电子材料导论8答案
习题8.pdf1
习题八第八章 导行电磁波8-1 什么叫截止波长？为什么只有 λ < λc 的波才能在波导中传输？ 答：导行波系统中，对于不同频率的电磁波有两种工作状态——传输与截止。
介于传输与截止之间的临界状态，即由 γ = 0 所确定的状态，该状态所确定的频率 称为截止频率，该频率所对应的波长称为截止波长。
由于只有在 γ < 0 时才能存在导行波，则由可 γ = kc − k < 0 知，此时应有2222kc2 < k 2即ωc2 µε < ωµε所以，只有 f > f c 或 λ < λc 的电磁波才能在波导中传输。
8-2 何谓工作波长、截止波长和波导波长？它们有何区别和联系？ 解： 工作波长就是 TEM 波的相波长。
它由频率和光速所确定，即λ=c光 f εr=λ0 εrc光 f。
式中 λ0 称为自由空间的工作波长，且 λ0 =截止波长是由截止频率所确定的波长，且λ=c fc ε r波导波长是理想导波系统中的相波长，即导波系统内电磁波的相位改变 2π 所 经过的距离。
波导波长与 λ 、 λc 的关系为λg =λ⎛λ⎞ 1− ⎜ ⎟ ⎜λ ⎟ ⎝ c⎠28-3何谓相速和群速？为什么空气填充波导中波的相速大于光速， 群速小于光速？ 解： 相速是电磁波等相位点移动的速度。
群速是包络波上某一恒定相位点移114《电磁场与电磁波》——习题详解动的速度。
根据平面波斜入射理论，波导内的导行波可以被看成平面波向理想金属表面斜 入射得到的，如图 8-1 所示。
从图中可以看出，由于理想导体边界的作用，平面波 从等相位面 D 上的 A 点到等相位面 B 上的 M 点和 F 点所走过的距离是不同的，AM < AF 。
但在相同的时间内，相位改变量相同。
这必要求沿 AF 即 z 轴方向的对于空气媒质， 则有 vp > c光 。
导行波的相速 vp 比沿 AM 方向的平面波的相速 v 大。
材料力学性能 习题解答
第8章电学性能习题解答一、名词解释解答：电导率：电导率是材料传导电流的能力。
单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
电流密度：描述电路中某点电流强弱和流动方向的物理量。
它是矢量。
其大小等于单位时间内通过某一单位面积的电量，方向向量为单位面积相应截面的法向量，指向由正电荷通过此截面的指向确定。
公式：J=I/S。
电场强度：电场强度是描述电场的性质的基本物理量，是矢量，简称场强。
规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。
离子电导：离子电导的微观机构为载流子─离子在电场的驱动下，在晶格中扩散或迁移。
晶体的离子电导主要来源于本征缺陷或杂质缺陷。
电子电导：电导率是物体传导电流的能力。
电子电导，是指对电导率有贡献的载流子主要是电子或空穴。
霍尔效应：当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。
本征电导：一些束缚不牢固的晶格点阵上的离子在电场作用下成为载流子产生电导。
这种载流子是离子和离子空位同时成对或成套产生的，故称本征电导。
杂质电导：由掺杂物(杂质)离子形成杂质载流子，这种杂质载流子运动造成的电导称为掺杂质离子电导，也称为杂质电导。
压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在晶体材料的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
这种现象称为压电效应。
本征半导体：利用材料自身的本征缺陷，作为载流子来导电的半导体材料，被称为本征半导体。
杂质半导体利用材料从外界获得的缺陷，作为载流子来导电的半导体材料，被称为杂质半导体。
P 型半导体：空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体称为P 型半导体。
n 型半导体：自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体称为N 型半导体。
PTC 效应：说一种材料具有PTC (Positive Temperature Coefficient) 效应，即正温度系数效应，仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加的现象。
材料化学导论2-8章练习题,唐小真版
材料化学导论2-8章练习题,唐⼩真版2章材料化学的理论基础1.⽤固体能带理论区别导体、半导体、绝缘体。
2.晶体的宏观特性有那些。
3.说明晶体点阵缺陷的分类情况。
4.⽤实验事实简述⾮晶体材料的⼏何特征。
5.写出TiO2在还原⽓氛中失去部分氧，⽣成的缺陷反应，说明代表的意义。
6.晶体⼀般的特点有哪些；点阵和晶体的结构有何关系。
7.晶体衍射的两个要素是什么？它们与晶体结构有何对应关系？在衍射图上有何反映。
8.总结位错在⾦属材料中的作⽤。
9.说明晶界对材料性能及变形的影响。
10.画出fcc晶胞中（111）晶⾯上的所有[110]晶向。
11.假设把MgO固溶到ZrO2中（10%），,（1）写出两种可能的固溶反应式；（2）设Mg2+进⼊Zr2+位置的摩尔分数为x，试写出相应两种固溶体分⼦式。
12.⼀个⽴⽅晶系晶胞中，⼀晶⾯在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，确定此晶⾯的晶⾯指数，并图⽰。
13.简述P型半导体和N型半导体导电机理。
14.Mg（熔点924K）和Zn（熔点692K）的相图具有两个低共熔点，⼀个为641K（3.2%Mg，质量分数），另⼀个为620K（49%Mg，质量分数），体系的熔点曲线上有⼀个最⾼点863K（15.7%Mg）。
（1）绘出Mg和Zn的T—x（温度—组成）图。
（2）标明各区中的相。
15.四⾯体型分⼦CH3Cl具有哪些那些对称元素。
16. 在⽴⽅晶系中写出⾯OBC’、ODD’O’的晶⾯指数和OB、OD晶向指数（AD=1/2AB）。
17.图例是A-B-C三元系成分三⾓形的⼀部分，其中X合⾦的成分是_______________。
17题图18题图18.如图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：（1）写出点P，R，S的成分；（2）设有2kgP，问需要多少何种成分的合⾦Z才可混熔成6kg成分为R的合⾦。
19.相变的含义是什么？从热⼒学⾓度来划分，相变可以分为哪⼏类？3章材料结构的表征1.什么是材料结构的表征？包括那些内容？2.热分析技术包括那些？可研究那些内容？3.X射线衍射技术4.简述波谱技术的分类。
半导体物理习题第八章答案
半导体物理习题第八章答案半导体物理习题第八章答案第一题：根据题目要求，我们需要计算一个p型半导体的载流子浓度。
根据半导体物理的知识，p型半导体中主要存在的是空穴载流子，因此我们需要计算空穴浓度。
在p型半导体中，空穴浓度可以通过以下公式计算：p = ni^2 / n其中，p表示空穴浓度，ni表示本征载流子浓度，n表示杂质浓度。
根据题目给出的数据，本征载流子浓度ni为2.5 x 10^16 cm^-3，杂质浓度n为1 x10^16 cm^-3。
将这些数据代入公式中，我们可以得到：p = (2.5 x 10^16 cm^-3)^2 / (1 x 10^16 cm^-3) = 6.25 x 10^16 cm^-3因此，该p型半导体的空穴浓度为6.25 x 10^16 cm^-3。
第二题：第二题要求我们计算一个n型半导体的载流子浓度。
根据半导体物理的知识，n 型半导体中主要存在的是电子载流子，因此我们需要计算电子浓度。
在n型半导体中，电子浓度可以通过以下公式计算：n = ni^2 / p其中，n表示电子浓度，ni表示本征载流子浓度，p表示空穴浓度。
根据题目给出的数据，本征载流子浓度ni为2.5 x 10^16 cm^-3，空穴浓度p为5 x10^15 cm^-3。
将这些数据代入公式中，我们可以得到：n = (2.5 x 10^16 cm^-3)^2 / (5 x 10^15 cm^-3) = 12.5 x 10^16 cm^-3因此，该n型半导体的电子浓度为12.5 x 10^16 cm^-3。
第三题：第三题要求我们计算一个p-n结的内建电势。
根据半导体物理的知识，p-n结的内建电势可以通过以下公式计算：Vbi = (kT / q) * ln(Na * Nd / ni^2)其中，Vbi表示内建电势，k表示玻尔兹曼常数，T表示温度，q表示电子电荷量，Na和Nd分别表示p型和n型半导体中杂质浓度，ni表示本征载流子浓度。
(完整版)复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)
材料科学导论课后习题答案第一章材料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。
2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。
第二章材料结构的基础知识1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5)2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。
3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。
它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。
当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。
材料学科导论智慧树知到答案章节测试2023年浙江理工大学
绪论单元测试1.下列哪一项不是当代文明和国民经济的三大支柱？（）A:材料B:能源C:信息D:电子答案:D2.下列哪一项不是三大新技术革命的重要标志？（）A:信息技术B:合成技术C:新材料D:生物技术答案:B3.复合材料中常见的基体材料有哪些？（）A:合成树脂B:橡胶C:陶瓷D:石墨答案:ABCD4.由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的材料称为合金。
（）A:错B:对答案:B5.具有加热软化、冷却硬化特性，且过程可逆的塑料称为热固性塑料。
（）A:错B:对答案:A第一章测试1.下列哪些金属材料是有色金属？（）A:MnB:CuC:FeD:Cr答案:B2.下列哪些材料属于无机非金属材料？（）A:铜矿石B:水凝胶C:树脂D:氧化铝答案:D3.下面哪些键合方式属于化学键？ ( )A:金属键B:共价键C:离子键D:氢键答案:ABC4.体心立方的晶体堆砌密度要高于面心立方。
（）A:对B:错答案:B5.高分子材料结晶度越高其光学性能越好。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.下面哪些性能指标不是材料的力学性能指标（）A:弹性模量B:屈服强度C:断裂强度D:伸长率答案:D2.设计弹簧等弹性零件不需要考虑材料的哪些力学性能指标（）A:硬度B:弹性极限C:冲击韧性D:弹性模量答案:A3.材料的使用性能在使用条件下所表现出来的性能，包括（）A:力学性能B:化学性能C:物理性能D:可加工性能答案:ABC4.对与结构工程材料，主要考察的性能指标是力学性能。
（）A:对B:错答案:A5.在应力应变曲线中，塑性材料都具有明显的屈服点。
（）A:对B:错答案:B第三章测试1.下列生活中的常见材料，属于有机合成高分子材料的是（）A:钢筋混凝土B:塑料C:陶瓷D:油脂答案:B2.被称为“塑料王”的塑料品种是（）A:聚丙烯B:聚乙烯C:聚碳酸酯D:聚四氟乙烯答案:D3.塑料是一类在常温下有固定的形状和强度，在高温下具有可塑性的高分子材料。
材料科学基础第8章习题答案
第8章 习题答案8.2 什么叫相变？按照相变机理来划分，可分为哪些相变？相变：随自由能变化而发生的相结构的变化。
按相变机理可分为：成核-生长机理、连续型相变、马氏体相变、有序-无序转变。
8.10为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变? 什么情况下需过冷，什么情况下需过热，试证明之。
解：由热力学可知，在等温、等压下有：G H T S ∆=∆-∆在平衡条件下，0G ∆=，则有00H T S ∆-∆=，0/S H T ∆=∆式中： 0T 是相变的平衡温度；H ∆为相变热。
若在任意温度T 的不平衡条件下，则有0G H T S ∆=∆-∆≠若H ∆与S ∆不随温度而变化，将上式代入上式得：0000/T T T G H T H T H H T T -∆∆=∆-∆=∆=∆ 可见，相变过程要自发进行，必须有0G ∆<，则0/0H T T ∆∆<。
若相变过程放热（如凝聚、结晶等）0H ∆<。
要使0G ∆<，必须有0T ∆>，00T T T ∆=->，即0T T >，这表明系统必须“过冷”。
若相变过程吸热（如蒸发、熔融等）0H ∆>，要满足0G ∆<这一条件则必须0T ∆<，即0T T <，这表明系统要自发相变则必须“过热”。
8.13 铁的原子量为55.84 ，密度为 7.32 克 /cm 3，熔点为 1593 ℃，熔化热为 11495 J/mol ，固液界面能为 2.04×10-5 J/cm 2，试求在过冷度为 10 ℃、 100 ℃时的临界晶核大小并估计这些晶核分别由多少个晶胞所组成（已知铁为体心立方晶格，晶格常数a =3.05 nm)解: 当过冷度为10℃时337.311495108.0555.841866m V m H Tg cm J mol G J cm MT g mol ρ∆∆-⨯∆==⨯=-℃℃ 52*6322 2.0410 5.110518.05LS V r J cm r cm nm G J cm--⨯⨯=-=-=⨯=∆- 晶核体积：()3*143V r π= 晶胞体积：32V a = 因此，晶胞个数：()()3*373344 3.145133 1.95100.305r n a π⨯⨯===⨯个 当过冷度为100℃时 337.31149510080.555.841866m V m H Tg cm J mol G J cm MT g mol ρ∆∆-⨯∆==⨯=-℃℃ 52*7322 2.0410 5.110 5.180.5LS V r J cm r cm nm G J cm--⨯⨯=-=-=⨯=∆- 因此，晶胞个数：()()()33*43344 3.14 5.133 1.95100.305r n a π⨯⨯===⨯个 8.14 熔体析晶过程在 1000 ℃时，单位体积自由焓变化418 J/cm 3 ；在 900 ℃时是 2090 J/cm 3 。
材料导论期末试题及答案
材料导论期末试题及答案第一部分：选择题题目一：材料的基本分类包括哪些？答案：常见的材料分类包括金属材料、非金属材料和复合材料。
题目二：以下哪种材料属于金属材料？A. 玻璃B. 陶瓷C. 铝D. 塑料答案：C. 铝题目三：复合材料的特点是什么？答案：复合材料由两种或两种以上的不同材料组成，具有综合利用不同材料的特点的优势，如高强度、高韧性、轻量化等。
题目四：在材料测试过程中，下列哪种测试方法可以得到材料的硬度值？A. 拉伸试验B. 弯曲试验C. 冲击试验D. 巴氏硬度试验答案：D. 巴氏硬度试验第二部分：非选择题题目五：请简述金属材料的特点及应用领域。
答：金属材料具有高强度、导电、导热等特点，常见的金属材料有铁、铝、铜等。
金属材料广泛应用于机械制造、建筑、电子等领域。
在机械制造领域，金属材料被用于制造强度要求高的零部件，如汽车发动机、飞机结构等。
在建筑领域，金属材料常用于建筑结构中，如钢结构、铝合金窗户等。
在电子领域，金属材料被用于制造电子元器件，如导线、电路板等。
金属材料由于其优良的性能，得到了广泛的应用。
题目六：什么是非金属材料？请列举三种非金属材料并简要介绍其应用。
答：非金属材料是指那些不含金属元素或金属化合物的材料，其特点一般是密度低、导电性能差、导热性能差等。
常见的非金属材料包括陶瓷、塑料和纤维素材料。
陶瓷材料具有高温耐久性和化学稳定性，在航空航天、能源和化工等领域得到广泛运用。
塑料材料具有良好的韧性和可塑性，广泛应用于包装、建筑、电子等行业。
纤维素材料具有较高的强度和较低的密度，常用于纸制品、纺织品等领域。
题目七：什么是复合材料？请说明复合材料的优点并列举两类复合材料。
答：复合材料是由两种或两种以上的不同材料经过一定的工艺和结合方式组合而成的新型材料。
复合材料具有以下优点：1. 综合利用材料的优点，发挥各种材料的优势，例如高强度、高韧性、轻量化等。
2. 具有可调性，通过改变复合材料中各材料的组合比例和结构，可以调节复合材料的性能。
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1.强磁性材料与弱磁性材料的根本区别是什么？
强磁性材料内存在自发磁化，而软磁性材料内无此现象
4.磁晶各向异性和磁致伸缩的微观机理是什么？由此分析7种单元尖晶石铁氧
体的K1和λs值的大小。
磁晶各向异性：原子核与电子的相对运动所产生的磁场，迫使电子倾向于取垂直
于运动轨道平面的方向，而当离子处于晶体中时，晶体电场又将
电子的轨道运动约束在一定的方向，这种自旋-轨道-晶场联合作
用的结果，导致离子的磁矩相对于晶轴的取向具有不同的能量
磁致伸缩：由于晶格中离子的电子云为非球面对称，当自旋方向改变时，因自旋
-轨道的耦合，电子云的状态将随之变化，因此离子间的作用力在晶格
的不同方向发生变化，有的变强，有的变弱，结果引起晶格形变，对
整个晶格而言，则表现出伸长或缩短
在20℃时，K1(103J·m-3)和λs(10-6)值
Fe3O4 -11 41
MnFe2O4 -3.4 -8.5
NiFe2O4 -6.5 -31.3
CuFe2O4 -6 -20.2
CoFe2O4 270 -200
MgFe2O4 -3.9 -5.2
Li0.5Fe2.5O4 -8.5 -9.5
5常用的金属软磁材料有哪几种？在磁性和应用上，各具有什么特点？
常用的金属软磁材料有工业纯铁，铁硅合金，铁镍合金，铁铝合金，铁铝硅合金
工业纯铁：磁性，居里温度较高，最大磁导率高
应用，作为恒稳磁场中的磁导体以及磁屏蔽材料是非常优异的
铁硅合金：磁性，磁滞损耗下降，涡流损耗下降，硅化铁合金的老化现象减少，
居里温度较硅化铁合金低
应用，冷轧方向可获得优良磁性
铁镍合金：磁性，弱磁场下具有非常高的磁导率，饱和磁感应强度不如硅化铁
合金高，而且价格昂贵
应用，具有超高磁导率，用作磁记录系统中的磁头材料
铁铝合金：磁性，饱和磁感应强度，居里温度，磁晶各向异性常数随铝含量增加
而减少
应用，在高温下不易氧化，在潮湿的介质中不易被腐蚀，时效稳定性
较好的特点
铁铝硅合金：磁性，磁导率高，电阻率高，硬度极高
应用，易碎，不易进行机械加工，具有优异的耐磨性，适合用作视
频磁记录系统中的磁头材料