固体物理期末试卷
2024-2024年度高二物理期末复习单元检测------固体气体和液体 物理试题
2024-2024年度高二物理期末复习单元检测------固体气体和液体物理试题一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）(共8题)第(1)题如图所示，两根足够长且相互平行的光滑长直金属导轨固定在与水平面成的绝缘斜面上，在导轨的右上端分别接入阻值为R的电阻、电动势为E、内阻不计的电源和电容为C的电容器（电容器不会被击穿），导轨上端用单刀多掷开关可以分别连接电阻、电源和电容。
质量为m、长为L、阻值也为R的金属杆ab锁定于导轨上，与导轨垂直且接触良好，解除ab锁定后，其运动时始终与CD平行，不计导轨的电阻和空气阻力，整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，重力加速度g。
则下列说法正确的是（ ）A．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆最大速度为B．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆ab一定沿轨道向下加速C．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆做匀加速直线运动D．当开关打到同时解除对金属杆ab的锁定，则在内金属杆运动的位移为第(2)题如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，x A、x B分别为A、B两点在x轴上的坐标值。
一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能E p随其坐标x变化的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）A．该电场可能是孤立点电荷形成的电场B．A点的电场强度小于B点的电场强度C．电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=E pA-E pBD．电子在A点的动能小于在B点的动能第(3)题在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。
时，处的质点开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。
时的波形如图所示。
下列说法正确的是（ ）A．时，质点沿y轴负方向运动B．时，质点的速度最大C．时，质点和相位相同D．该列绳波的波速为第(4)题如图所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABDC，其中AC边与对角线BC垂直，一束电子以大小不同的速度沿BC方向从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是（ ）A．入射速度越大的电子，其运动时间越长B．入射速度越大的电子，其运动轨迹越长C．从AB边出射的电子的运动时间都相等D．从AC边出射的电子的运动时间都相等第(5)题如图所示，在某一水平地面上的同一直线上，固定一个半径为R的四分之一圆形轨道AB，轨道右侧固定一个倾角为30°的斜面，斜面顶端固定一大小可忽略的轻滑轮，轻滑轮与OB在同一水平高度。
固体物理期末卷子
一、1.半导体的迁移率比金属高，为什么金属导电性更好？2.用能带理论解释为什么绝缘体满带不导电，导体半满带导电。
3.什么是bloch电子，它所遵循的bloch定律是什么4.Drude和索莫非模型的区别？请写出他们各自的电子热容。
5.设在t=0时，除能带E和G的位置以外，所有的态都被充满，此时能带中的电流为零。
在外加电场E下，在单位时间△t下，电子空轨道可向前或向后走一步（如从E走到F 或是走到D处）。
若沿K x方向上加一电场E，1）试画出空穴能带，并标明经过2△t后空穴所在位置；2）写出电流密度大小，已知电子在G处的速度可写为v（G）。
（v为向量）6.金属有离子有电子，请问在常温下那个对热容贡献更大？对热导率呢？请说明理由。
二、作业5，第3题；（2018年改为作业5-4）三、（1）证明受主热电离p=√NaNc exp(-Ea/2KbT)；（2）求化学势μ（利用上面的表达式和本征半导体的p公式相等）。
四、作业7，第1题改版：银的密度为10.5g/cm3，原子质量是107.87，在绝对零度下。
（1）求每个电子的平均能量；（2）银的体积弹性模量要求：写出公式推导过程，再代入计算。
五、作业8，第3题与第5题结合一简立方晶体，a=3埃，沿着FBZ 的[100]方向的紧束缚的能带具有如下形式:(1)计算并画出电子在这个方向的群速度。
(2)计算简单立方FBZ 的中心Г点和面心X 点处的有效质量。
(3)如果在x 方向上施加5 伏/米的外电场，每个原胞含一个价电子，在不考虑碰撞的情况下，计算电子沿[100]方向由费米面运动至带顶所需的时间。
（注意不同于作业改成了费米面）20172018。
高校物理专业固体物理学期末考试试卷及答案
高校物理专业固体物理学期末考试试卷及答案一、选择题（每题2分，共40分）1. 下列哪种材料是典型的固体？A. 水B. 空气C. 玻璃D. 油2. 表征物质导电性质的关键因素是：A. 导热系数B. 形变C. 导电子数D. 电阻率3. 相互作用力程远大于它的大小尺度的物质状态是：A. 液体B. 气体C. 等离子体D. 固体4. 根据原子内部粒子组织排列方式的不同，将固体分为晶体和非晶态，以下哪种属于非晶态？A. 钻石B. 石英C. 玻璃D. 铜5. 材料的抗拉强度指的是：A. 材料在拉伸过程中发生断裂的能力B. 材料的硬度C. 材料的耐磨性D. 材料的延展性（以下为第6题至第40题的选项省略）二、填空题（每题3分，共30分）1. 固体的最基本由原子、分子或离子组成的单位结构叫作_____________。
2. 点阵是固体晶体结构中原子、离子或分子的_____________组成的排列方式。
3. 若一堆物体在某种温度下开始熔化，则该温度即为该物质的_____________点。
4. 固体由于结构的紧密性，其密度通常较_____________。
5. 金属中导电电子为材料的_____________。
6. 非晶态材料的特点是_____________无规律的原子组织结构。
（以下为第7题至第30题的空格省略）三、问答题（共30分）1. 简述固体物理学研究的基本内容和意义。
解答：固体物理学研究的基本内容主要包括固体材料的结构、性质和应用等方面。
它通过研究固体的微观结构和宏观性质，探索物质内部的相互作用和运动规律，从而深入了解固体物质的特性和行为。
固体物理学的研究对于提高材料的功能和性能具有重要意义。
通过深入研究固体的结构和性质，我们可以开发出更好的材料，改善材料的导电、导热、机械强度等性能，为社会发展和工业生产提供重要支持。
同时，固体物理学的研究还能够为其他领域的科学研究提供基础和支撑，如电子学、光学、磁学等。
华师固体物理期末试卷及答案
(4)
将（3）和（4）代入（2），可得到
expi( K h Rl ) 1
即
(5) (6)
K h Rl 2 （μ为整数）
比较(1) 和(6) ，我们知道Rl是正格矢， Kh=h1b1+h2b2+h3b3 是倒格矢。 (3)式表示同一物理量在正格子中的表述(r)和在倒格中 的表述 (Kh) 之间遵守傅里叶变换关系。
（3）中子衍射 中子质量约为电子质量的2000倍，所以对于中子，只 需0.1个电子伏特的中子，就可产生1埃的波。 中子主要是受到原子核的散射，轻原子（比如氢、碳） 对于中子的散射也很强。
中子衍射技术常用来决定氢、碳在晶体中的位置。
[3]
1.10 X射线衍射方程、反射公式、反射球
[4]
(1) 衍射方程 设S0和S为入射线和衍射线 单位矢量，取格点O为原点，晶 体中任一格点A位矢为 Rl=l1a1+l2a2+l3a3 光程差为
f ( s ) (r ) exp( i 2 sr )d
(15)
在一般情况下，为了计算原子散射因子的值，还须知道电子 的分布函数 (r) 。
许多原子的电子分布函数在量子力学中已经由哈特里自洽场 的方法计算出来了代入(15)式可以计算了f (s)，因此由量子力 学的计算，可以预知 f (s) 。 同时，由实验所测定的 f (s) 也可 以用来检验理论是否正确
s 2sin
转化为正格子 并且
k ko 2 s
so
2
s
4 sin
k k0 nKh
2n dh1h2 h3
(14)
2d sin n
固体物理期末试题及答案
固体物理期末试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 下列关于晶体的说法，错误的是：A. 晶体具有规则的几何外形B. 晶体内部原子排列是无序的C. 晶体具有各向异性D. 晶体具有固定的熔点答案：B2. 电子在金属中的自由运动是金属导电的主要原因，这种现象称为：A. 金属键B. 离子键C. 共价键D. 范德华力答案：A3. 半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，这是因为：A. 半导体材料中的电子不能自由移动B. 半导体材料中的电子在特定条件下才能自由移动C. 半导体材料中的电子数量少于导体D. 半导体材料中的电子数量多于绝缘体答案：B4. 根据泡利不相容原理，一个原子轨道中最多可以容纳的电子数是：A. 1个B. 2个C. 4个D. 8个答案：B二、填空题（每题5分，共20分）1. 晶体的三种基本类型是________、________和________。
答案：单晶体、多晶体、非晶体2. 根据能带理论，固体中的能带可以分为________和________。
答案：导带、价带3. 固体物理中，费米能级是指在绝对零度时，电子占据的最高能级，其对应的温度是________。
答案：0K4. 根据德布罗意波理论，物质粒子也具有波动性，电子的波长与其动量成________关系。
答案：反比三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述布拉格定律及其在晶体结构分析中的应用。
答案：布拉格定律是指当X射线或电子波以一定角度入射到晶体表面时，如果满足nλ=2d*sinθ的条件，其中n为整数，λ为波长，d为晶面间距，θ为入射角，那么会发生衍射现象。
这个定律在晶体结构分析中非常重要，因为它允许科学家通过测量衍射角来确定晶体的晶面间距和晶体结构。
2. 解释什么是超导现象，并简述其应用。
答案：超导现象是指某些材料在低于临界温度时，电阻突然降为零的现象。
这意味着在超导状态下，电流可以在材料内部无损耗地流动。
超导现象的应用非常广泛，包括但不限于磁悬浮列车、粒子加速器中的超导磁体、以及医疗成像设备如MRI。
固体物理期末考试题及答案
固体物理期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 晶体中原子排列的周期性结构被称为：A. 晶格B. 晶胞C. 晶面D. 晶向答案：A2. 描述固体中电子行为的基本理论是：A. 经典力学B. 量子力学C. 相对论D. 电磁学答案：B3. 以下哪项不是固体物理中的晶体缺陷：A. 点缺陷B. 线缺陷C. 面缺陷D. 体缺陷答案：D4. 固体物理中，晶格振动的量子称为：A. 声子B. 光子C. 电子D. 空穴答案：A5. 以下哪个不是固体的电子能带结构：A. 价带B. 导带C. 禁带D. 散射带答案：D二、简答题（每题10分，共30分）6. 解释什么是晶格常数，并举例说明。
晶格常数是晶体中最小重复单元的尺寸，通常用来描述晶体的周期性结构。
例如，立方晶系的晶格常数a是指立方体的边长。
7. 简述能带理论的基本概念。
能带理论是量子力学在固体物理中的应用，它描述了固体中电子的能量分布。
在固体中，电子的能量不是连续的，而是分成一系列的能带。
价带是电子能量较低的区域，导带是电子能量较高的区域，而禁带是两带之间的能量区域，电子不能存在。
8. 什么是费米能级，它在固体物理中有什么意义？费米能级是固体中电子的最高占据能级，它与温度有关，但与电子的化学势相等。
在绝对零度时，费米能级位于导带的底部，它决定了固体的导电性质。
三、计算题（每题15分，共30分）9. 假设一个一维单原子链的原子质量为m，相邻原子之间的弹簧常数为k。
求该链的声子频率。
解：一维单原子链的声子频率可以通过下面的公式计算：\[ \omega = 2 \sqrt{\frac{k}{m}} \]10. 给定一个半导体的电子亲和能为Ea，工作温度为T，求该半导体在该温度下的费米-狄拉克分布函数。
解：费米-狄拉克分布函数定义为：\[ f(E) = \frac{1}{e^{\frac{E-E_F}{kT}} + 1} \] 其中，E是电子的能量，E_F是费米能级，k是玻尔兹曼常数，T 是温度。
2024-2024年度高二物理期末复习单元检测------固体气体和液体 物理试题
2024-2024年度高二物理期末复习单元检测------固体气体和液体物理试题一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
(共8题)第(1)题水平固定放置的光滑圆筒横截面如图所示，圆心为O，两个可视为质点的小球固定在质量不计的刚性杆两端，开始时系统处于静止状态，与水平方向的夹角分别为37°和53°。
现对小球a施加始终沿圆切线方向的推力F，使小球在圆筒内缓慢移动，直到小球b到达与圆心O等高处，已知。
下列说法正确的是（ ）A．质量之比为4：3B．对a施力前，圆筒对的弹力大小之比为3：4C．移动过程杆上的弹力逐渐增加，圆筒对b的弹力逐渐增加D．b到达与圆心O等高处时，F的大小小于b的重力第(2)题2022年6月13日，四川省文物考古研究院公布三星堆遗址祭祀区最新考古发掘成果：在7号、8号祭祀坑，又发现大量造型前所未见的精美青铜器。
考古学家利用放射性元素的半衰期确定了7号、8号祭祀坑的埋藏年代均为商代晚期。
碳元素能自发地释放射线，衰变方程为，其半衰期约为5730年。
则当衰变后的产物数量是衰变后剩余的数量的3倍时，衰变所经历的时间为（ ）A．3100年B．5730年C．11460年D．17190年第(3)题一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。
介质中x=1m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5πt）（cm）。
则下列说法正确的是（ ）A．该波的波长为4m，振幅为20cmB．t=0时，x=2m 处的质点具有负向最大加速度C．该波沿x轴负方向传播D．这列波的波速为10m/s第(4)题如图，两对等量异种点电荷、，分布在正方形四个顶点H、I、J、K处，O为正方形两对角线的交点。
仅移去K处的点电荷，则O点的（ ）A．电场强度增大、方向指向K，电势降低B．电场强度减小、方向指向J，电势降低C．电场强度增大、方向指向I，电势升高D．电场强度减小、方向指向H，电势升高第(5)题如图甲所示，光滑水平地面上有A、B两物块，质量分别为2kg、6kg，B的左端拴接着一劲度系数为的水平轻质弹簧，它们的中心在同一水平线上。
固体物理 期末考试
一、概念、简答1.晶体，非晶体，准晶体；(p1,p41,p48)答:理想晶体中原子排列十分规则,主要体现是原子排列具有周期性,或称为长程有序,而非晶体则不具有长程的周期性.,因此不具有长程序,但非晶态材料中原子的排列也不是杂乱无章的,仍保留有原子排列的短程序.准晶态:具有长程序的取向序而没有长程序的平移对称序;取向序具有晶体周期性所不能容许的点群对称性,沿取向序对称轴的方向具有准周期性,有两个或两个以上的不可公度特征长度按着特定的序列方式排列.2. 布拉菲格子；(p11)答:布拉菲格子是一种数学上的抽象,是点在空间中周期性的规则排列,实际晶格可以看成在空间格子的每个格点上放有一组原子,它们相对位移为r,这个空间格子表征了晶格的周期性叫布拉菲格子.3.原胞，晶胞；(p11)答:晶格的最小周期性单元叫原胞.晶胞:为了反映晶格的对称性,选取了较大的周期单元,我们称晶体学中选取的单元为单胞.4.倒格子，倒格子基矢；（p16）45. 独立对称操作：m、i、1、2、3、4、6、6.七个晶系、十四种布拉伐格子；（p35）答:7.第一布里渊区:倒格子原胞答：在倒格子中取某一倒格点为原点，做所有倒格矢G 的垂直平分面，这些平面将倒格子空间分成许多包围原点的多面体，其中与原点最近的多面体称为第一布里渊区。
8.基矢为 的晶体为何种结构；若 又为何种结构？解：计算晶体原胞体积： 由原胞推断，晶体结构属体心立方结构。
若 则由原胞推断，该晶体结构仍属体心立方结构。
9.固体结合的基本形式及基本特点。
（p49p55、57p67p69 答：离子型结合以离子而不是以原子为结合的单位，共价结合是靠两个原子各贡献一个电子，形成所谓的共价键，具有饱和性和方向性。
金属性结合的基本特点是电子的共有化，在晶体内部一方面是由共有化电子形成的负电子云，另一方面是侵在这个负电子云中的带正点的各原子实。
范德瓦尔斯结合往往产生于原来有稳固电子结构的原子或分子间，是一种瞬时的电偶极矩的感应作用。
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固体物理试题
一、单项选择题
1、一个二维简单正交晶格的第一布里渊区形状是（A）。
A、长方形
B、正六边形
C、圆
D、圆球
2、晶格常数为a的简立方晶格的（111)面间距为（B）。
A、1/√2a
B、1⁄√3a
C、1/√4a
D、1/√5a
3、对于一维双原子链晶格振动的频隙宽度，若最近邻原子之间的力
常数β增大为4β，则晶格振动的频隙宽度变为原来的（A）。
A、2倍
B、4倍
C、16倍
D、1倍
4、晶格振动的能量量子称为( C ）。
A. 极化子B。
激子C。
声子D。
光子
5、一维自由电子的能态密度，与能量E的关系是正比于（A)。
A、E 1
2B、E0C、E−
1
2D、E
6、晶格常数为的面心立方晶格,原胞体积等于( D ) 。
A。
B. C. D.
7、体心立方密集的致密度是（C）。
A。
0.76 B。
0。
74 C. 0。
68 D. 0.62
8、描述晶体宏观对称性的基本对称元素有( A ) 。
A。
8个B。
48个C。
230个 D.320个
9、晶格常数为的一维双原子链,倒格子基矢的大小为( D ）.
A。
B. C。
D。
10、由N个原胞组成的简单晶体，不考虑能带交叠,则每个s能带可容纳的电子
数为( C ）.
A. N/2
B. N
C. 2N D。
4N
二、填空题
1、由N个原胞组成的一维双原子链，q 可以取N个不同的值，
每个q 对应2个解，因此总共有2N个不同的格波. 。
2、原胞中有p个原子。
那么在晶体中有3支声学波和3p−3支光学波
3、按结构划分，晶体可分为7大晶系，共14布喇菲格子
4、对于立方晶系，有简单立方、体心立方和面心立方三种布喇菲格子.
5、原胞是最小的晶格重复单元。
对于布喇菲格子,原胞只包含1个原子.
6、声子的角频率为ω，声子的能量和动量表示为ℏω和ℏq
7、光学波声子又可以分为纵光学波声子和横光学波声子，它们分别被称为极化声子和电磁声子
8、由N个原胞构成的晶体,原胞中有l个原子,晶体共有3lN个独立振动的正则频率。
9、在长波极限下，光学波原子振动的特点是质心不动,相邻原子振动方向相反,声学波原子振动的特点是相邻原子振动方向相同，反映质心运动
10、晶面有规则、对称配置的固体，具有长程有序特点的固体称为晶体；在凝结过程中不经过结晶（即有序化)的阶段,原子的排列为长程无序的固体称为非晶体.由晶粒组成的固体，称为多晶。
三、计算题：
1、证明体心立方格子和面心立方格子互为正倒格子。
解:我们知体心立方格子的基矢为：
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪⎨⎧-+=+-=++-=)(2)(2)(232
1k j i a k j i a k j i a a a a 根据倒格子基矢的定义，我们很容易可求出体心立方格子的倒格子基矢为：
⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪⎨⎧
+=Ω⨯=+=Ω⨯=+=Ω⨯=)(2][2)(2][2)(2][2213132
321
j i a a b k i a a b k j a a b a a a
ππππππ 由此可知，体心立方格子的倒格子为一面心立方格子。
同理可得出面心立方格子的倒格子为
一体心立方格子，所以体心立方格子和面心立方格子互为正倒格子。
2、已知由N 个相同原子组成的一维单原子晶格格波的态密度可表示为:
2
1
22)
(2)(-
-=
ωωπ
ωρm N。
式中m ω是格波的最高频率。
求证它的振动模总数恰好等于N 。
解：由题意可知该晶格的振动模总数为
0()m
N d ωρωω=
⎰ (3分）
1222
2()
m
m
N d ωωωωπ
--=
⎰
（2分)
N N N
m
m
=-=
=)02
(2arcsin 20
π
πωωπω
3、利用刚球密堆模型，求证球可能占据的最大体积与总体积之比为:
（1）简单立方
6
π
；（2)体心立方83π；（3）面心立方62π（4）六角密积62π。
解：（1)在简立方的结晶学原胞中，设原子半径为R ，则原胞的晶体学常数R a 2=,则
简立方的致密度(即球可能占据的最大体积与总体积之比)为：
6)
2(34134133
33π
ππα=⋅=⋅=R R a R
（2）在体心立方的结晶学原胞中,设原子半径为R ，则原胞的晶体学常数3/4R a =，则体心立方的致密度为：
83)
3/4(34
23423
3
33πππα=⋅=⋅=R R a R （3）在面心立方的结晶学原胞中,设原子半径为R ，则原胞的晶体学常数R a 22=，则面心立方的致密度为：
6
2)
22(34
23443
3
33π
ππα=⋅=⋅=R R a R （4）在六角密积的结晶学原胞中，设原子半径为R ，则原胞的晶体学常数R a 2=,
R a c )3/64()3/62(==，则六角密积的致密度为：
6
2)3/64(4
)2(3634643634623
23π
ππα=⋅⋅=⋅⋅=R
R R c a R 4、知某晶体两相邻原子间的互作用能可表示成
n
m r
b
r a r U +-
=)( 求(1)晶体平衡时两原子间的距离；（2）平衡时的二原子间的结合能. 解：（1)平衡时 010100
=-=∂∂----n m r bnr amr r
u
得
am
bn r m n =
-0
m
n am
bn r -=1)(
0 （2)平衡时 把r 0表示式代入u （r)
u （r 0）=－m n n m n m am
bn b am bn a --+)()(=－m n m n m n m
n n m m n b am n a bn m -----+)()( 5、出立方晶格(111）面、（100)面、(110）面，并指出（111）面与（100)面、
（111）面与（110）面的交线的晶向。
解：(111)
1、（111）面与（100)面的交线的AB ，AB 平移，A 与O 点重合，B 点位矢：B R aj ak =-+，
（111)面与（100)面的交线的晶向AB aj ak =-+，晶向指数[011]。
(111)
2、（111）面与（110）面的交线的AB ，将AB 平移，A 与原点O 重合，B 点位矢:
B R ai aj =-+，(111）面与(110)面的交线的晶向AB ai aj =-+，晶向指数[110]。