第二章第四节：固体 学案—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修三word版含答案

预习案
【自主学习】
阅读教材31页-34页，大约需要10分钟，读后请思考：
1. 晶体和非晶体有哪些区别？

2. 单晶体与多晶体的共性与差别是什么？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
例1：教材35页第1题。
例2： 教材35页第2题，提示：每个小立方体对应几个NaCl?
例3：教材35页第3题，提示：写出离子间作用力与粒子间距离的关系式。
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)
A．晶体和非晶体都有确定的熔点
B．晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
C．所有晶体都是各向异性的
D．多晶体没有确定的几何形状
2．下面哪些现象能说明晶体与非晶体的区别(　　)
A．食盐粒透明，橡胶不透明
B．金刚石的密度大，松香的密度小
C．冰熔化时温度保持不变，松香熔化时温度不断升高
D．石墨可导电，沥青不导电
B类能力关
3．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．只要是具有各向异性的固体就必定是晶体
B．只要是不显示各向异性的固体就必定是非晶体
C．只要是具有确定的熔点的固体就必定是晶体
D．只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体
4．(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、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，下列判断正确的是(　　)
A．甲、乙为非晶体，丙是晶体
B．甲、丙为晶体，乙是非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙是晶体
D．甲为晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
5．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的
B．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构
C．凡具有各向同性的物质一定是非晶体
D．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的
C类综合关（选做）
6.晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子)，图中AB、AC、AD为等长的三条线段。下列说法正确的是(　　)
A．A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动
B．三条线段上晶体分子的数目相同，表明晶体的物理性质是各向同性的
C．三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的
D．以上说法均不正确
7．(多选)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，他们通过透明胶带对石墨进行反复粘贴与撕开使石墨片的厚度逐渐减小，最终得到了厚度只有0.34 nm的石墨烯。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，下列说法正确的是(　　)
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
【进阶闯关检测】答案
A类基础关
1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)
A．晶体和非晶体都有确定的熔点
B．晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
C．所有晶体都是各向异性的
D．多晶体没有确定的几何形状
答案　BD
解析　晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，所以A错误，B正确；晶体中的单晶体是各向异性，多晶体是各向同性，所以C错误；单晶体有确定的几何形状，而多晶体和非晶体均无确定的几何形状，所以D正确。
2．下面哪些现象能说明晶体与非晶体的区别(　　)
A．食盐粒透明，橡胶不透明
B．金刚石的密度大，松香的密度小
C．冰熔化时温度保持不变，松香熔化时温度不断升高
D．石墨可导电，沥青不导电
答案　C
解析　透明程度、密度大小和导电性能都不能区别晶体与非晶体，A、B、D错误；晶体熔化时有确定的熔点，非晶体则没有，C正确。
B类能力关
3．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．只要是具有各向异性的固体就必定是晶体
B．只要是不显示各向异性的固体就必定是非晶体
C．只要是具有确定的熔点的固体就必定是晶体
D．只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体
答案　ACD
解析　多晶体和非晶体都表现出各向同性，只有单晶体表现出各向异性，故B错误，A正确；晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故C、D正确。
4．(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、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，下列判断正确的是(　　)
A．甲、乙为非晶体，丙是晶体
B．甲、丙为晶体，乙是非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙是晶体
D．甲为晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
答案　BD
解析　由题图知，甲、乙在导热性能上表现为各向同性，丙在导热性能上表现为各向异性；甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点，所以甲、丙是晶体，乙是非晶体，其中丙是单晶体，故B、D正确，A、C错误。
5．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的
B．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构
C．凡具有各向同性的物质一定是非晶体
D．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的
答案　ABD
解析　晶体的物质微粒微观上是规则排列的，因此宏观上体现为规则的几何形状，A正确；碳原子能够生成石墨和金刚石等不同的晶体，因为碳原子形成了不同的空间结构，B正确；非晶体和多晶体都具有各向同性的特点，C错误；晶体的各向异性是由于晶体内部微粒的空间排列有序，由晶体的内部结构决定，D正确。
C类综合关（选做）
6.晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子)，图中AB、AC、AD为等长的三条线段。下列说法正确的是(　　)
A．A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动
B．三条线段上晶体分子的数目相同，表明晶体的物理性质是各向同性的
C．三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的
D．以上说法均不正确
答案　C
解析　晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条线方向发生定向移动，故A错误；由题图可知，三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，故B、D错误，C正确。
7．(多选)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，他们通过透明胶带对石墨进行反复粘贴与撕开使石墨片的厚度逐渐减小，最终得到了厚度只有0.34 nm的石墨烯。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，下列说法正确的是(　　)
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
答案　CD
解析　晶体分子在空间分布上具有规则性，故石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，也都是单质，C正确，A、B错误；由题意可知，他们获取石墨烯的方法为物理方法，D正确。
预习案
【自主学习】
阅读教材36页-39页，大约需要10分钟，读后请思考：
1. 表面张力有什么特点？

2. 浸润与不浸润的原因是什么？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
例1： 教材41页第2题。
例2： 教材41页第3题。
课堂练习与讨论：
教材41页第1题、第4题、第5题、教材43页第8题。
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．(多选)关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　)
A．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0
C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间作用力表现为引力
D．表面张力使液体的表面有收缩的趋势
2．(多选)以下说法正确的是(　　)
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中，原因是液体表面张力在起作用
B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果
D．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果
3．液体与固体接触处具有收缩趋势的情况发生在(　　)
A．液体不浸润固体 B．表面张力较大的液体
C．所有液体 D．液体浸润固体
4．关于浸润和不浸润，下列说法正确的是(　　)
A．水是浸润液体，水银是不浸润液体
B．在内径小的容器里，如果液体能浸润器壁，液面呈凸形
C.如果固体分子跟液体分子间的引力比较弱，就会形成浸润现象
D．鸭的羽毛上有一层很薄的脂肪，使羽毛不被水浸润
5．下列说法不正确的是(　　)
A．砖块吸水是毛细现象
B．毛巾的一角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润
C．毛细现象表现为：浸润细管的液体在细管中上升，不浸润细管的液体在细管中下降
D．钢笔从墨水瓶里把墨水吸进笔中是毛细现象
B类能力关
6．用内径很细的玻璃管做成的水银气压计，其示数比实际气压(　　)
A．偏高 B．偏低 C．一样 D．无法判断
7．(多选)关于晶体、液晶、液体，下列说法正确的是(　　)
A．晶体和液晶的性质是完全相同的
B．液晶就是液体，具有液体的所有性质
C．液晶是介于晶体与液体之间的一种中间态
D．液晶具有液体的流动性，具有晶体的各向异性
8．关于表面张力，下列说法中正确的是(　　)
A．表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面垂直
B．表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面平行
C.作用在任何一部分液面上的表面张力，总是跟这部分液面的分界线垂直
D．表面张力就是表面层分子间的斥力
C类综合关（选做）
9．(多选)水对玻璃是浸润液体而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管插入水和水银中，如图所示，正确的现象应是(　　)
10．下列说法正确的是(　　)
A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——毛细现象
B．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力
C．压紧土壤可以把地下水分引上来——浸润现象
D．保存地下的水分就要把地面的土壤锄松——表面张力
11．玻璃烧杯中盛有少许水银，在太空轨道上运行的宇宙飞船内，水银在烧杯中呈现的形状是图中的(　　)
【进阶闯关检测】答案
A类基础关
1．(多选)关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　)
A．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0
C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间作用力表现为引力
D．表面张力使液体的表面有收缩的趋势
答案　CD
解析　液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。在液体表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略大于r0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势，故A、B错误，C、D正确。
2．(多选)以下说法正确的是(　　)
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中，原因是液体表面张力在起作用
B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果
D．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果
答案　AD
解析　仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A正确，C错误；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非液体表面张力在起作用，故B错误；喷泉喷到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作用且又处于失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D正确。
3．液体与固体接触处具有收缩趋势的情况发生在(　　)
A．液体不浸润固体 B．表面张力较大的液体
C．所有液体 D．液体浸润固体
答案　A
解析　液体与固体接触处具有收缩趋势，表明液体与固体的相互作用力比液体分子之间的相互作用力弱，液体不浸润固体，故A正确，D错误；浸润和不浸润与液体及所接触的固体的性质都有关，B、C错误。
4．关于浸润和不浸润，下列说法正确的是(　　)
A．水是浸润液体，水银是不浸润液体
B．在内径小的容器里，如果液体能浸润器壁，液面呈凸形
C.如果固体分子跟液体分子间的引力比较弱，就会形成浸润现象
D．鸭的羽毛上有一层很薄的脂肪，使羽毛不被水浸润
答案　D
解析　一种液体对某些固体浸润，对另一些固体不浸润，并不是对所有固体均浸润或不浸润，A错误；若液体浸润器壁，液面应呈凹形，B错误；若固体分子跟液体分子间的引力较弱，应形成不浸润现象，C错误；脂肪不被水浸润，D正确。
5．下列说法不正确的是(　　)
A．砖块吸水是毛细现象
B．毛巾的一角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润
C．毛细现象表现为：浸润细管的液体在细管中上升，不浸润细管的液体在细管中下降
D．钢笔从墨水瓶里把墨水吸进笔中是毛细现象
答案　D
解析　砖块吸水是毛细现象，A正确；毛巾的一角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润，是毛细现象，B正确；毛细现象表现为浸润细管的液体在细管中上升，不浸润细管的液体在细管中下降，C正确；在大气压的作用下，钢笔从墨水瓶里把墨水吸进笔中，不是毛细现象，D错误。
B类能力关
6．用内径很细的玻璃管做成的水银气压计，其示数比实际气压(　　)
A．偏高 B．偏低 C．一样 D．无法判断
答案　B
解析　内径很细的玻璃管易形成毛细现象，且水银不浸润玻璃，呈凸形液面，故其示数比实际偏低，B正确。
7．(多选)关于晶体、液晶、液体，下列说法正确的是(　　)
A．晶体和液晶的性质是完全相同的
B．液晶就是液体，具有液体的所有性质
C．液晶是介于晶体与液体之间的一种中间态
D．液晶具有液体的流动性，具有晶体的各向异性
答案　CD
解析　晶体属于固体，其分子排列呈一定的点阵结构，有规律，而液晶分子的结构是介于液态的杂乱与晶体的规律排列之间的，液晶像液体一样具有流动性，而在光学性质等物理性质上又与晶体相似，具有各向异性，故A、B错误，C、D正确。
8．关于表面张力，下列说法中正确的是(　　)
A．表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面垂直
B．表面张力产生在液体表面层，它的方向跟液面平行
C.作用在任何一部分液面上的表面张力，总是跟这部分液面的分界线垂直
D．表面张力就是表面层分子间的斥力
答案　C
解析　表面张力产生在液体表面层，是引力，在液体的表面层内的各个方向上都存在，力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直，故C正确。
C类综合关（选做）
9．(多选)水对玻璃是浸润液体而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管插入水和水银中，如图所示，正确的现象应是(　　)
答案　AD
解析　浸润液体在细管中上升或不浸润液体在细管中下降的现象为毛细现象，管的内径越小，毛细现象越明显，A、D正确，B、C错误。
10．下列说法正确的是(　　)
A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——毛细现象
B．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力
C．压紧土壤可以把地下水分引上来——浸润现象
D．保存地下的水分就要把地面的土壤锄松——表面张力
答案　B
解析　鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿，是不浸润现象，A错误；细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形，是因为表面张力具有使液体表面绷紧即减小表面积的作用，而体积相同情况下球的表面积最小，故呈球形，B正确；压紧土壤可以把地下水分引上来，是毛细现象，C错误；保存地下的水分就要把地面的土壤锄松，是防止毛细现象的发生，D错误。
11．玻璃烧杯中盛有少许水银，在太空轨道上运行的宇宙飞船内，水银在烧杯中呈现的形状是图中的(　　)
答案　D
解析　因为水银不浸润玻璃，所以在完全失重的情况下，其形状只由表面张力决定，在表面张力作用下，水银的表面要收缩至最小，因而最终水银成球形，故D正确。