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- 2018_2019版高中物理第三章固体和液体1晶体和非晶体学案教科版选修3_320181023141.doc--点击预览
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- 2018_2019版高中物理第三章固体和液体3液晶4液体的表面张力学案教科版选修3_320181023145.doc--点击预览
- 2018_2019版高中物理第三章固体和液体5饱和汽与未饱和汽学案教科版选修3_320181023147.doc--点击预览
- 2018_2019版高中物理第三章固体和液体章末总结学案教科版选修3_320181023149.doc--点击预览
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11 晶体和非晶体[学习目标] 1.知道固体分为晶体和非晶体两大类,知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别.2.知道晶体分为单晶体和多晶体.3.了解晶体的微观结构和固体性质的微观解释.一、晶体和非晶体1.固体可以分为晶体和非晶体两类.晶体又可以分为单晶体与多晶体.2.金刚石、食盐、石英、云母、明矾、硫酸铜、味精、蔗糖等是晶体,玻璃、松香、沥青、橡胶、蜂蜡等是非晶体.3.晶体和非晶体的区别分类 宏观外形 物理性质非晶体没有(填“有”或“没有”)天然规则的几何形状①没有(填“有”或“没有”)确定的熔点;②导电、导热、光学性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)单晶体有(填“有”或“没有”)天然规则的几何形状①有(填“有”或“没有”)确定的熔点;②导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性(填“异性”或“同性”)晶体多晶体没有(填“有”或“没有”)天然规则的几何形状①有(填“有”或“没有”)确定的熔点;②导电、导热、光学性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)二、晶体的微观结构和固体性质的微观解释1.晶体的微观结构晶体中的微粒是有规则的、周期排列的结构称为点阵结构,并影响晶体的许多特性.2.固体性质的微观解释(1)构成固体的微粒排列紧密,绝大多数粒子只能在各自平衡位置附近做小范围的无规则振动,所以固体具有固定的形状和体积.(2)同一种物质微粒,因为排列结构不同可以形成不同的晶体结构,从而表现出不同的物理性质.2[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形.(×)(2)没有固定熔点的固体一定是非晶体.(√)(3)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体.(×)(4)同一种物质只能形成一种晶体.(×)(5)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体.(√)2.某球形固体物质,其各向导热性能不相同,则该物体一定是________.答案 晶体一、晶体和非晶体[导学探究] (1)如图 1 甲所示是日常生活中常见的几种晶体,图乙是生活中常见的几种非晶体,请在图片基础上思考以下问题:甲乙图 1①晶体与非晶体在外观上有什么不同?②没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗?(2)在云母片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的另一面,石蜡熔化,如图 2 所示,那么你看到的现象及得出的结论是什么?图 2答案 (1)①单晶体有规则的几何外形,多晶体和非晶体无规则的几何外形.②不是.由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体也没有确定的几何外形.3(2)玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形,说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同.云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形,说明云母片沿各个方向的导热性能不相同.[知识深化]1.判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法(1)区分晶体与非晶体的方法:看其有无确定的熔点,晶体具有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点.仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体.(2)区分单晶体和多晶体的方法:看其是否具有各向异性,单晶体表现出各向异性,而多晶体表现出各向同性.2.各向异性的表现在物理性质上,单晶体具有各向异性,而非晶体及多晶体则是各向同性的.通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等.单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上物理性质不同,也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时测量结果不同.例 1 下列关于晶体和非晶体的说法,正确的是( )A.所有的晶体都表现为各向异性B.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C.大盐粒磨成细盐,就变成了非晶体D.所有的晶体都有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点答案 D解析 只有单晶体才表现为各向异性,故 A 错;单晶体有规则的几何形状,而多晶体无规则的几何形状,常见的金属属于多晶体,故 B 错;大盐粒磨成细盐,细盐仍是形状规则的晶体,故 C 错;晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点,故 D 对.例 2 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其背面一点,蜡熔化的范围如图 3(a)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(b)所示,则( )图 3A.甲、乙是非晶体,丙是晶体4B.甲、丙是晶体,乙是非晶体C.甲、丙是非晶体,乙是晶体D.甲是非晶体,乙是多晶体,丙是单晶体答案 B解析 由题图(a)知,甲、乙的导热性能呈各向同性,丙的导热性能呈各向异性;由题图(b)知,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.判断晶体与非晶体的关键是看有无确定的熔点.单晶体与多晶体的区别关键看有无规则的几何外形以及是否为各向异性.二、晶体的微观结构 固体性质的微观解释[导学探究] (1)单晶体具有规则的几何外形,物理性质方面表现为各向异性,而非晶体却没有规则的几何外形,并且物理性质方面表现为各向同性.产生这些不同的根本原因是什么呢?(2)金刚石和石墨都是由碳原子构成的,但它们在硬度上差别很大,这说明什么问题?(3)固体为什么有一定的体积和形状?晶体为什么会表现各向异性?答案 (1)它们的微观结构不同.(2)金刚石是网状结构,原子间的作用力很强,所以金刚石的硬度大.石墨是层状结构,原子间的作用力较弱,所以石墨的硬度小.这说明组成物质的微粒按照不同的规则在空间分布会形成不同的晶体.(3)构成固体(晶体或非晶体)的微粒排列非常紧密,微粒之间的引力很大,绝大多数粒子只在各自的平衡位置附近做小范围的无规则振动,所以固体具有固定的形状和体积.晶体在不同的方向上微粒排列的情况不同,所以晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质,即各向异性.[知识深化]1.单晶体、多晶体及非晶体的异同宏观表现分类 微观结构外形 物理性质单晶体组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵几何形状天然、有规则某些物理性质各向异性晶体多晶体由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成无天然、规则的几何外各向同性有确定的熔点5非晶体 内部物质微粒是无规则排列的 形 没有确定的熔点2.对晶体的微观解释(1)对单晶体各向异性的解释图 4 为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况.在沿不同方向所画的等长线段 AB、 AC、 AD 上物质微粒的数目不同.线段 AB 上物质微粒较多,线段 AD上较少,线段 AC 上更少.因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同,才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同.图 4(2)对晶体具有确定熔点的解释给晶体加热到一定温度时,一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力,离开平衡位置,使规则的排列被破坏,晶体开始熔化,熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列,温度不发生变化.3.有的物质有几种晶体,这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构.例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石,二者在物理性质上有很大的不同.特别提醒 多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成,每个小晶粒都是一个小单晶体,具有各向异性的物理性质和规则的几何外形,由于晶粒在多晶体内杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规则的几何形状,也不显示各向异性.例 3 (多选)下列说法正确的是( )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 晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的,A、B、D 正确;具有各向同性的物质不一定是非晶体,多晶体也具有这样的性质,C 错误.例 4 (多选)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5 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( )6图 5A.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 石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质,A、B 错误,C 正确;两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的,D 正确.1.(晶体和非晶体)下列固体中全是由晶体组成的是( )A.石英、云母、明矾、食盐、铜B.石英、玻璃、云母、铜C.食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香D.蜂蜡、松香、橡胶、沥青答案 A2.(晶体和非晶体的微观结构)(多选)下列关于晶体和非晶体,正确的说法是( )A.晶体内部的物质微粒是规则排列的,而非晶体内部的物质微粒排列是不规则的B.晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的C.晶体和非晶体并不是绝对的D.在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,微粒数不等的是非晶体答案 AC解析 晶体内部的微粒是按一定规律排列的,而非晶体则无这一特点,A 正确;物质内部的微粒都在运动,B 错误;晶体和非晶体在一定条件下可相互转化,C 正确;即使是晶体,各个平面上的微粒数也不一定相等,D 错误.一、选择题考点一 晶体和非晶体71.下列说法中正确的是( )A.玻璃是晶体 B.食盐是非晶体C.云母是晶体 D.石英是非晶体答案 C解析 玻璃是非晶体,食盐、云母、石英都是晶体,故选项 C 正确.2.一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品,长 AB 是宽 AD 的两倍,如图 1 所示.如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴 O1O1′和 O2O2′方向测量,结果阻值均为 R,则这块样品可能是( )图 1A.单晶体 B.多晶体C.非晶体 D.普通金属答案 A解析 用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴 O1O1′、 O2O2′方向测量结果均相同,说明该物体沿 O1O1′和 O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同,即物理性质表现为各向异性,所以 A正确,B、C 错误.如果是普通金属,可以分析出沿 O1O1′方向电阻比较大,D 错误.3.(多选)如图 2 是两种不同物质的熔化曲线,根据曲线判断下列说法正确的是( )图 2A.a 是晶体 B.b 是晶体C.a 是非晶体 D.b 是非晶体答案 AD解析 晶体在熔化过程中不断吸热,但温度(熔点对应的温度)却保持不变,而非晶体没有确定的熔点,因此题图 a 对应的是晶体,题图 b 对应的是非晶体.4.(多选)云母薄片和玻璃片分别涂一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的反面,石蜡熔化,如图 3 所示,那么( )8图 3A.熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片B.熔化的石蜡呈圆形的是云母片C.实验说明玻璃有各向同性,可能是非晶体D.实验说明云母有各向同性,是晶体答案 AC5.(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;晶体一定有确定的熔点,而非晶体无确定的熔点,故 C、D 正确.6.下列说法正确的是( )A.黄金可以切割加工成各种形状,所以是非晶体B.同一种物质只能形成一种晶体C.单晶体的所有物理性质都是各向异性的D.玻璃没有确定的熔点,也没有天然规则的几何形状答案 D解析 黄金是多晶体,只是因为组成多晶体的小晶粒的排列杂乱无章,才使黄金没有规则的几何形状,故 A 错;同一种物质可以形成多种晶体,如碳可以形成金刚石和石墨,故 B错;单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性,并不是所有物理性质都表现出各向异性,故 C 错;玻璃是非晶体,因而没有确定的熔点和天然规则的几何形状,D 对.考点二 晶体的微观结构7.石墨和金刚石,性质有很大差异,是由于( )A.石墨是各向异性的,而金刚石是各向同性的B.它们的化学成分不同C.它们都是各向同性的D.组成它们的物质微粒按不同的规则排列答案 D解析 物质的性质由物质微粒的微观结构决定,故 D 选项正确.8.(多选)有关晶体的微观结构,下列说法中正确的有( )A.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质9B.同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质C.同种元素形成晶体只能有一种排列规律D.同种元素形成晶体可能有不同的排列规律答案 BD解析 同种元素的原子可以按不同结构排列,形成不同的物质,不同物质的物理性质不同,如同是由碳元素组成的石墨和金刚石的密度、机械强度、导热性能、导电性能和光学性质等都有很大差别,所以 B、D 正确,A、C 错误.二、非选择题9.(晶体的微观结构)利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像,从而可以研究物质的构成规律.如图 4 所示的照片是一些晶体材料表面的 STM 图像,通过观察、比较,可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的,具有一定的结构特征.则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是:图 4(1)________________________________________________________________________;(2)________________________________________________________________________.答案 (1)在确定方向上原子有规律地排列,在不同方向上原子的排列规律一般不同 (2)原子排列具有一定的对称性解析 从题图中可以看出,这几种材料的原子排列均有一定的规则,因此是晶体,具有晶体的特点.12 半导体[学习目标] 1.知道半导体的特性.2.知道半导体二极管的单向导电性.3.了解半导体三极管和集成电路的作用.4.知道光敏电阻、热敏电阻、光电池和发光二极管的作用及其特点.一、半导体的特性、晶体管、集成电路1.半导体(1)概念:导电性能介于导体与绝缘体之间的物质.(2)特性①半导体的电阻率介于导体和绝缘体之间.②通过控制半导体材料的杂质浓度,可以控制半导体的导电性能.③一般情况下,金属导体的电阻率与温度成线性关系,而半导体的电阻率与温度的关系较为复杂.(3)应用:在信息技术、自动化控制、现代照明系统等方面应用广泛.(4)分类:N 型半导体和 P 型半导体.2.晶体管和集成电路(1)晶体管①二极管:由 PN 结构成,具有单向导电性.②三极管:具有放大信号或开、关电流的作用.(2)集成电路:由成千上万个二极管、三极管、电阻和电容等元件构成的芯片,其作用是对信息进行存储、处理、控制和显示.二、各种特殊性能的半导体器件1.光敏电阻:一种受光照射,电阻率迅速下降的半导体器件,常用于一些自动控制的装备中.2.热敏电阻:在温度变化时,电阻率迅速变化的半导体器件.一种是负温度系数热敏电阻;一种是正温度系数热敏电阻.3.发光二极管:通电后能发光的半导体器件.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)半导体的电阻率与温度的关系为线性关系.(×)(2)二极管可以将直流变成交流.(×)(3)光敏电阻是利用半导体材料在光照条件下其电阻率迅速下降制成的.(√)2(4)所有热敏电阻的阻值都随温度升高而减小.(×)一、半导体的特性 晶体管、集成电路[导学探究]1.根据材料的导电性能,可以把固体材料分为导体、半导体和绝缘体,你知道它们的电阻率分别处于什么范围吗?答案 导体的电阻率数值一般为 10-8 ~10 -6 Ω·m,半导体的为 10-5 ~10 7Ω·m,绝缘体的为 108~10 20Ω·m.2.与导体相比,半导体有哪些不同?答案 (1)半导体有掺杂特性.(2)半导体材料的电阻率与温度的关系较为复杂.(3)有些半导体材料对温度、光照非常敏感,当温度或光照发生微小改变时,电阻率可迅速发生变化.3.你了解半导体材料的一些应用知识吗?答案 半导体材料可制作二极管、三极管、集成电路等.[知识深化]1.半导体的导电性能可由外界条件所控制,常见特性如表特性名称 特性内容 用途 应用实例热敏特性半导体材料受热后,电阻率随温度升高而迅速变化热敏电阻 热敏温度计光敏特性 半导体材料受到光照时,电阻率迅速下降 光敏电阻 光电计时器压敏特性 半导体材料受压时会改变电阻值 压敏元件 称重计掺杂特性 掺入微量的杂质可使导电性能剧增 晶体管 发光二极管2.二极管(1)结构:N 型半导体与 P 型半导体的结合体.(2)特点:单向导电性.(3)应用①半导体二极管具有单向导电性,即仅允许电流由一个方向通过元件;②半导体二极管的应用:检波、鉴频、限幅、电源设备的整流电路、电源供给电路中的稳压等均应用了半导体二极管.3.三极管3(1)结构:两层 N 型夹入一层 P 型,或两层 P 型夹入一层 N 型.(2)作用:放大信号或开、关电流.(3)用途:在晶体管收音机、电视机里用于放大信号;在计算机中作为开关和其他用途.4.集成电路(1)结构:把许多二极管、三极管等晶体管,以及电阻、电容等元件做在一块半导体芯片(硅晶片)上制成的电路.(2)特点:电信号在其中传输速度极快.(3)用途:各种电子仪表、家用电器、电脑之中,都包含有各种类型的芯片,用来对信息进行存储、处理、控制和显示.例 1 关于半导体下列说法正确的是( )A.固体材料分两类,一类是导体,另一类是绝缘体B.半导体就是一半导电,即正方向为导体,反方向为绝缘体C.半导体的电阻率与温度成线性关系,即随温度升高而均匀增大D.利用半导体的特性,可以制成各种不同性能的器件答案 D解析 半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间,故 A、B 错;半导体的电阻率与温度的关系较为复杂,负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小.利用半导体的特性,可以制成各种不同性能的器件,故 C 错,D 对.二、各种特殊性能的半导体器件[导学探究] 请列举一些半导体器件.答案 热敏电阻、光敏电阻等.[知识深化]1.热敏电阻的电阻率随温度升高可减小也可增大,光敏电阻在光照条件下电阻率迅速下降.2.光电池特性:将太阳辐射直接转换成电能.应用:为卫星、计算器等提供能量.3.发光二极管(LED)特性:通电后能发光.优点:效率高、寿命长,不易破损.例 2 (多选)如图 1 所示, R1、 R2为定值电阻,L 为小灯泡, R3为光敏电阻,当照射光强度减弱时( )4图 1A.电压表的示数增大B. R2中电流增大C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大答案 BD解析 当光照减弱时, R3的阻值增大,则并联部分的阻值增大,进而并联部分的电压增大,流过 R2的电流 I2增大,B 正确.由于外电路的阻值变大,路端电压增大,D 正确.电路的总电阻增大,则干路电流 I 干 减小,由 UR1= I 干 R1知,电压表的示数减小,A 错误.由IL= I 干 - I2知流过小灯泡的电流减小,则小灯泡的功率减小,C 错误.例 3 (多选)在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图 2 所示的电路, R1为定值电阻, RT为负温度系数的热敏电阻, C 为电容器.当环境温度降低时( )图 2A.电容器 C 的带电荷量增大B.电压表的读数增大C.电容器 C 两极板间的电场强度减小D. R1消耗的功率增大答案 AB解析 当环境温度降低时,热敏电阻阻值变大,电路的总电阻变大,由 I= 知 I 变小,ER总又 U= E- Ir,则电压表的读数 U 增大,B 正确;又由 U1= IR1及 P1= I2R1可知 U1变小, R1消耗的功率 P1变小,D 错误;电容器两极板间的电压 U2= U- U1, U2变大,由场强E′= , Q= CU2可知 Q、 E′都增大,故 A 正确,C 错误.U2d1.(半导体的特性)下列物体中,用到了半导体材料的是( )A.智能机器狗 B.白炽灯泡5C.普通干电池 D.滑动变阻器答案 A2.(半导体器件)半导体温度计是利用负温度系数的热敏电阻制造的.如图 3 所示,如果待测点的温度升高,那么( )图 3A.热敏电阻变大,灵敏电流表示数变大B.热敏电阻变大,灵敏电流表示数变小C.热敏电阻变小,灵敏电流表示数变大D.热敏电阻变小,灵敏电流表示数变小答案 C一、选择题考点一 半导体的特性、晶体管、集成电路1.如图 1 所示的电子体温计根据流过半导体制成的感温头的电流来反映人的体温,这利用半导体( )图 1A.良好的导电特性B.良好的绝缘特性C.电阻随温度变化而变化的特性D.电阻随光照变化而变化的特性答案 C考点二 各种特殊性能的半导体器件2.关于光敏电阻,下列说法正确的是( )A.受到光照越强,电阻越小B.受到光照越弱,电阻越小C.它的电阻与光照强弱无关D.以上说法都不正确答案 A63.如图 2 所示,定值电阻 R1,负温度系数的热敏电阻 RT,小灯泡 L,当温度降低时( )图 2A. R1两端的电压增大B.电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱答案 C4.(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图 3 所示电路中的 A、 B 两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是( )图 3A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻答案 AC解析 热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随光照变化.5.(多选)如图 4 所示的电路中,电源电动势为 E,内阻为 r, RT为负温度系数热敏电阻,R 为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡 L 正常发光,由于环境条件改变(光照或温度),发现小灯泡亮度变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图 4A.温度不变,光照增强 B.温度升高,光照不变C.温度降低,光照增强 D.温度升高,光照减弱7答案 AC解析 由题图可知,当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时,小灯泡 L 都会变暗,结合光敏电阻和热敏电阻特性可知,A 项正确,B 项错误;若光敏电阻阻值减小的同时,热敏电阻的阻值增大,小灯泡 L 也会变暗,C 项正确;若热敏电阻阻值减小,光敏电阻阻值增大,则小灯泡变亮,D 项错误.6.上海世博会场里很多的照明灯是 LED 灯,LED 灯是一种新型的高效节能光源,它的核心元件是发光二极管.现在用的发光二极管主要是由下列哪种材料制成( )A.陶瓷材料 B.金属材料C.半导体材料 D.纳米材料答案 C7.如图 5 所示的电路中,电源两端的电压恒定,L 为小灯泡, R 为光敏电阻,LED 为发光二极管(电流越大,发出的光越强), R 与 LED 相距不远,下列说法中正确的是( )图 5A.当滑动触头 P 向左移动时,L 消耗的功率增大B.当滑动触头 P 向左移动时,L 消耗的功率减小C.当滑动触头 P 向右移动时,L 消耗的功率可能不变D.无论怎样移动滑动触头 P,L 消耗的功率都不变答案 A二、非选择题8.(半导体器件)如图 6 所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将多用电表的两支表笔分别与光敏电阻 R 的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若用不透光的黑纸将 R 包裹起来,表针将向________(填“左”或“右”)摆动;若用手电筒的光照射 R,表针将向________(填“左”或“右”)摆动.图 6答案 左 右解析 光敏电阻受光照越强,电阻越小,所以将 R 用不透光的黑纸包起来,电阻增大,表针向左摆动;若用手电筒的光照射 R,电阻减小,表针向右摆动.89.(半导体器件)如图 7 所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 RT的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若在 RT上擦一些酒精,表针将如何摆动?若用吹风机将热风吹向电阻,表针将如何摆动?图 7答案 见解析解析 由于酒精蒸发,热敏电阻 RT温度降低,电阻值增大,表针应向左摆动;用吹风机将热风吹向电阻,热敏电阻 RT温度升高,电阻值减小,表针将向右摆动.13 液 晶4 液体的表面张力[学习目标] 1.了解液晶的特点及其应用.2.了解液体的基本性质.3.理解液体的微观结构.4.知道液体的表面张力,了解表面张力形成的原因.一、液晶1.液晶(1)液晶态:处于固态与液态之间的过渡状态.(2)液晶:处于液晶态的物质.2.分子结构分子排列在液晶中的有序性介于固体和液体之间.3.液晶显示(1)液晶分子的排列会因外界条件的变化而变化,由此引起液晶光学性质的改变.(2)液晶显示器的应用非常广泛.二、液体的微观结构1.分子距离:液体不易被压缩,表明液体分子之间的距离很小.2.液体具有流动性:液体不像固体那样具有一定的形状,而且液体能够流动.3.分子力:液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小.三、奇异的表面张力现象及其成因1.概念:液体的表面好像张紧的橡皮膜,它具有收缩的趋势.液体表面存在的这种收缩力叫做表面张力.2.特点:使液体的表面积趋向最小.3.成因:在液体的表面层分子间距较大,分子间表现为引力.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)液晶即为液体.(×)(2)液体之所以不易被压缩是因为液体分子间无空隙.(×)(3)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势.(√)(4)表面张力是分子力的宏观表现.(√)2(5)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用.(√)2.雨伞布料经纬线间空隙很小,小水珠落在伞面上由于________的作用,不能透过空隙.答案 表面张力一、液晶[导学探究] 液晶是指液态晶体,这种说法对吗?答案 这种说法不对,液晶不是晶体,只是与某些晶体相似,具有各向异性.[知识深化]1.液晶的主要性质(1)液晶具有晶体的各向异性.(2)液晶具有液体的流动性.(3)液晶分子的排列特点:液晶分子的排列特点是从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐,但是从另一个方向看,液晶分子的排列是杂乱无章的.(4)液晶的物理性质:液晶的物理性质很容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度等)下发生改变.2.液晶的主要应用(1)向列型液晶在外加电压影响下,液晶的分子排列会发生改变,使液晶由透明变为不透明,去掉电压又恢复透明.利用向列型液晶的这种性质可以制成各种液晶显示器.(2)胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色.随着温度的升高,色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化,温度下降时又按相反顺序变色,而且灵敏度很高,在不到 1℃的温差内就可以显出整个色谱.利用液晶的这种温度效应可以探测温度.特别提醒 (1)液晶既具有液体的特点,也具有晶体的特点,但它既不是液体,也不是晶体,它是独立于液体和晶体之外的一种特殊流体.(2)天然液晶不多,大多是人工合成的,现已发现几千种有机化合物具有液晶态.例 1 (多选)关于液晶的分子排列,下列说法正确的是( )A.液晶分子在特定方向排列整齐B.液晶分子的排列不稳定,外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化C.液晶分子的排列整齐且稳定D.液晶的物理性质稳定答案 AB解析 液晶分子在特定方向上排列比较整齐,故选项 A 正确;液晶分子排列不稳定,外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化,故选项 B 正确,C 错误;液晶分子排列的不稳定导致其物理性质不稳定,故选项 D 错误.3二、液体的微观结构[导学探究] 为什么液体具有一定的体积、不易压缩,却没有一定的形状?答案 液体微粒像固体的一样也是紧密靠近的,所以液体具有一定的体积,不易压缩.但液体微粒之间的相互作用不像固体中的那么强,微粒会从一个平衡位置转移到另一个平衡位置,所以液体具有流动性,没有一定的形状.[知识深化]1.液体分子之间的相互作用不像固体中的微粒那样强,液体分子只在很小的区域内做有规则的排列,这种区域是暂时形成的,边界和大小随时改变,有时瓦解,有时又重新形成.液体由大量的这种暂时形成的小区域构成,这种小区域杂乱无章地分布着,因而液体表现出各向同性.2.液体具有一定的体积:液体分子的排列更接近于固体,液体中的分子密集在一起,相互作用力大,主要表现为在平衡位置附近做微小的振动,所以液体具有一定的体积,不容易被压缩.3.液体分子间的距离小,相互作用力很大,液体分子的热运动与固体类似,主要表现为在平衡位置附近做微小的振动.但液体分子没有长期固定的平衡位置,在一个平衡位置附近振动一小段时间以后,又转移到另一个平衡位置附近去振动,即液体分子可以在液体中移动,没有一定的形状,这就是液体具有流动性的原因.特别提醒 液体中的扩散现象是由液体分子运动产生的.分子在液体里的移动比在固体中容易得多,所以液体的扩散要比固体的扩散快.例 2 关于液体,下列说法正确的是( )A.液体的性质介于气体和固体之间,更接近气体B.液体表现出各向异性C.液体分子的热运动与固体类似,主要表现为在固定的平衡位置附近做微小振动D.液体的扩散比固体的扩散快答案 D解析 液体分子间距离与固体分子间距离接近,都不易被压缩,故 A 错;液体由大量暂时形成的小区域构成,这种小区域杂乱无章的分布着,因而液体表现出各向同性,故 B 错;液体分子与固体分子都在平衡位置附近做微小振动,所不同的是液体分子没有固定的平衡位置,故 C 错;液体的扩散要比固体的扩散快,故 D 对.三、奇异的表面张力现象及其成因[导学探究] 如图 1 所示是液体表面附近分子分布的大致情况.请结合图片思考:液体表面层内的分子距离和分子力各有什么特点?4图 1答案 表面层内分子间距离大于 r0,分子间作用力表现为引力.[知识深化]1.液体表面张力的形成(1)分子分布特点:由于蒸发现象,表面层分子的分布比液体内部稀疏,即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大.(2)分子力特点:液体内部分子间引力、斥力基本上相等,而液体表面层分子之间距离较大,分子力表现为引力.(3)表面特性:表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的膜.所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果.(4)表面张力的方向:表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图 2 所示.图 22.表面张力的作用: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,球形的表面积最小.如吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形.但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在失重条件下才呈球形.3.表面张力的大小:除了跟分界线长度有关外,还跟液体的性质和温度有关.一般情况下,温度越高,表面张力就越小.另外,杂质也会明显地改变液体的表面张力大小.比如洁净的水有很大的表面张力,而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小.也就是说,洁净水的表面具有更大的收缩趋势.特别提醒 (1)表面张力不是指个别分子间的相互引力,而是表面层中大量分子间的引力的宏观表现.凡液体与气体接触的表面都存在表面张力.(2)液体不同层面的分子疏密程度不同.(3)在液体内部,引力和斥力大小相近.在液体表面层,整体上表现为引力是液体表面张力产生的原因.例 3 关于液体的表面张力,下列说法正确的是( )A.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为引力5C.液体的表面张力随温度的升高而增大D.表面张力的方向与液面垂直答案 B解析 液体表面层分子较液体内部稀疏,故分子力表现为引力,表面张力的方向沿液面的切线方向,与分界线垂直.表面张力是液体表面层分子间的作用力,随温度的升高,液体表面层分子间的距离增大,引力作用随之减小,所以表面张力减小,故 B 正确,A、C、D错误.例 4 如图 3 所示,金属框架的 A、 B 间系一个棉线圈,先使框架布满肥皂膜,然后将 P和 Q 两部分的肥皂膜刺破,线的形状将变成下列选项图中的( )图 3答案 C解析 由于液体表面张力的作用,液体表面有收缩到最小的趋势,故 C 正确.1.(液晶)(多选)关于液晶,下列说法中正确的有( )A.液晶是一种晶体B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性C.液晶的光学性质随温度的变化而变化D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化答案 CD解析 液晶的微观结构介于晶体和液体之间,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的空间排列是不稳定的,选项 A、B 错误;外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质;温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质.2.(液体的微观结构)(多选)关于液体和固体,以下说法正确的是( )A.液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强B.液体分子同固体分子一样,也是密集在一起6C.液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置D.液体的扩散比固体的扩散快答案 BCD解析 液体具有一定的体积,是液体分子密集在一起的缘故,但液体分子间的相互作用不像固体分子的那样强,所以选项 A 错误,B 正确;液体具有流动性是因为液体分子热运动的平衡位置不固定,正是因为微粒在液体里的移动比在固体中容易,所以其扩散速度比固体的扩散速度快,选项 C、D 均正确.3.(液体的表面张力)如图 4 所示,金属框上阴影部分表示肥皂膜,它被棉线分割成 a、 b两部分.若将肥皂膜的 a 部分用热针刺破,棉线的形状是下图中的哪一个( )图 4答案 D解析 肥皂膜未被刺破时,作用在棉线两侧的表面张力互相平衡,棉线可以有任意形状.当把 a 部分肥皂膜刺破后,在 b 部分肥皂膜表面张力的作用下,棉线将被绷紧.又液体表面有收缩到面积最小的趋势,正确选项为 D.一、选择题考点一 液晶1.(多选)下列说法正确的是( )A.液晶与晶体的结构相同B.液晶与液体的结构相同C.液晶与晶体、液体的结构均不同D.液晶在某些性质上与晶体相同,在某些性质上与液体相同答案 CD解析 液晶的结构既不同于晶体结构,也不同于液体结构,故 A、B 错误,C 正确;液晶在力学性质上与液体相同,具有流动性、连续性,在光学性质、电学性质上又具有各向异性,7因而又具有晶体的某些性质,所以 D 正确.2.关于液晶的下列说法中正确的是( )A.液晶是液体和晶体的混合物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解析 液晶是某些特殊的有机化合物,在某些方向上分子排列规则,在某些方向上分子排列杂乱,液晶本身不能发光,所以选项 A、C、D 错,选项 B 正确.3.(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,在光学性质上具有晶体的各向异性答案 CD考点二 液体的表面张力4.关于液体表面的特征,下列说法正确的是( )A.液体表面层的分子分布比内部密B.液体有使其体积收缩到最小的趋势C.液体表面层分子之间只有引力而无斥力D.液体有使其表面积收缩到最小的趋势答案 D解析 液体表面层的分子分布比内部稀疏,故 A 错;液体由于表面张力作用,有使其表面积收缩到最小的趋势,故 B 错,D 对;液体表面层分子之间既有引力也有斥力,只是由于分子间距离较大,表现为引力,故 C 错.5.液体表面张力产生的原因是( )A.液体表面层内分子比液体内部紧密,分子间斥力大于引力B.液体表面层内分子比液体内部紧密,分子间引力大于斥力C.液体表面层内分子比液体内部稀疏,分子间引力大于斥力D.液体表面层内分子比液体内部稀疏,分子间斥力大于引力答案 C解析 液体表面层内分子比液体内部稀疏,液体表面层内分子间的相互作用表现为引力,即分子间的引力比斥力大,故正确答案为 C.86.下列说法正确的是( )A.表面张力就是分子力B.小昆虫在水面上能自由行走是因为其重力大小可忽略不计C.表面张力的方向与液面上的分界线平行D.液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势答案 D7.(多选)下列说法正确的是( )A.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中,是液体的表面张力在起作用B.小木块能够浮于水面上,是液体的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 选项正确,C 选项错误;小木块浮于水面上时,木块的下部分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,并不是表面张力在起作用,因此 B 选项错误;喷泉喷到空中的水散落时,每一小部分的表面都有表面张力在起作用,且又近似处于完全失重状态,因而形成球状水珠(体积一定的情况下,球形表面积最小,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 选项正确.二、非选择题8.(液体的表面张力)试解释为什么手套被雨水浸湿后很难从手上脱下.答案 见解析解析 因为湿手套的纤维间的空隙中有水,水跟空气接触的表面层具有收缩趋势,这种收缩趋势使手套纤维间距离缩小,于是手套的表面积减小,使手套紧箍在手上很难脱下.
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