人教版高中物理舉一反三-選擇性必修三專題2.7 固體（解析版）

專題2.7固體【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1單晶體的各向異性】 【題型2晶體和非晶體的區(qū)分】 【題型3晶體的微觀結(jié)構(gòu)】 【題型4綜合問題】 【題型5聯(lián)系實際】 【題型6熔點問題】 【題型1單晶體的各向異性】【例1】（多選）2020年，“嫦娥五號”探測器勝利完成月球采樣任務并返回地球。探測器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時表面會產(chǎn)生大小相等、符號相反的電荷——“壓電效應”。如圖所示，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應最顯著，則石英晶體（）A．具有各向異性的壓電效應 B．沒有確定的熔點C．有確定的幾何形狀 D．是多晶體解析：由題意可知，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應最顯著，其它方向不明顯，因此石英具有各向異性的壓電效應，A正確；晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點，石英是單晶體，有確定的熔點，有規(guī)則的幾何形狀，BD錯誤，C正確。答案：AC?！咀兪?-1】[多選]對下列幾種固體物質(zhì)的認識，正確的有()A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體C．天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則D．石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同解析：選AD晶體在熔化過程中溫度保持不變，食鹽具有這樣的特點，則說明食鹽是晶體，選項A正確；蜂蠟的導熱特點是各向同性的，燒熱的針尖使蜂蠟熔化后呈橢圓形，說明云母片的導熱特點是各向異性的，故云母片是晶體，選項B錯誤；天然石英表現(xiàn)為各向異性，則該物質(zhì)微粒在空間的排列是規(guī)則的，選項C錯誤；石墨與金剛石皆由碳原子組成，但它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)是不同的，選項D正確?！咀兪?-2】金屬鋁熔化成液體后通入氫氣，在液態(tài)鋁內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，冷凝后得到帶有微孔的泡沫鋁，如圖所示。下列說法中正確的是（）A．泡沫鋁是晶體，某些物理性質(zhì)具有各向異性B．在冷凝過程中，氣泡收縮，外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增加C．液態(tài)鋁與氫氣泡的接觸面存在表面張力，將會阻礙氣泡的膨脹D．由于充入了氣體，泡沫鋁分子間距離增大，分子間只存在分子引力【答案】C【解析】泡沫鋁是晶體，但是是多晶體，表現(xiàn)為各向同性，A錯誤；在金屬液體冷凝過程中，氣泡收縮變小，外界對氣體做功，同時溫度降低，放出熱量，氣體內(nèi)能降低，B錯誤；金屬鋁熔化成液體后通入氫氣，產(chǎn)生大量氣泡，液體表面分子間存在表面張力，液態(tài)鋁表面張力將會阻礙氣泡的膨脹，C正確；分子之間同時存在引力和斥力，當時，分子力表現(xiàn)為引力，不是只存在引力，故D錯誤。故選C?！咀兪?-3】石墨和金剛石性質(zhì)有很大差異，是由于（）A．石墨是各向異性的，而金剛石是各向同性的B．它們的化學成分不同C．它們都是各向同性的D．組成它們的物質(zhì)微粒按不同的規(guī)則排列解析：選D，石墨和金剛石都由碳分子組成，但它們的物理性質(zhì)不同，石墨是各向同性的，而金剛石是各向異性的，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同。答案：D。【題型2晶體和非晶體的區(qū)分】【例2】(多選)下列關(guān)于晶體以及非晶體的理解正確的是()A.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點B.單晶體具有固定的熔點，多晶體沒有固定的熔點C.有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布D.固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是絕對的，是不可以相互轉(zhuǎn)化的答案AC解析液晶像液體一樣具有流動性，而其光學性質(zhì)與某些晶體相似具有各向異性，彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點，故A項正確；單晶體和多晶體都具有固定的熔點，故B項錯誤；有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體，是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布，例如石墨和金剛石，故C項正確；固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體不是絕對的，是可以相互轉(zhuǎn)化的；例如天然石英是晶體，熔融過的石英是非晶體；把晶體硫加熱熔化(溫度超過300℃)再倒入冷水中，會變成柔軟的非晶硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫，故D項錯誤?！咀兪?-1】下列說法錯誤的是()A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學性質(zhì)C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w解析：選A將一晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，A錯誤。單晶體具有各向異性，有些單晶體沿不同方向上的光學性質(zhì)不同，B正確。金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，C正確。晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如天然水晶是晶體，熔融過的水晶(即石英玻璃)是非晶體，也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體，D正確?！咀兪?-2】(多選)下列說法正確的是()A.通常金屬在各個方向的物理性質(zhì)都相同，所以金屬是非晶體B.液體溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運動越劇烈C.物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)D.一滴體積為V的油酸酒精溶液在水面上形成的面積為S，則油膜分子直徑為eq\f(V,S)答案BC解析金屬材料雖然顯示各向同性，但并不意味著就是非晶體，可能是多晶體，故A錯誤；液體的溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運動越劇烈，故B正確；根據(jù)麥克斯韋統(tǒng)計規(guī)律可知，物體內(nèi)熱運動速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例與溫度有關(guān)，故C正確；體積為油酸酒精溶液的體積，非油酸體積，則油酸分子直徑就不是eq\f(V,S)，故D錯誤?！咀兪?-3】關(guān)于晶體和非晶體，下列說法中錯誤的是（）A．同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)B．晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，也有確定的熔點C．不可以根據(jù)各向同性或各向異性來鑒別晶體和非晶體D．晶體在熔化過程中，分子平均動能不變，內(nèi)能增加解析：同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，例如天然水晶與石英玻璃，A正確，不符合題意；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，多晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀，晶體有確定的熔點，B錯誤，符合題意；多晶體和非晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，單晶體某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，所以不可以根據(jù)各向同性或各向異性來鑒別晶體和非晶體，C正確，不符合題意；晶體在熔化中，晶體的溫度不變，分子平均動能不變，可分子的勢能增加，內(nèi)能增加，D正確，不符合題意。答案：B?！绢}型3晶體的微觀結(jié)構(gòu)】【例3】石墨是碳原子按圖甲排列形成的，其微觀結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)。圖乙為石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，單碳層石墨烯是單層的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大約三百萬層石墨烯。石墨烯是現(xiàn)有材料中厚度最薄、強度最高、導熱性最好的新型材料。則（）A．石墨中的碳原子靜止不動B．碳原子的直徑大約為3×10-9mC．石墨烯碳原子間只存在分子引力D．石墨烯的熔解過程中，碳原子的平均動能不變解析：石墨中的碳原子是運動的，A錯誤；由意義可知單層的距離為且層與層之間有間距，B錯誤；石墨烯碳原子間不僅存在分子引力，同時也存在分子斥力，C錯誤；石墨烯是晶體，在熔解過程中，溫度不變，故碳原子的平均動能不變，D正確。答案：D?！咀兪?-1】北京冬奧會給世界各地的人們帶來了寒冬中的溫暖，雪花形主火炬（圖甲）的創(chuàng)意展現(xiàn)中國智慧，符合科學事實（圖乙），實際上雪花的形態(tài)有很多種（圖丙）。關(guān)于雪花的下列說法正確的是（）A．雪花是非晶體B．雪花具有各向異性C．0°C雪花的水分子的平均動能比0°C液態(tài)水分子的小D．雪花漫天飛舞可以作為雪花分子在做無規(guī)則運動的證據(jù)解析：根據(jù)雪花具有形狀規(guī)則的幾何形狀，且雪花在熔化時，吸收熱量溫度不變，具有確定的熔點，所以雪花是單晶體，則單晶體具有各向異性的物理性質(zhì)，A錯誤，B正確；平均動能與溫度有關(guān)系，故0°C雪花的水分子的平均動能與0°C液態(tài)水分子的相同，C錯誤；雪花是固體顆粒，飛舞時，是宏觀上的機械運動，不能說明分子在做無規(guī)則運動，D錯誤。答案：B?！咀兪?-2】食鹽是我們生活中不可缺少的調(diào)味品，中國人大約在神農(nóng)氏與黃帝的時期就開始煮鹽。通過研究，我們知道了食鹽的微觀結(jié)構(gòu)如圖所示，則下列說法正確的是（）A．食鹽晶體是正六面體形B．食鹽所有的物理性質(zhì)都具有各向異性C．食鹽顆粒受潮粘連成食鹽塊時，形狀不規(guī)則，是非晶體D．食鹽在熔化時，要吸收熱量，溫度保持不變，所以內(nèi)能也不變解析：食鹽晶體是正六面體形，選項A正確；食鹽具有各向異性，但并非所有的物理性質(zhì)都具有各向異性，選項B錯誤；食鹽顆粒受潮粘連成食鹽塊時，形狀不規(guī)則，但仍是晶體，選項C錯誤；食鹽在熔化時，要吸收熱量，溫度保持不變，所以內(nèi)能增加，選項D錯誤。答案：A?！咀兪?-3】復旦大學物理系張遠波教授課題組發(fā)現(xiàn)了一種新型二維半導體材料——黑磷，并成功制備了半導體測試材料。已知黑磷是有黑色金屬光澤的半導體，是白磷在很高壓強和較高溫度下轉(zhuǎn)化形成的。圖為黑磷的微觀結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是（）A．黑磷是晶體材料B．黑磷和白磷是同位素C．黑磷沒有固定的熔點D．黑磷的微觀各層結(jié)構(gòu)都不同，每層內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散解析：黑磷的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)規(guī)則排列，具有空間上的周期性，屬于晶體材料，因而具有固定的熔點，故A正確，C錯誤；質(zhì)子數(shù)（即原子序數(shù)）相同，而中子數(shù)不同的元素互稱同位素，白磷和黑鱗屬于同素異型體，不屬于同位素，故B錯誤；黑磷的微觀各層結(jié)構(gòu)都相同，每層內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，故D錯誤。答案：A?！绢}型4綜合問題】【例4】甲、乙、丙三種固體薄片涂上蠟，由燒熱的針接觸其上一點，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖丁所示，下列說法正確的是（）A．甲、乙為非晶體，丙是晶體B．甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體C．甲、丙為非晶體，丙是晶體D．甲、乙、丙都是晶體解析：選B,由圖甲、乙、丙可知，甲、乙各向同性，丙各向異性；由圖丁可知，甲、丙有固定熔點，乙無固定熔點。所以甲、丙為晶體，乙為非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體。故選B?！咀兪?-1】（多選）以下說法中正確的是（）A．有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體B．如果在液體表面任意畫一條線，線兩側(cè)的液體之間的作用力表現(xiàn)為引力C．附著層內(nèi)分子間的距離小于液體內(nèi)部分子間的距離時，液體與固體之間表現(xiàn)為浸潤D．液晶具有液體的流動性，所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)【答案】ABC【解析】晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為非晶體，有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體，選項A正確；液體表面層分子比內(nèi)部稀疏，相互間表現(xiàn)為引力，選項B正確；附著層內(nèi)分子間的距離小于液體內(nèi)部分子間的距離時，分子間表現(xiàn)為斥力，使液體表面擴張，液體與固體之間表現(xiàn)為浸潤，選項C正確；液晶具有液體的流動性，但不是所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)，選項D錯誤。故選ABC?！咀兪?-2】王亞平曾在第一次太空授課中展示了完美的“太空水球”，液晶電視圖像色彩更加絢麗，解釋上述現(xiàn)象用到的有關(guān)知識中說法正確的是（）A．表面張力能夠使液體表面積收縮到最小B．表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部C．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體D．液晶的所有物理性質(zhì)均表現(xiàn)為各向異性解析：液體由于表面張力作用，有使其表面積收縮到最小的趨勢，A正確；表面張力的方向跟液面相切，垂直于液面的邊界線，B錯誤；將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍然是晶體，C錯誤；液晶像液體一樣具有流動性，而其光學性質(zhì)與某些晶體相似具有各向異性，不是所有物理性質(zhì)均表現(xiàn)各向異性，D錯誤。答案：A。【變式4-3】(多選)下列說法正確的是()A.當分子間距離變小時，分子間的作用力可能減小，也可能增大B.墨汁滴入水中，墨汁的擴散運動是由于碳粒和水分子產(chǎn)生化學反應而引起的C.在宇宙飛船中的水滴呈球形是因為失重的水的表面張力作用的結(jié)果D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同答案ACD解析當分子間距離比較大時表現(xiàn)為引力，當分子間距離減小時，分子引力先增大后減??；當表現(xiàn)為斥力時分子間距離變小時分子力增大，故A正確；墨汁的擴散運動是因為微粒受到的來自各個方向的液體分子的撞擊作用不平衡引起的，故B錯誤；在宇宙飛船中的水滴呈球形是因為失重的水的表面張力作用的結(jié)果，故C正確；石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同是因為組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同造成的，故D正確。【題型5聯(lián)系實際】【例5】N95透明智能口罩的外觀是由防水防刮的再生透明非晶體塑料制成；它的側(cè)面設(shè)計了兩個圓孔靜電層區(qū)域，是為了過濾空氣：口罩內(nèi)含有麥克風和揚聲器；口罩也可以拆開，內(nèi)部配備一個充電盒，盒內(nèi)也提供某非可見光，可以進行對面罩全面消毒。由以上信息判斷（）A．非晶體塑料在光學現(xiàn)象中體現(xiàn)出各向異性B．靜電層的過濾作用主要應用了靜電吸附作用C．麥克風的工作原理是將電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號D．盒內(nèi)的非可見光是紅外線解析：非晶體塑料在光學現(xiàn)象中體現(xiàn)出各向同性，A錯誤；靜電層用來吸附空氣中的灰塵，B正確；麥克風的工作原理是將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，C錯誤；盒內(nèi)的非可見光時紫外線，D錯誤。答案：B?！咀兪?-1】北京冬奧會中國科研團隊打破人工造雪核心技術(shù)“冰狀雪”的國家封鎖，成功制造出適應大陸性季風氣候特點的合格“冰狀雪”。“冰狀雪”可以減小雪道表面與滑雪板間的摩擦力，保證雪道表面不易變形。即使在運動員高速轉(zhuǎn)向的情況下，也能保證雪道表面平整光滑。不論選手第幾個出場，雪道都可以處于相對完美的狀態(tài)，以此確保比賽的公平性。已知普通雪密度是每立方厘米0.1克至0.4克，而“冰狀雪”密度則需要達到每立方厘米0.65克。下列說法正確的是（）A．“冰狀雪”沒有規(guī)則的形狀是非晶體B．在同樣條件下，同體積的“冰狀雪”比自然雪熔化得慢C．3℃的水通過造雪機轉(zhuǎn)化為雪時，需要吸收熱量D．“冰狀雪”熔化成水的過程中溫度會不斷變化解析：“冰狀雪”有固定的熔點，是晶體，故A錯誤；“冰狀雪”密度較大，在同樣條件下，同體積的“冰狀雪”比自然雪熔化得慢，故B正確；3℃的水通過造雪機轉(zhuǎn)化為雪時，需要放出熱量，故C錯誤；“冰狀雪”是晶體，熔化成水的過程中溫度不變，故D錯誤。答案：B?！咀兪?-2】石墨烯是從石墨中分離出的新材料，其中碳原子緊密結(jié)合成單層六邊形晶格結(jié)構(gòu)，如圖所示，則（）A．石墨是非晶體B．石墨研磨成的細粉末就是石墨烯C．單層石墨烯的厚度約3μmD．碳原子在六邊形頂點附近不停地振動解析：石墨是晶體，故A錯誤；石墨烯是石墨中提取出來的新材料，故B錯誤；單層石墨烯厚度約為原子尺寸，故C錯誤；根據(jù)分子動理論可知，固體分子在平衡點不停的振動，故D正確。答：D。【變式5-3】江蘇省東?？h是世界天然水晶原料集散地，有著“世界水晶之都”的美譽。天然的水晶具有規(guī)則的幾何外形，如圖所示。關(guān)于天然水晶，下列說法正確的是（）A．具有規(guī)則的幾何外形，但是沒有固定的熔點B．微觀粒子的空間排列不規(guī)則C．在熔化過程中分子平均動能不變D．在光學性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性【答案】C【詳解】水晶是晶體，具有規(guī)則的幾何外形，有固定的熔點，A錯誤；水晶是晶體，微觀粒子的空間排列規(guī)則，B錯誤；水晶是晶體，有固定的熔點，在熔化過程中溫度不變，分子平均動能不變，C正確；水晶是晶體，在光學性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，D錯誤?！绢}型6熔點問題】【例6】如圖表示某晶體的物態(tài)變化過程，其中甲、乙、丙分別表示三種物態(tài)。下列分析正確的是（）A．甲為氣態(tài) B．甲→乙的過程需要放熱C．乙→丙的過程與露珠形成過程相同 D．BC段對應的溫度為該晶體的熔點解：由題圖知，甲中分子相距最近，分子排列規(guī)則，分子間的作用力最大，既不易被壓縮，也不容易被拉伸，所以是固態(tài)分子的排列方式；乙中分子相距較近，分子排列雜亂，分子間的作用力較弱，是液態(tài)分子的排列方式；丙中分子相距最遠，分子無固定排列，分子間的作用力最弱，是氣態(tài)分子的排列方式。由以上分析知，甲為固態(tài)，故A錯誤；.甲→乙是固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的熔化過程，需要吸收熱量，故B錯誤；乙→丙是液態(tài)變成氣態(tài)的汽化過程，露珠是水蒸氣遇冷形成小水滴的液化過程，故C錯誤；BC段表示物體吸熱或放熱的溫度保持不變，狀態(tài)發(fā)生改變的晶體熔化（或凝固）過程，此時的溫度叫晶體的熔點（或凝固點），故D正確。答案：D?！咀兪?-1】[多選]固體甲和固體乙在一定壓強下的熔解曲線如圖所示，橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T。下列判斷正確的有()A．固體甲一定是晶體，固體乙一定是非晶體B．固體甲不一定有確定的幾何外形，固體乙一定沒有確定的幾何外形C．在熱傳導方面固體甲一定表現(xiàn)出各向異性，固體乙一定表現(xiàn)出各向同性D．固體甲和固體乙的化學成分有可能相同E．圖線甲中ab段溫度不變，所以甲的內(nèi)能不變解析：選ABD晶體具有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，所以固體甲一定是晶體，固體乙一定是非晶體，故A正確；固體甲若是多晶體，則不一定有確定的幾何外形，固體乙是非晶體，一定沒有確定的幾何外形，故B正確；在熱傳導方面固體甲若是多晶體，則不一定表現(xiàn)出各向異性，固體乙一定表現(xiàn)出各向同性，故C錯誤；固體甲一定是晶體，有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體，則固體甲和固體乙的化學成分有可能相同，故D正確；晶體在熔化時溫度不變，但由于晶體吸收熱量，內(nèi)能在增大，故E錯誤。【變式6-2】如圖所示是對某種合金連續(xù)不斷地加熱過程中，溫度隨時間變化的曲線，據(jù)圖回答：(1)這種合金在固態(tài)時是不是晶體；(2)這種合金的熔點是多少；(3)熔化過程用了多少時間；(4)圖中BC段表示這種合金處于什么狀態(tài)。答案(1)是；(2)210℃；(3)8min；(4)固液共存解析（1）題圖中BC階段表示該合金的熔化過程，說明有一定的熔點，所以這種合金在固態(tài)時是晶體；（2）熔點為；（3）熔化過程用了（4）BC段就是這種合金的熔化過程，合金處于固、液共存狀態(tài)?！咀兪?-3】圖甲是某小