2.4固体（重点练）-高二物理同步课堂（人教版选择性必修第三册）

2.4固体 精练考点 考点一 晶体和非晶体 1 考点二 晶体的微观结构 5 考点一 晶体和非晶体 1．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 2．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 3．“嫦娥六号”探测器上装有用石英制成的传感器，在其不同表面施加压力时产生不同的压电效应（即由压力产生电荷的现象）则（　　） A．石英是多晶体 B．石英没有确定的熔点 C．石英内部分子排列具有空间上的周期性 D．石英在熔化过程中分子的平均动能变大 4．石墨烯中碳原子呈单层六边形结构。南京大学的科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍。则（　　） A．新材料属于晶体 B．新材料没有固定的熔点 C．低温下新材料中碳原子停止运动 D．层间相邻碳原子间作用力表现为斥力 5．晶体有单晶体和多晶体两种，下列关于材料物理性质的描述中，最能说明其属于单晶体特性的是（　　） A．材料熔化过程中温度保持不变 B．材料具有规则的几何外形 C．材料沿不同方向测得的电阻率相同 D．材料沿相互垂直的两个方向导热性能不同 6．关于固体，下列说法正确的是（    ） A．雪花是非晶体 B．晶体与非晶体之间不可以转化 C．晶体有天然的、规则的几何形状 D．非晶体有确定的熔点 7．关于晶体和非晶体的理解，下列说法正确的是（　　） A．晶体和非晶体不能相互转化 B．食盐在熔化的过程中，分子的平均动能保持不变 C．晶体的物理性质表现为各向异性 D．液晶的光学性质表现为各向同性 8．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．各向同性 B．有固定的熔点 C．没有规则的外形 D．是非晶体 9．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．所有的晶体的物理性质都表现为各向异性 B．晶体在合适的条件下可以转变为非晶体，但非晶体不可以转变为晶体 C．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体 D．所有的晶体都有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点 10．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，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，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。下列说法正确的是（　　） A．甲具有各向异性 B．乙有固定熔点 C．丙为单晶体 D．甲为非晶体 考点二 晶体的微观结构 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 12．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 13．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 14．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 15．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 16．金属玻璃是由传统的金属晶体经过急冷处理制得的一种非晶体合金，下列说法正确的是（　　） A．传统金属没有固定的熔点 B．金属玻璃内部的原子排列是规则的 C．金属玻璃的物理性质具有各向同性 D．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化 17．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 18．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，说明云母片是晶体 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 19．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（　　） A．同种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态 B．晶体中原子（或分子、离子）都按照一定规则排列，具有空间上的周期性 C．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质 D．单晶体具有规则的外形是由于它的微粒按一定规律排列 20．2010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 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.4固体 精练考点 考点一 晶体和非晶体 1 考点二 晶体的微观结构 5 考点一 晶体和非晶体 1．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。 2．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。 3．“嫦娥六号”探测器上装有用石英制成的传感器，在其不同表面施加压力时产生不同的压电效应（即由压力产生电荷的现象）则（　　） A．石英是多晶体 B．石英没有确定的熔点 C．石英内部分子排列具有空间上的周期性 D．石英在熔化过程中分子的平均动能变大 【答案】C 【详解】A．石英具有各向异性，属于单晶体，而多晶体各向同性，故A错误； B．石英是晶体，晶体有确定的熔点，故B错误； C．石英为晶体，其内部分子排列具有空间周期性，故C正确； D．熔化时温度不变，分子平均动能由温度决定，故平均动能不变，故D错误。 故选C。 4．石墨烯中碳原子呈单层六边形结构。南京大学的科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍。则（　　） A．新材料属于晶体 B．新材料没有固定的熔点 C．低温下新材料中碳原子停止运动 D．层间相邻碳原子间作用力表现为斥力 【答案】A 【详解】A．晶体具有规则的空间结构，题目明确新材料“结构规则”，因此属于晶体，故A正确。 B．新材料为晶体，有固定的熔点，故B错误。 C．根据分子动理论，原子永不停息做无规则运动，低温时动能减小但不会停止，故C错误。 D．分子间作用力在间距较大时（超过平衡距离）表现为引力，层间距为六边形边长的两倍（较大），故作用力为引力，故D错误。 故选A。 5．晶体有单晶体和多晶体两种，下列关于材料物理性质的描述中，最能说明其属于单晶体特性的是（　　） A．材料熔化过程中温度保持不变 B．材料具有规则的几何外形 C．材料沿不同方向测得的电阻率相同 D．材料沿相互垂直的两个方向导热性能不同 【答案】D 【详解】A．单晶体和多晶体熔化时温度均保持不变，即单晶体和多晶体均有材料熔化过程中温度保持不变的特性，故A错误； B．单晶体具有规则的几何外形，但实际中可能因生长条件而不明显，并非所有单晶体都呈现规则外形，故B错误； C．多晶体因晶粒排列无序，整体表现为各向同性（电阻率相同），而单晶体具有各向异性，即材料沿不同方向测得的电阻率相同描述的是多晶体特性，故C错误； D．单晶体的导热性能在不同方向存在差异（各向异性），而多晶体导热性能各向同性，即材料沿相互垂直的两个方向导热性能不同体现了单晶体的特性，故D正确。 故选D。 6．关于固体，下列说法正确的是（    ） A．雪花是非晶体 B．晶体与非晶体之间不可以转化 C．晶体有天然的、规则的几何形状 D．非晶体有确定的熔点 【答案】C 【详解】A．雪花是水的晶体，具有规则的六边形结构，属于晶体，故A错误； B．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化（如非晶态玻璃经热处理可形成晶体），故B错误； C．晶体在形成过程中会自发呈现规则的几何形状（如食盐的立方体、石英的六方柱），故C正确； D．非晶体没有确定的熔点（如玻璃熔化时逐渐软化），故D错误。 故选C。 7．关于晶体和非晶体的理解，下列说法正确的是（　　） A．晶体和非晶体不能相互转化 B．食盐在熔化的过程中，分子的平均动能保持不变 C．晶体的物理性质表现为各向异性 D．液晶的光学性质表现为各向同性 【答案】B 【详解】A．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化（如非晶玻璃经热处理可结晶），故A错误； B．食盐熔化时温度不变，温度决定分子的平均动能，故平均动能保持不变，故B正确； C．单晶体物理性质各向异性，多晶体各向同性，故C错误； D．液晶的光学性质具有各向异性（如对偏振光的调制作用），故D错误。 故选B。 8．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．各向同性 B．有固定的熔点 C．没有规则的外形 D．是非晶体 【答案】B 【详解】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，说明该单层云母片各处的导热率不同，符合晶体各向异性的特点，属于晶体，具有一定的几何外形，有固定的熔点，故选B。 9．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．所有的晶体的物理性质都表现为各向异性 B．晶体在合适的条件下可以转变为非晶体，但非晶体不可以转变为晶体 C．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体 D．所有的晶体都有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点 【答案】D 【详解】A．单晶体物理性质各向异性，而多晶体（如金属）表现为各向同性，故A错误； B．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化（如非晶态金属退火形成晶体），故B错误； C．多晶体（如金属）外形不规则，但内部结构仍为晶体，故C错误； D．所有晶体均有固定熔点，非晶体无固定熔点，故D正确。 故选D。 10．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，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，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。下列说法正确的是（　　） A．甲具有各向异性 B．乙有固定熔点 C．丙为单晶体 D．甲为非晶体 【答案】C 【详解】AD．图甲中熔化范围为一个圆，表明甲具有各向同性，由于甲有固定熔点，表明甲是多晶体，故AD错误； B．图乙中熔化范围为一个圆，表明乙具有各向同性，由于乙没有固定熔点，表明乙为非晶体，故B错误； C．图丙中熔化范围为一个椭圆，表明丙具有各向异性，可知，丙为单晶体，故C正确。 故选C。 考点二 晶体的微观结构 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。 12．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。 13．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。 14．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。 15．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。 16．金属玻璃是由传统的金属晶体经过急冷处理制得的一种非晶体合金，下列说法正确的是（　　） A．传统金属没有固定的熔点 B．金属玻璃内部的原子排列是规则的 C．金属玻璃的物理性质具有各向同性 D．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化 【答案】CD 【详解】A．传统金属是多晶体，有固定的熔点。故A错误； B．金属玻璃是非晶体，内部的原子排列是不规则的。故B错误； C．金属玻璃是非晶体，它的物理性质具有各向同性。故C正确； D．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。故D正确。 故选CD。 17．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。 18．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，说明云母片是晶体 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】C 【详解】A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐有熔点，是晶体。故A正确，与题意不符； 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，说明云母片各向异性，是晶体。故B正确，与题意不符； 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，与题意相符； 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。故D正确，与题意不符。 故选C。 19．关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（　　） A．同种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态 B．晶体中原子（或分子、离子）都按照一定规则排列，具有空间上的周期性 C．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质 D．单晶体具有规则的外形是由于它的微粒按一定规律排列 【答案】BD 【详解】A．理论和实验证明非晶体具有不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，故A错误； BD．晶体分子的排列有规则，在空间上有周期性，单晶体具有规则的几何外形，故BD正确； C．单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，故C错误。 故选BD。 20．2010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。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $