第2章第2.5节 晶体
题型1 晶体和非晶体 题型2 各向异性和各向同性
题型3 液晶
▉题型1 晶体和非晶体
【知识点的认识】
一、晶体和非晶体
1．晶体与非晶体
（1）物理性质：有些晶体（单晶体）在物理性质上表现为各向异性，非晶体的物理性质表现为各向同性。
（2）熔点：晶体具有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度。
2．单晶体与多晶体
（1）单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的有规则的几何形状，物理性质表现为各向异性；而多晶体是由许许多多的细小的晶体（单晶体）集合而成，没有天然的规则的几何形状，物理性质表现为各向同性。
（2）熔点：单晶体和多晶体都有一定的熔化温度。
3．晶体的微观结构
（1）晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
（2）用晶体的微观结构解释晶体的特点。
晶体有天然的规则几何形状是由于内部微粒有规则地排列。
晶体表现为各向异性是由于从内部任何一点出发，在不同方向上相等距离内微粒数不同。
晶体的多型性是由于组成晶体的微粒不同的空间排列形成的。
1．固体金属镓在人手上即可熔化为液体，则（ ）
A．镓熔化过程中温度不断升高
B．液体镓表面分子间作用力表现为引力
C．固体镓中原子排列不规则
D．液体镓中原子的运动速率都相同
2．下列关于固体、液体的说法正确的是（ ）
A．毛细管中出现毛细现象时，液体一定浸润该毛细管
B．晶体在熔化过程中温度保持不变，内能不变
C．晶体沿不同方向的导电性能一定相同
D．液体的表面张力方向总是与液面相切
3．黑磷的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
4．在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示，甲图对应的温度为T1，乙图对应的温度为T2，则（ ）
A．T1＞T2
B．甲、乙两图中的分子都在做热运动
C．甲图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
D．乙图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
5．2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈 盖姆和康斯坦丁 诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过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，最终寻找到了厚度只有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，下列说法中正确的是（ ）
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单晶体，石墨烯是多晶体
C．石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
6．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
7．大家耳熟能详的节气歌“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒”反映了古人的智慧，里面涉及与节气有关的物理现象．下列说法正确的是（ ）
A．夏天气温比春天高，所以夏天大气中所有分子的热运动速率均比春天大
B．冬天低温下会结冰，如果一定质量的0℃水变成0℃的冰，体积会增大，分子势能会增大
C．荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势
D．食盐受潮时会粘在一起，受潮后的食盐是非晶体
▉题型2 各向异性和各向同性
【知识点的认识】
各向异性和各向同性的定义：
从观察玻璃和云母片上石蜡融化区域的形状实验的结果可以看出，玻璃片上石蜡熔化区域的形状近似于圆形，表明玻璃沿各个方向的导热性能相同；云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母沿不同方向的导热性能不同。还有些晶体沿不同方向的导电性能不同；而有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作各向异性（anisotropy）。如图
方解石晶体是各向异性的品体，它能把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象。非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性（isotropy）
8．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、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，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲一定是单晶体
B．乙可能是金属薄片
C．丙在一定条件下可能转化成乙
D．甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的
▉题型3 液晶
【知识点的认识】
一、液晶
1．物理性质
（1）具有液体的流动性；
（2）具有晶体的光学各向异性；
（3）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。
2．应用
（1）利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现显示功能，如电子手表、计算器、微电脑等。
（2）利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度。
9．下列说法正确的是（ ）
A．知道阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，不可以估算出该气体中分子间的平均距离
B．液晶具有液体的流动性，光学性质表现为各向同性
C．随着科技的进步，我国绝大部分品牌的冲锋衣都可实现面料不沾雨水功能，该功能体现了不浸润现象
D．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
10．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
11．下列关于固体、液体的说法正确的是（ ）
A．玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，是利用表面张力使得尖端变钝
B．用磙子压紧土壤，有助于保存地下的水分
C．某种液体能够浸润固体，并且在表面延展，这是不浸润现象
D．液晶显示器利用的是液晶具有光学性质各向同性
（多选）12．下列说法正确的是（ ）
A．当液体与大气接触时，液体表面层分子的势能比液体内部分子的大
B．表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球的表面积最小
C．若已知某物质的摩尔质量和密度，则可求出阿伏加德罗常数
D．气体温度升高时，气体所有分子的速率均增大
E．液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点第2章第2.5节 晶体
题型1 晶体和非晶体 题型2 各向异性和各向同性
题型3 液晶
▉题型1 晶体和非晶体
【知识点的认识】
一、晶体和非晶体
1．晶体与非晶体
（1）物理性质：有些晶体（单晶体）在物理性质上表现为各向异性，非晶体的物理性质表现为各向同性。
（2）熔点：晶体具有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度。
2．单晶体与多晶体
（1）单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的有规则的几何形状，物理性质表现为各向异性；而多晶体是由许许多多的细小的晶体（单晶体）集合而成，没有天然的规则的几何形状，物理性质表现为各向同性。
（2）熔点：单晶体和多晶体都有一定的熔化温度。
3．晶体的微观结构
（1）晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
（2）用晶体的微观结构解释晶体的特点。
晶体有天然的规则几何形状是由于内部微粒有规则地排列。
晶体表现为各向异性是由于从内部任何一点出发，在不同方向上相等距离内微粒数不同。
晶体的多型性是由于组成晶体的微粒不同的空间排列形成的。
1．固体金属镓在人手上即可熔化为液体，则（ ）
A．镓熔化过程中温度不断升高
B．液体镓表面分子间作用力表现为引力
C．固体镓中原子排列不规则
D．液体镓中原子的运动速率都相同
【答案】B
【解答】解：A.镓属于晶体，根据晶体的特性，吸收热量时不能使温度升高，故A错误；
B.液体镓表面分子间作用力表现为引力液体表面的分子间作用力确实表现为引力，这是液体具有表面张力的根本原因，故B正确；
C.固体镓属于晶体，其原子在固态时排列规则，具有固定的晶格结构，故C错误；
D.液体中分子或原子的运动速率是不相同的，他们遵循统计分布规律，速率有快有慢，故D错误。
故选：B。
2．下列关于固体、液体的说法正确的是（ ）
A．毛细管中出现毛细现象时，液体一定浸润该毛细管
B．晶体在熔化过程中温度保持不变，内能不变
C．晶体沿不同方向的导电性能一定相同
D．液体的表面张力方向总是与液面相切
【答案】D
【解答】解：A、浸润时液体在毛细管中上升，不浸润时液体下降，两者均属于毛细现象，故A错误；
B、晶体熔化时虽然温度保持不变（熔点），但需要持续吸收热量，内能增加。内能包括分子势能和动能，温度不变说明动能不变，但熔化过程中分子间距增大，势能增加，因此内能增大，故B错误；
C、单晶体具有各向异性，不同方向的导电性能可能不同（如石墨沿层状结构和垂直方向的导电性差异）；多晶体因晶粒排列无序，导电性各向同性。因此“一定相同”的表述不准确，故C错误；
D、表面张力的方向始终与液面相切，并垂直于液面边界的任意线段。例如，表面张力使液滴收缩成球形，其作用方向沿液面切线方向，故D正确。
故选：D。
3．黑磷的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
【解答】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。
4．在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示，甲图对应的温度为T1，乙图对应的温度为T2，则（ ）
A．T1＞T2
B．甲、乙两图中的分子都在做热运动
C．甲图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
D．乙图中沿不同方向单位长度上的分子数相同
【答案】B
【解答】解：A.液晶在低温时会凝固成结晶态，当温度升高时，晶体中分子热运动增加，转化为液晶态，则有T1＜T2，故A错误；
B.分子的热运动是永不停息的，则甲、乙两图中的分子都在做热运动，故B正确；
CD，液晶是一种介于晶体固体和各向同性液体之间的中间相，其分子结构具有各向异性，这意味着液晶分子的排列和取向在不同方向上会有所不同，因此，液晶在不同的形态下，沿不同方向单位长度上的分子数是不相同的，故CD错误。
故选：B。
5．2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈 盖姆和康斯坦丁 诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过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，最终寻找到了厚度只有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，下列说法中正确的是（ ）
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单晶体，石墨烯是多晶体
C．石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
【答案】D
【解答】解：ABC、晶体和非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，具有规则结构，非晶体没有，石墨、石墨烯都是晶体，且都是碳元素的单质，所以它们都为单晶体，物理性质都表现为各向异性，故ABC错误；
D、由于石墨、石墨烯都是碳元素的单质，互为同素异形体，所以他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D正确。
故选：D。
6．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
【解答】解：AB．双折射现象是光学各向异性的表现，依题意，说明方解石是晶体，具有固定的熔点，故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。
7．大家耳熟能详的节气歌“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒”反映了古人的智慧，里面涉及与节气有关的物理现象．下列说法正确的是（ ）
A．夏天气温比春天高，所以夏天大气中所有分子的热运动速率均比春天大
B．冬天低温下会结冰，如果一定质量的0℃水变成0℃的冰，体积会增大，分子势能会增大
C．荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小的趋势
D．食盐受潮时会粘在一起，受潮后的食盐是非晶体
【答案】C
【解答】解：A、温度越高分子的平均动能越大，分子的平均速率就越大，但并不是每一个分子的速率都大，夏天温度高，所以夏天的分子平均速率比春天的大。故A错误；
B、冬天低温下会结冰，如果一定质量的0℃水变成0℃的冰，体积会增大，放出热量，内能减小，分子的平均动能不变，但分子势能会减小，故B错误；
C、液体的表面张力使液体表面积有收缩到最小的趋势，所以荷叶上小水珠成球状，故C正确；
D、食盐受潮时粘在一起，受潮后的食盐仍然是晶体，故D错误。
故选：C。
▉题型2 各向异性和各向同性
【知识点的认识】
各向异性和各向同性的定义：
从观察玻璃和云母片上石蜡融化区域的形状实验的结果可以看出，玻璃片上石蜡熔化区域的形状近似于圆形，表明玻璃沿各个方向的导热性能相同；云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母沿不同方向的导热性能不同。还有些晶体沿不同方向的导电性能不同；而有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作各向异性（anisotropy）。如图
方解石晶体是各向异性的品体，它能把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象。非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性（isotropy）
8．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针尖接触薄片背面上的一点，石蜡熔化区域的形状如图甲、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，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲一定是单晶体
B．乙可能是金属薄片
C．丙在一定条件下可能转化成乙
D．甲内部的微粒排列是规则的，丙内部的微粒排列是不规则的
【答案】C
【解答】解：AB．由单晶体是各向异性的，熔化在晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属是属于晶体，故乙不可能是金属薄片，故AB错误；
C．一定条件下，晶体和非晶体可以相互转化，故C正确；
D．甲和丙都是晶体，所以其内部的微粒排列都是规则的，故D错误。
故选：C。
▉题型3 液晶
【知识点的认识】
一、液晶
1．物理性质
（1）具有液体的流动性；
（2）具有晶体的光学各向异性；
（3）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。
2．应用
（1）利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现显示功能，如电子手表、计算器、微电脑等。
（2）利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度。
9．下列说法正确的是（ ）
A．知道阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，不可以估算出该气体中分子间的平均距离
B．液晶具有液体的流动性，光学性质表现为各向同性
C．随着科技的进步，我国绝大部分品牌的冲锋衣都可实现面料不沾雨水功能，该功能体现了不浸润现象
D．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
【答案】C
【解答】解：A、根据气体的摩尔质量和气体的密度，先求出气体的摩尔体积，摩尔体积与阿伏伽德罗常数的比值等于气体分子间的平均距离，所以可以估算出该气体中分子间的平均距离，故A错误；
B、液晶具有液体流动性，其光学性质具有各向异性的特点，故B错误；
C、随着科技的进步，我国绝大部分品牌的冲锋衣都可实现面料不沾雨水功能，该功能体现了不浸润现象，故C正确；
D、液体表面张力的方向与液面平行，故D错误。
故选：C。
10．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
【解答】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，故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，故C错误，D正确；
故选：D。
11．下列关于固体、液体的说法正确的是（ ）
A．玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，是利用表面张力使得尖端变钝
B．用磙子压紧土壤，有助于保存地下的水分
C．某种液体能够浸润固体，并且在表面延展，这是不浸润现象
D．液晶显示器利用的是液晶具有光学性质各向同性
【答案】A
【解答】解：A、玻璃尖端就变钝，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故，故A正确；
B、由于毛细现象，用磙子压紧土壤，不利于保存地下的水分，故B错误；
C、某种液体能够浸润固体，并且在表面延展，这是浸润现象，故C错误；
D、液晶显示器利用的是液晶具有光学性质各向异性，故D错误。
故选：A。
（多选）12．下列说法正确的是（ ）
A．当液体与大气接触时，液体表面层分子的势能比液体内部分子的大
B．表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球的表面积最小
C．若已知某物质的摩尔质量和密度，则可求出阿伏加德罗常数
D．气体温度升高时，气体所有分子的速率均增大
E．液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点
【答案】ABE
【解答】解：A、当液体与大气接触时，液体表面层分子的间距大于液体内部分子的间距，根据分子间距与分子势能的关系可知液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大，故A正确；
B、根据表面张力的特点可知，表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球的表面积最小，故B正确；
C、已知物质的摩尔质量和密度可以求出该物质的摩尔体积，但是不知该物质的分子质量或分子体积，因此无法求出阿伏加德罗常数，故C错误；
D、气体温度升高时，分子热运动的平均动能增大，但并非所有分子的速率都增大，故D错误；
E、液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点，故E正确。
故选：ABE。
