墨为层状结构，层内导电性强，层间导电性弱，电阻率呈现显著各向异性，故A符合题意； B．金属导电性良好，但晶体结构各向同性，电阻率差异小，故B不符合题意； C．玻璃常温下为绝缘体，导电性差，故C不符合题意； D．塑料为绝缘体，几乎不导电，故D不符合题意。 故选A。 6．如图所示为某氮化镓（GaN）单晶体的空间结构。该单晶体在某一晶面方向的热导率显著高于其他方向。由此可推断该单晶体（　　） A．内部原子排列无周期性 B．有导热的各向同性 C．几何外形无规则 D．有固定的熔点 【答案】D 【详解】A．由题图可知，该单晶体部原子排列有周期性，故A错误； B．该单晶体在某一晶面方向的热导率显著高于其他方向，所以该单晶体有导热的各向异性，故B错误； CD．单晶体具有规则的几何外形，有固定的熔点，故C错误，D正确。 故选D。 7．下列关于固体的叙述，正确的是（　　） A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列 B．多晶体内部的分子排列是不规则的 C．同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质 D．石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布 【答案】A 【详解】A．晶体的各向异性是由于其内部微粒按空间点阵排列，导致不同方向上的物理性质不同，故A正确； B．晶体的微观结构特点可知，晶体内部的分子排列是有规则地、周期性地在空间排列，故B错误； C．同种元素的原子按不同结构排列时（如石墨和金刚石），物理性质差异显著，故C错误； D．石墨是晶体，其微粒按层状空间点阵排列，硬度低是由于层间作用力弱，而非未按点阵分布，故D错误。 故选A。 8．一块金属整体表现为各向同性是因为（　　） A．金属是单晶体 B．金属是多晶体 C．金属晶粒的排列是有序的 D．金属是非晶体 【答案】B 【详解】A．单晶体具有规则的晶体结构，在不同方向上物理性质不同，表现为各向异性，故A错误。 B．多晶体由大量随机取向的小晶粒组成，晶粒的各向异性相互抵消，整体表现为各向同性，故B正确。 C．晶粒排列有序时（如单晶体），材料表现为各向异性；多晶体中晶粒排列无序，导致各向同性，故C错误。 D．非晶体（如金属玻璃）各向同性，但常见金属多为多晶体，非晶体金属较少见，且题干讨论整体表现为各向同性的主要原因在于多晶结构，故D错误。 故选B。 9．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 【答案】D 【详解】AB．液态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，AB错误； CD．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。 故选D。 二、多选题 10．关于半导体材料和纳米材料，下列相关说法正确的是（　　） A．制作手机中央处理器的材料是半导体材料 B．所有的晶体管和集成电路都是由硅材料制成的 C．石墨烯是一种纳米材料，它的物质组成只有碳这一种元素 D．同种物质，当它以纳米材料的形态出现时，其物理性质可能会有很大的不同 【答案】ACD 【详解】A.制作手机中央处理器的材料是半导体材料，A正确； B.制作晶体管和集成电路的主要材料是硅和砷化镓，B错误； C.石墨烯是一种纳米材料，它是由碳这一种元素组成的，C正确； D.同种物质，当它以纳米材料的形态出现时，其物理性质可能会有很大的不同，D正确。 故选：ACD。 11．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、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的 B．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于组成该物质的微粒在空间有规则地排列着 D．同种物质在不同条件下所生成的晶体微粒的排列规律相同 【答案】BC 【详解】A．固体分为晶体和非晶体，但某些非晶体在一定条件下可以转化为晶体（如非晶态玻璃经热处理可结晶），因此晶体与非晶体的划分并非绝对，故A错误； B．同种元素的原子通过不同排列方式可形成不同晶体，例如碳元素可形成金刚石（四面体结构）和石墨（层状结构），故B正确； C．天然石英是单晶体，其各向异性（如不同方向导热性、折射率不同）源于内部微粒规则排列，故C正确； D．同种物质在不同条件下可能生成不同晶体结构（如碳可形成石墨或金刚石），晶体微粒排列规律不同，故D错误。 故选BC。 12．以下关于液体的说法正确的是（　　） A．非晶体的结构跟液体非常类似，可以看作是粘滞性极大的液体 B．液体的物理性质一般表现为各向同性 C．液体的密度总是小于固体的密度 D．所有的金属在常温下都是固体 【答案】AB 【详解】A．非晶体的微观结构与液体相似，分子排列无序，可视为粘滞性极大的液体，故A正确； B．液体分子排列无序且可自由移动，其物理性质（如密度、压强）在不同方向通常相同，表现为各向同性，故B正确； C．液体的密度不一定小于固体的密度，例如汞的密度大于铁，故C错误； D．并非所有金属在常温下均为固体，例如汞（金属）在常温下为液体，故D错误。 故选AB。 13．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。 14．“新材料”是相对于传统材料而言的。新材料的使用对推动社会的进步正在发挥着越来越大的作用。下列关于“新材料”的描述正确的是（　　） A．“纳米材料”是指材料的几何尺寸达到纳米量级，并且具有特殊性能的材料 B．“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片 C．所有的晶体管和集成电路都是由硅材料制成的 D．低损耗的光导纤维是现代光纤通信的重要材料 【答案】ABD 【详解】A．“纳米材料”是指材料的几何尺寸达到纳米量级，并且具有特殊性能的材料，故A正确； B．手机、电视机、电脑的元件及芯片都应用了“半导体材料”，B正确； C．制做晶体管和集成电路的主要材料是硅和砷化镓，故C错误； D．光导纤维的能耗很低，低损耗的光导纤维是现代光纤通信的重要材料，故D正确。 故选ABD。 15．下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别（　　） A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状 B．石墨可导电，沥青不能导电 C．冰熔化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高 D．金刚石密度大，石墨密度小 【答案】AC 【详解】A．食盐是正方体（晶体规则形状），蜂蜡无规则形状（非晶体），体现了晶体可能具有规则几何形状而非晶体无规则形状的区别，故A正确。 B．石墨可导电（晶体），沥青不能导电（非晶体），但导电性取决于材料的电子结构，并非晶体与非晶体的普遍区别（如晶体金刚石不导电，非晶硅可能导电），故B错误。 C．冰熔化时温度保持不变（晶体固定熔点），松香熔化时温度持续升高（非晶体无固定熔点），直接反映了晶体与非晶体熔化行为的根本区别，故C正确。 D．金刚石密度大，石墨密度小，但两者均为晶体，密度差异源于晶体结构不同，与晶体和非晶体的区别无关（非晶体密度因材料而异），故D错误。 故选AC。 14 学科网（北京）股份有限公司 $