高中物理 第3章 固體和液體 1 晶體和非晶體 2 半導體學業(yè)分層測評 教科版選修3-3

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晶體和非晶體 半導體 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．某種物體表現(xiàn)出各向同性的物理性質(zhì)，則可以判斷這種物質(zhì)(　　) A．不一定是多晶體 B．不一定是單晶體 C．一定不是單晶體 D．一定是非晶體 E．不一定是非晶體 【解析】　因為非晶體和多晶體都表現(xiàn)出各向同性，故A、E正確，D錯誤；單晶體一定表現(xiàn)出各向異性，故B錯誤，C正確． 【答案】　ACE 2．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　) A．晶體可以變?yōu)榉蔷w，但非晶體不可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w B．晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化 C．同種物質(zhì)可以生成不同的晶體，它們的物理性質(zhì)不同，但化學性質(zhì)相同 D．具有各向同性的物體，可以斷定它不是單晶體 E．具有確定熔點的物體，可以斷定它一定是單晶體 【解析】　在一定條件下，晶體和非晶體可以相互轉(zhuǎn)化，A錯，B對．同種物質(zhì)可以生成多種晶體．例如，金剛石和石墨，它們的化學性質(zhì)相同，物理性質(zhì)相差很大，C對．具有各向同性的物體可能是多晶體或非晶體，D對．單晶體和多晶體都具有確定的熔點，E錯． 【答案】　BCD 3．某球形固體物質(zhì)，其各向?qū)嵝阅芟嗤?，則該物體(　　) 【導學號：74320044】 A．可能是非晶體 B．一定是多晶體 C．可能具有確定的熔點 D．一定是單晶體，因為它有規(guī)則的幾何外形 E．可能是多晶體，因為它的物理性質(zhì)是各向同性 【解析】　各向?qū)嵝阅芟嗤奈矬w可能是非晶體，也可能是多晶體，因此A選項正確，B錯誤錯誤；多晶體具有確定的熔點，因此C選項正確；物體外形是否規(guī)則不是判斷它是否是單晶體的依據(jù)，應(yīng)該說，單晶體具有規(guī)則的幾何外形是“天生”的，而多晶體和非晶體也可以有規(guī)則的幾何外形，當然，這只能是“后天”人為加工的，因此D選項錯誤；非晶體和多晶體的物理性質(zhì)都是各向同性的，故E選項正確． 【答案】　ACE 4．如圖314所示，ADBC是一厚度均勻的由同一種微粒構(gòu)成的圓形板．AB和CD是互相垂直的兩條直徑，把圓形板從圖示位置轉(zhuǎn)90后電流表讀數(shù)發(fā)生了變化(兩種情況下都接觸良好)．關(guān)于圓形板，下列說法正確的是 (　　) 圖314 A．圓形板是非晶體 B．圓形板是多晶體 C．圓形板是單晶體 D．圓形板在各個方向?qū)щ娦圆煌? E．圓形板在各個方向?qū)嵝钥赡懿煌? 【解析】　由題圖知，兩種情況下長度相同，橫截面積相同，但兩種情況下電流表的讀數(shù)發(fā)生了變化，即電流表的讀數(shù)不相同，說明了圓形板在各個方向上導電性不同，表現(xiàn)為各向異性，所以圓形板是單晶體，故C、D正確，A、B錯誤；題中沒有條件說明導熱性能，可能相同，也可能不同，E正確． 【答案】　CDE 5．如圖315所示，甲、乙、丙三種固體物質(zhì)，質(zhì)量相等，從其溫度隨時間變化的圖像可以判斷(　　) 甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　丙 圖315 A．甲是晶體 B．乙是晶體 C．丙是晶體 D．甲的熔點比丙高 E．乙的熔點是t 【解析】　由圖像可以看出，甲和丙有固定熔點，分別為t2和t1(熔化時不斷吸熱但溫度保持不變)，而乙沒有固定熔點，先變軟，后熔化，溫度不斷上升，故甲、丙兩固體均為晶體，而固體乙為非晶體，t1＜t2，故固體甲的熔點比丙高，故選項A、C、D正確． 【答案】　ACD 6．下列有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)敘述正確的是(　　) A．在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是無規(guī)則排列的 B．晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性 C．在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒可以自由運動 D．組成晶體的微粒只能做微小的振動 E．晶體內(nèi)部微粒間存在著很強的作用力 【解析】　在晶體的內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是有規(guī)則排列的，A錯誤；晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性，且微粒間存在著很強的作用力，B、E正確；在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振動，而不能自由運動，C錯誤，D正確． 【答案】　BDE 7．有關(guān)晶體的排列結(jié)構(gòu)，下列說法正確的有(　　) A．同種元素原子按不同結(jié)構(gòu)排列有相同的物理性質(zhì) B．同種元素原子按不同結(jié)構(gòu)排列有不同的物理性質(zhì) C．同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律 D．同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律 E．同種元素可能形成不同的晶體 【解析】　同種元素原子在不同情況下可能按不同的方式排列，并導致物理性質(zhì)有明顯的差異，故A、C錯誤，B、D、E正確． 【答案】　BDE 8．用瀝青鋪成的路面，冬天變硬，夏天變軟，請問瀝青是晶體材料還是非晶體材料？列舉生活中的晶體和非晶體例子．并比較晶體和非晶體在物理性質(zhì)上有什么異同？ 【解析】　瀝青冬天變硬，夏天變軟，說明它沒有固定的熔點，所以瀝青是非晶體．食鹽、味精、冰糖為晶體，蠟燭、玻璃為非晶體．晶體在外觀上通常有規(guī)則的幾何形狀，有確定的熔點，有一些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性；非晶體在外觀上沒有規(guī)則的形狀，沒有確定的熔點，一些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性． 【答案】　見解析 [能力提升] 9．一塊厚度和密度都均勻分布的長方體被測樣品，長AB是寬AD的兩倍，如圖316所示．如果用多用電表的歐姆檔沿兩個對稱軸O1O1′和O2O2′方向測量，結(jié)果阻值均為R，則這塊樣品不可能是(　　) 圖316 A．單晶體 B．多晶體 C．非晶體 D．金屬 E．方鉛礦石 【解析】　用多用電表的歐姆檔沿兩個對稱軸O1O1′，O2O2′方向測量結(jié)果均相同，說明該物體沿O1O1′和O2O2′方向電阻率(即導電性能)不同，即表現(xiàn)出各向異性的物理性質(zhì)，所以可能是單晶體，方鉛礦石是單晶體．如果是普通金屬，可以分析出沿O1O1′方向電阻比較大．故不可能的是B、C、D三種樣品． 【答案】　BCD 10．關(guān)于石墨和金剛石的區(qū)別，下面說法正確的是(　　) 【導學號：74320045】 A．石墨和金剛石都是由同種物質(zhì)微粒組成但空間結(jié)構(gòu)不同的晶體 B．金剛石晶體結(jié)構(gòu)緊密，所以質(zhì)地堅硬，石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，所以質(zhì)地松軟 C．石墨和金剛石是不同物質(zhì)的微粒組成的不同的晶體 D．石墨導電，金剛石不導電是由于組成它們的化學元素不同 E．金剛石和石墨具有相同的化學性質(zhì) 【解析】　石墨和金剛石都是由碳原子按照不同的排列規(guī)律構(gòu)成的不同晶體，A對、C錯；金剛石中的碳原子距離相等，有很強的相互作用，因此它結(jié)構(gòu)緊密、質(zhì)地堅硬，而石墨中的碳原子間距離不相等，形成層狀結(jié)構(gòu)，其原子間距離很大，作用力較弱，因此質(zhì)地松軟B對；石墨和金剛石都是由碳原子組成的，故它們的化學性質(zhì)相同，D錯、E對． 【答案】　ABE 11．有一塊物質(zhì)薄片，某人為了檢驗它是不是晶體，做了一個實驗．他以薄片的正中央O為坐標原點，建立xOy平面直角坐標系，在兩個坐標軸上分別取兩點x1和y1，使x1和y1到O點的距離相等．在x1和y1上分別固定一個測溫元件，再把一個針狀熱源放在O點，發(fā)現(xiàn)x1和y1點的溫度都在緩慢升高． 甲同學說：若兩點溫度的高低沒有差異，則該物質(zhì)薄片一定是非晶體． 乙同學說：若兩點溫度的高低有差異，則該物質(zhì)薄片一定是晶體． 請對兩位同學的說法作出評價． (1)甲同學的說法是________(選填“對”或“錯”)的；理由是____________________________________________________________ ____________________________________________________________. (2)乙同學的說法是________(選填“對”或“錯”)的；理由是____________________________________________________________ ____________________________________________________________. 【解析】　單晶體中，物質(zhì)微粒的排列順序及物質(zhì)結(jié)構(gòu)在不同方向上是不一樣的，因此單晶體表現(xiàn)出各向異性．而非晶體中，物質(zhì)微粒排列順序及物質(zhì)結(jié)構(gòu)在不同方向是一樣的，因此非晶體表現(xiàn)出各向同性．對于多晶體，由于其中小晶粒是雜亂無章地排列的，因此也表現(xiàn)出各向同性．由此可知，表現(xiàn)出各向同性的不一定是非晶體，而表現(xiàn)出各向異性的一定是晶體． 【答案】　(1)錯　因為有些晶體在導熱性上也有可能是各向同性的(或兩個特定方向上的同性并不能說明各個方向上都同性) (2)對　因為只有晶體才具有各向異性 12．如圖317所示為食鹽晶體結(jié)構(gòu)示意圖，食鹽晶體是由鈉離子(圖中)和氯離子(圖中●)組成的，這兩種離子在空間中三個互相垂直的方向上，都是等距離地交錯排列的．已知食鹽的摩爾質(zhì)量是58.5 g/mol，食鹽的密度是2.2 g/cm3，阿伏伽德羅常數(shù)為6.01023 mol－1，試估算食鹽晶體中兩個最近的鈉離子中心間的距離． 圖317 【解析】　1 mol食鹽中有NA個氯離子和NA個鈉離子，離子總數(shù)為2NA，因為摩爾體積V與摩爾質(zhì)量M和物質(zhì)密度ρ的關(guān)系為V＝， 所以一個離子所占的體積為 V0＝＝ 由題圖可知V0就是圖中每四個離子所夾的正方體的體積，此正方體的邊長 d＝＝ 而最近的兩個鈉離子中心間的距離 r＝d＝ ＝1.41 m ≈410－10 m. 【答案】　410－10 m