2025年晶體學(xué)基礎(chǔ)試題單項(xiàng)選擇題1.晶體與非晶體的根本區(qū)別在于A.外形規(guī)則與否B.有無(wú)固定熔點(diǎn)C.內(nèi)部原子排列是否長(zhǎng)程有序D.硬度大小答案：C。晶體內(nèi)部原子排列具有長(zhǎng)程有序性，這是晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別，外形規(guī)則、有固定熔點(diǎn)等只是其外在表現(xiàn)，硬度大小與是否為晶體無(wú)直接關(guān)聯(lián)。2.空間點(diǎn)陣中每個(gè)陣點(diǎn)代表的是A.一個(gè)原子B.一組原子C.一個(gè)分子D.一個(gè)結(jié)構(gòu)基元答案：D?？臻g點(diǎn)陣中陣點(diǎn)代表的是晶體結(jié)構(gòu)中相同的結(jié)構(gòu)基元。3.晶面指數(shù)是指A.晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比B.晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距C.晶面法線的方向余弦D.晶面與坐標(biāo)軸夾角的正弦值答案：A。這是晶面指數(shù)的定義。4.六方晶系中，晶面族{10-10}包含的晶面?zhèn)€數(shù)是A.3B.4C.6D.8答案：C。六方晶系中{10-10}晶面族包含6個(gè)晶面。5.密排六方結(jié)構(gòu)的配位數(shù)是A.6B.8C.10D.12答案：D。密排六方結(jié)構(gòu)中每個(gè)原子周圍有12個(gè)最近鄰原子，配位數(shù)為12。6.面心立方結(jié)構(gòu)的致密度是A.0.68B.0.74C.0.52D.0.82答案：B。面心立方結(jié)構(gòu)的致密度為0.74。7.晶體中的空位屬于A.點(diǎn)缺陷B.線缺陷C.面缺陷D.體缺陷答案：A?？瘴皇蔷w中原子缺失形成的點(diǎn)缺陷。8.位錯(cuò)是一種A.點(diǎn)缺陷B.線缺陷C.面缺陷D.體缺陷答案：B。位錯(cuò)是晶體中的線缺陷。9.小角度晶界主要由A.空位組成B.位錯(cuò)組成C.間隙原子組成D.雜質(zhì)原子組成答案：B。小角度晶界主要由位錯(cuò)組成。10.離子晶體中，正離子配位數(shù)主要取決于A.正離子半徑B.負(fù)離子半徑C.正負(fù)離子半徑比D.離子電荷數(shù)答案：C。離子晶體中正離子配位數(shù)主要由正負(fù)離子半徑比決定。多項(xiàng)選擇題1.屬于七大晶系的有A.立方晶系B.四方晶系C.六方晶系D.八面體晶系答案：ABC。七大晶系包括立方、四方、六方、正交、單斜、三斜、菱方晶系，沒(méi)有八面體晶系。2.晶體結(jié)構(gòu)的基本特征有A.周期性B.對(duì)稱性C.各向異性D.均勻性答案：ABCD。晶體結(jié)構(gòu)具有周期性、對(duì)稱性、各向異性和均勻性等基本特征。3.常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)類型有A.體心立方B.面心立方C.密排六方D.簡(jiǎn)單立方答案：ABC。常見(jiàn)金屬晶體結(jié)構(gòu)類型為體心立方、面心立方、密排六方，簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)金屬很少見(jiàn)。4.晶體中的缺陷按幾何形態(tài)可分為A.點(diǎn)缺陷B.線缺陷C.面缺陷D.體缺陷答案：ABCD。晶體缺陷按幾何形態(tài)分為點(diǎn)、線、面、體缺陷。5.影響離子晶體結(jié)構(gòu)的因素有A.正負(fù)離子半徑比B.離子電荷數(shù)C.離子的極化D.溫度和壓力答案：ABCD。正負(fù)離子半徑比、離子電荷數(shù)、離子的極化以及溫度和壓力都會(huì)影響離子晶體結(jié)構(gòu)。判斷題1.所有晶體都具有規(guī)則的幾何外形。答案：錯(cuò)誤。有些晶體由于生長(zhǎng)條件等因素，可能不具有規(guī)則的幾何外形，但內(nèi)部原子排列仍具有長(zhǎng)程有序性。2.晶向指數(shù)表示晶向在晶體中的方向。答案：正確。晶向指數(shù)就是用來(lái)表示晶向在晶體中的方向。3.面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)的原子排列緊密程度相同。答案：正確。面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)的致密度都是0.74，原子排列緊密程度相同。4.晶體中的缺陷都是有害的。答案：錯(cuò)誤。晶體中的缺陷在一定情況下也有有益的作用，如提高材料的強(qiáng)度等。5.離子晶體中，離子的配位數(shù)越大，晶體結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。答案：錯(cuò)誤。離子晶體的穩(wěn)定性不僅取決于配位數(shù)，還與離子間的相互作用等多種因素有關(guān)。簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述晶體和非晶體的區(qū)別。晶體內(nèi)部原子排列長(zhǎng)程有序，具有規(guī)則的幾何外形（在理想生長(zhǎng)條件下）、固定的熔點(diǎn)、各向異性；非晶體內(nèi)部原子排列短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序，沒(méi)有規(guī)則的幾何外形，無(wú)固定熔點(diǎn)，各向同性。2.說(shuō)明晶面指數(shù)和晶向指數(shù)的確定方法。晶面指數(shù)確定方法：（1）建立坐標(biāo)系；（2）求出晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距；（3）取截距的倒數(shù)；（4）將倒數(shù)化為互質(zhì)整數(shù)比。晶向指數(shù)確定方法：（1）建立坐標(biāo)系；（2）在晶向上任取一點(diǎn)，確定該點(diǎn)的坐標(biāo)；（3）將坐標(biāo)化為互質(zhì)整數(shù)比。3.比較體心立方、面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。體心立方結(jié)構(gòu)：原子位于立方體頂點(diǎn)和體心，配位數(shù)為8，致密度為0.68；面心立方結(jié)構(gòu)：原子位于立方體頂點(diǎn)和面心，配位數(shù)為12，致密度為0.74；密排六方結(jié)構(gòu)：原子排列具有六方對(duì)稱性，配位數(shù)為12，致密度為0.74。4.簡(jiǎn)述晶體中點(diǎn)缺陷的類型及其產(chǎn)生原因。點(diǎn)缺陷類型有空位、間隙原子、置換原子?？瘴皇怯捎谠拥臒嵴駝?dòng)，某些原子獲得足夠能量離開(kāi)平衡位置形成；間隙原子是原子進(jìn)入晶格間隙位置形成；置換原子是異類原子取代原來(lái)原子位置形成。5.說(shuō)明位錯(cuò)的基本類型及其特點(diǎn)。位錯(cuò)基本類型有刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)。刃型位錯(cuò)有多余半原子面，位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直；螺型位錯(cuò)晶體產(chǎn)生錯(cuò)排，位錯(cuò)線與柏氏矢量平行。計(jì)算題1.計(jì)算面心立方結(jié)構(gòu)中原子的半徑與晶格常數(shù)的關(guān)系。設(shè)面心立方晶格常數(shù)為a，原子半徑為r。在面心立方結(jié)構(gòu)中，面對(duì)角線上原子是緊密排列的，面對(duì)角線長(zhǎng)度為√2a，且等于4r，所以√2a=4r，可得r=√2a/4。2.已知體心立方結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)為a，計(jì)算其原子密度（單位體積內(nèi)的原子數(shù)）。體心立方結(jié)構(gòu)中每個(gè)晶胞含2個(gè)原子，晶胞體積為a3，所以原子密度為2/a3。3.某離子晶體中，正離子半徑r?=0.100nm，負(fù)離子半徑r?=0.181nm，試判斷正離子的配位數(shù)。計(jì)算正負(fù)離子半徑比r?/r?=0.100/0.181≈0.553。根據(jù)正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系，當(dāng)0.414<r?/r?<0.732時(shí)，正離子配位數(shù)為6。4.已知某晶體的晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距分別為2a、3b、4c（a、b、c為晶格常數(shù)），求該晶面的晶面指數(shù)。截距分別為2、3、4，取倒數(shù)為1/2、1/3、1/4，化為互質(zhì)整數(shù)比為6:4:3，所以晶面指數(shù)為（643）。5.若某晶體的位錯(cuò)柏氏矢量b=0.25nm，位錯(cuò)線長(zhǎng)度L=10??cm，計(jì)算位錯(cuò)的應(yīng)變能（設(shè)位錯(cuò)應(yīng)變能公式為U=αGb2L，其中α=0.5，G=5×101?Pa）。先將L=10??cm=10??m，b=0.25nm=0.25×10??m代入公式U=αGb2L，可得U=0.5×5×101?×(0.25×10??)2×10??=1.5625×10?1?J。綜合分析題1.分析晶體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，并舉例說(shuō)明。晶體結(jié)構(gòu)與性能密切相關(guān)。晶體的對(duì)稱性影響其光學(xué)、電學(xué)等性能，如立方晶體具有各向同性的光學(xué)性質(zhì)；原子排列的緊密程度影響材料的密度、強(qiáng)度等性能，面心立方和密排六方結(jié)構(gòu)由于原子排列緊密，材料的密度較大，強(qiáng)度也相對(duì)較高；晶體中的缺陷會(huì)影響材料的力學(xué)性能，如位錯(cuò)的存在會(huì)使材料的強(qiáng)度提高。例如鋁合金通過(guò)控制晶體結(jié)構(gòu)和缺陷來(lái)提高其強(qiáng)度和硬度，滿足不同的工程應(yīng)用需求。2.討論溫度和壓力對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響。溫度升高，原子的熱振動(dòng)加劇，可能導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。例如一些金屬在高溫下會(huì)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，從一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)。壓力增大，原子間距離減小，可能使晶體結(jié)構(gòu)向更緊密的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。如一些材料在高壓下可能從體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu)，以降低體系的能量。3.闡述晶體缺陷在材料科學(xué)中的應(yīng)用。晶體缺陷在材料科學(xué)中有重要應(yīng)用。點(diǎn)缺陷可以提高材料的導(dǎo)電性，如在半導(dǎo)體中通過(guò)摻雜形成點(diǎn)缺陷來(lái)改變其電學(xué)性能；位錯(cuò)可以提高材料的強(qiáng)度，通過(guò)加工硬化等方法增加位錯(cuò)密度，使材料強(qiáng)度提高；晶界等面缺陷可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高材料的強(qiáng)度和韌性，在金屬材料中通過(guò)細(xì)化晶粒增加晶界面積來(lái)改善材料性能。4.分析離子晶體中離子的極化對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響。離子的極化會(huì)使離子的電子云發(fā)生變形，導(dǎo)致離子間的距離縮短，配位數(shù)降低，晶體結(jié)構(gòu)可能從一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型。在性能方面，離子極化會(huì)使離子晶體的鍵型從離子鍵向共價(jià)鍵過(guò)渡，從而影響晶體的溶解度、熔點(diǎn)、顏色等性能。例如，隨著離子極化程度的增加，晶體的熔點(diǎn)可能降低，顏色可能加深。5.以金屬材料為例，說(shuō)明如何通過(guò)控制晶體結(jié)構(gòu)來(lái)改善材料的性能?？梢酝ㄟ^(guò)