西工大-物理性能复习题答案

10、试分析教科书中，图5.18曲线
11、P291 第4题 12、P291 第5题
13、影响热膨胀的因素有哪些？
14、 P291 第8题 15、 P291 第9题 16、钢不同显微组织的密度、比容排序 17、P292 第14题
6
复习题
磁学-1
1. 什么是原子固有磁矩？ 2. 电子磁矩的最小单位是什么？ 3. 金属到底是抗磁性还是顺磁性从那些方面判断？ 4. 正离子的抗磁性的特点 5. 正离子的顺磁性的特点 6. 自由电子的顺磁性的特点 7. 什么是铁磁性材料的退磁场？与哪些因素有关？
在晶体点阵完整性受到破坏的地方，电子波受到散射，如置 换原子，错位，缺陷等等。 正是由于电子波在这些地方发生散射，才产生了电阻。
25
2、试述金属中电子散射系数μ同马西森定律间的关系。
2、答：
电阻率：

1


mv ne
2

1 l
其中
1 l
——散射因子μ
μ与温度成正比
T
(T )
复习题
第一章-1
1、①一个具有5MeV能量的α粒子穿过原子，是否可用经典力学来处理？ ②枪弹的质量为0.02Kg，飞行速度为1000m/s，求其德布罗意波长，并 讨论有无必要用量子力学来处理？ 2、求下列粒子的德布罗意波的波长：①在300K以下平均热动能 E=2/3(kT)运动的电子，②以30m/s运动的0.1Kg的高尔夫球，并讨论有 无必要用量子力学来处理？ 3、什么是物质波，波函数表示的物理意义是什么？
4. P291第3题
5. “所有金属的热容都是固定不变的，等于3R”此种说法对吗？ 请结合金属铜的热容曲线说明。 6. 陶瓷材料与金属材料热容相比主要差别是什么？ 7. 什么是一级相变？什么是二级相变？各有哪些变化？ 8. 请比较DSC法、DTA法，各有什么特点?
5
复习题
热学-2
9、在金属凝固和熔化热分析曲线上实验曲线与理论曲线有何不同？ 为什么？
答案
1、 P94 第9题 已知镍—铁合金中加入一定量的钼，可以使合金由 统计均匀状态转变为不均匀固溶体……
答：
P95图2.70
① 普通无序状固溶体，随着冷变形量增加，电 阻率明显上升 ② 在不均匀K状态时，冷变形使得固溶体不均 匀组织被破坏转变为普通无序状固溶体，随 着冷变形量增加，电阻率明显下降 ③ 当钼含量大于1%时，电阻率随冷变形量增 加而下降，说明合金是K状态。1%时，电 阻率不变即为极限值
8. 什么是自发磁化理论？
9. 形成铁磁性的基本条件是什么？ 10.技术磁化的本质是什么？
11.哪些是组织敏感参数？哪些是组织不敏感参数？
7
复习题
磁学-2
12、P376 10题 13、 P376 12题 14、 P376 13题
15、 P376 14题
16、 P376 15题 17、 P375 第1题
马基森定律
3、简述金属电阻率在不同温度范围内与温度的关系。 3、5
在温度T>(2/3)ΘD ρ(T) ∝ αT 当T<<ΘD 极低温(2K)时 原因： ρ∝T5
ρ∝T2
ρ ∝ αT
ρ∝T2
一般认为纯金属在整个温度区间电阻产生的机制是电子-声子（离子）散射 只是在极低温(2K)时，ρ∝T2，这时电子---电子之间的散 射构成了电阻产生的主要机制
② 比较一下i1，i2，i3那个大，∵ACEF线路的电阻小。这 样只要X略有一点变动，立即会大大地影响C点的电位， 进而影响D点的电位。 ∴能灵敏地反映出X待测电阻的变化，即测量精度较高。
29
复习题
热学-1-答案
1. 试述经典热容理论、爱因斯坦热容理论与德拜热容理论比较的 异同之处？
1、答：
30
经典
爱因斯坦
1）晶格中每个原子独立地做 谐振动 2）晶格振动的能量量子化 3）每一个原子振动的频率ν 都相同 1）当Ｔ大， C = 3R = 24.9 2）当温度很低时，
CV dE dT 3R ( hv kT ) exp(
2
德拜
1）相邻原子间协调齐步地振动， 形成德拜模型 2）原子振动具有很宽的振动谱 3）某频率可能具有的谐振子数， 由频率分布函数 g(ν) 决定 1）当Ｔ大， C = 3R = 24.9 2）当温度很低时，
9
2、求下列粒子的德布罗意波的波长：①在300K以下平均热动 能E=2/3(kT)运动的电子，②以30m/s运动的0.1Kg的高尔夫球， 并讨论有无必要用量子力学来处理？
解：
E
3 2
kT
1 2
mv
2

h p

h 2 mE

h 3 mkT

h p

h mv
当电子的波长≈障碍物的缝隙（d晶格常数），波性显示出 来，需要用量子力学理论处理问题 高尔夫球波长很短，波性很不明显，可以忽略不计，不 必用量子力学理论处理
13、答：N个原子键合时， 一个原子能级，分裂为N个 分子能级（能量下降）
22
14、测不准关系表明了什么？是否是测量仪器不够精确所致？ 14、答：测不准关系表明：对于微观粒子不能同时用确定的 位置和确定的动量来描述。 也就是说用经典力学的物理量来描述微观粒子，是测不 准的，只能在一定的近似程度内做到。 对显示波性的微观粒子，如果要愈加精确地测量某一个 量，另一个量就愈加测不准。 不是测量仪器不够准确 15、是否可以将p,x同时测准？为什么？ 15、答 根据 Δx·Δp≥h 测不准关系 P愈加测不准 X愈加测不准
10
3、什么是物质波，波函数表示的物理意义是什么？ 解： 物质波是一种几率波
波函数的统计意义： 在某一时刻，在空间的某一点，粒子出现的几率，正比 于该时刻、该地点的波函数的平方。
11
10、请分析准自由电子近似能级密度曲线与自由电子近似的能级密 度的不同。
答：
答案叙述在教科书P23~24
12
第二章
Y 周期场 能带(允带，禁带)
E
服从的规律
1 2
mv
2

3 2
kT
在布里渊区界面上能 量发生突变； 在内部能量量子化
量子化规律 ＋周期场
P1V 1 P2V 2
波尔兹曼统计
E
3 5
E大 E
Z (E )
量子化规律
16
5、解释费密分布函数图的物理意义。
5、答：
f (E )
1 E EF exp 1 kT

d a, K
2

, n 2 , 4 , 6 ( 体心立方
n 与结构因素有关 n 1, 2 , 3 , ( 简单立方
) )
电子突然失去前进的速度和动能
形成驻波
产生禁带
周期场的效应是把自由电子E-K关系的抛物线准连续谱分割 成为允许能量范围的允带和禁止能量范围的禁带
21
9、什么是布里渊区？
15、是否可以将p,x同时测准？为什么？
16、请用能带中的能级状态密度Z(E)分布曲线来表示布氏区的能量状态
3
复习题
电学
1、金属晶体产生电阻的根源是什么？ 2、试述金属中电子散射系数μ同马西森定律间的关系。
3、简述金属电阻率在不同温度范围内与温度的关系。
4、简述双电桥法测量电阻的优点，有关导线和接触电阻是如何消除的？
18、 P375 第2题
19、 P375 第3题 20、 P375 第4题
8
第一章
答案
1、①一个具有5MeV能量的α粒子穿过原子，是否可用经典力学来 处理？②枪弹的质量为0.02Kg，飞行速度为1000m/s，求其德布 罗意波长，并讨论有无必要用量子力学来处理？ 解： 分别计算两种情况的波长，加以判断
n a
时，形成一个驻波
20
形成禁带， 电子总速度=0；动能=0
驻波现象与晶体衍射现象完全相同
当前进波的波长λ满足布喇格方程时，得到一加 强的反射波
即 n 2 d sin 则 K 2 d sin n 2 2a n n a 时 2a n
此处 90 入射
5、如何采用电阻法测绘二元共晶图中的溶解度曲线。
6、请对二元连续固溶体电阻率与原子浓度间的关系用图表示，并加以 说明。
7、如何用电阻法评价半导体单晶的纯度？
8、请用能带理论解释材料导体、半导体、绝缘体特性
4
复习题
热学-1
1. 试述经典热容理论、爱因斯坦热容理论与德拜热容理论比较的 异同之处？ 2. 德拜热容理论的成功之处是什么？ 3. P291第2题
4、请对经典自由电子学说，量子电子理论及能带理论进行比较。
4、答：
15
经典 价电子公有 价电子自由运动 能量自由改变 金属是一势箱 势能 Y Y Y Y 常数 理想气体定律 Y
量子 Y
能带
Y 量子化的 Y 常数 费米－狄拉克统计 能量量子化 费米能EF 3 E 总 NE 大 5
准自由电子
允带－量子化 禁带－能量不允许区
2
复习题
第一章-3
11、请画出能带交叠时的准自由电子能级曲线并加以分析。 12、请画出二个H原子距离R≈0.53Å时，形成稳定的分子，二个电子占 据的能级情况，并从能级角度说明。 13、对金属来说，如果N个原子键合（如果原子为同一量子状态），晶 体能级将发生什么变化？请画出。 14、测不准关系表明了什么？是否是测量仪器不够精确所致？
4、请对经典自由电子学说，量子电子理论及能带理论进行比较。
1
复习题
第一章-2
5、解释费密分布函数图的物理意义。 6、什么是费密界？ 7、画出准自由电子模型的E-K曲线，并指出何处为允带、禁带？ 8、禁带的起因是什么？ 9、什么是布里渊区？ 10、请分析准自由电子近似能级密度曲线与自由电子近似的能级密 度的不同。