材料结构与性能习题
模块2结构材料力学性能习题答案
模块2结构材料力学性能习题答案1. 有明显屈服点的钢筋的拉伸试验过程可分为哪四个阶段？试作出其应力-应变图并标出各阶段的特征应力值。
有明显屈服点的钢筋的拉手试验阶段可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
图 有明显屈服点钢筋的σ-ε曲线弹性阶段：a 点对应的为弹性极限σp 。
屈服阶段：b 点为屈服上限；c 点为屈服下限，即屈服极限σs 。
强化阶段：最高点e 点对应的为抗拉强度σb 。
2. 结构设计计算中，有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋在设计强度取值上有何不同？屈服强度是钢筋强度的设计依据。
有明显屈服点的钢筋，一般取屈服下限作为屈服强度。
无明显屈服点的钢筋，通常取残余应变为0.2%时对应的应力σ0.2作为强度设计指标，称为条件屈服强度。
3. 钢材有哪几项主要力学性能指标？各项指标可用来衡量钢材的哪些方面的性能？钢材的几项主要力学性能指标：强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性。
强度主要是屈服点y f 和抗拉强度u f 这两项指标。
钢材的屈服点y f 是衡量结构承载力和确定强度设计值的指标；抗拉强度u f 可直接反映钢材内部组织的优劣，它是抵抗破坏的重要指标。
塑性，延伸率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。
冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。
4. 碳、锰、硅、硫、磷对碳素结构钢的机械性能分别有哪些影响？碳：随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。
但当含碳量大于1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。
锰：适量的锰可提高强度而不明显影响塑性，同时可消除热脆和改善冷脆倾向。
硅：适量(含量不超过0.2%时)可提高钢材强度，而对塑性、韧性和可焊性无明显不良影响。
硫：有害元素，会引起热脆性。
磷：使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，会导致冷脆性。
5. 试阐述什么是应力集中。
钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，此谓应力集中现象。
工程材料 习题及答案
工程材料作业答案作业1 材料结构基础1.实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷?它们对性能有什么影响?实际金属晶体存在点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
（1）点缺陷使周围晶格发生畸变，提高晶体内能量，降低电导率，提高强度；（2）线缺陷越多，其运动越困难，材料的强度、硬度越高，脆性越大，塑性越差；（3）面缺陷越多，晶粒越细，强度越高，塑性也越好；（4）体缺陷：孔洞影响材料的力学、光学、热学性能；裂纹影响材料的力学性能；夹杂影响材料的力学、光学、电学性能。
2.金属常见的3种晶体结构是什么？画出结构示意图。
（1）体心立方（bcc）（2）面心立方（fcc）（3）密排六方（hcp）3.按价键结构对材料进行分类，简述各类材料的性能特点。
种类价键结构性能特点金属材料金属键有光泽、塑性、导电、导热、较高强度和刚度无机非金属材料离子键、共价键耐高温、高强、脆、无塑性高分子材料共价键、分子键密度小、热胀性大、耐磨耐腐、易老化复合材料取决于组成物结合键比强度和比模量搞、抗疲劳、高温减震性能好4.简述构成材料的5种化学键及其对一般性能的影响。
离子键，共价键，金属键，范德华力，氢键。
（1）离子键组成的离子晶体硬度高，强度高，脆性大，绝缘，塑性差；（2）由共价键组成的晶体熔点高，强度高，脆性大；（3）由金属键组成的金属有：a.良好的导电、导热性；b.良好的塑性变形能力；c.不透明、呈现金属光泽；d.电阻随温度升高而增大；（4）由分子键组成的材料熔点低、硬度低、绝缘；（5）有氢键的材料熔点沸点比分子晶体高。
5.简述钢的3种热力学平衡相。
（1）铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
铁素体由于溶碳量小，力学性能与纯铁相似。
塑性、冲击韧性较好，强度、硬度较低；（2）奥氏体：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
奥氏体的强度、硬度较低，但有良好的塑性；（3）渗碳体：铁碳组成的具有复杂斜方结构的间隙化合物。
渗碳体硬度高，塑性和韧性很低。
6.什么是钢的珠光体、屈氏体、索氏体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体？珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
材料的基本性质习题与解答 Microsoft Word 文档
名词解释1. 密度2. 表观密度和容积密度3. 堆积密度 4．孔隙率 5. 空隙率 6．亲水性 7．憎水性 8. 吸水性 9．吸湿性 10. 强度 11. 比强度 12. 脆性 13．韧性 14．塑性 15．导热性 16．热容量 17. 抗渗性 18. 抗冻性 19. 耐水性 20. 软化系数 21. 耐久性 22.耐候性 23.平衡含水率 24. 绝热材料 25. 吸声性 26. 冻融循环 27. 复合材料28. 功能材料29. 结构材料30. 孔隙特征31. 比热容32. 弹性33. 导热系数填空题 1.V m =ρ，00V m =ρ,/0/0V m =ρ,式中，V 表示 ，V 0表示 ，V /0表示 。
2.当材料的孔隙率一定时，孔隙尺寸愈小，材料的强度愈 ，绝热性能愈 ，耐久性 。
3.材料的吸水性用 表示，耐水性用 表示，抗渗性用 表示，抗冻性用 表示，导热性用 表示。
4.材料的孔隙率较大时（假定均为闭口孔），则材料的表观密度 、强度 、吸水率 、抗渗性 、抗冻性 、导热性 、吸声性 。
5.普通黏土砖多为开口孔，若增大其孔隙率，则会使砖的容积密度 ，吸水率 ，抗冻性 ，耐水性 ，强度 。
6.软化系数K 软指 ，大于 的材料认为是耐水的。
7.评价材料是否轻质高强的指标为 ，它等于 ，其值越大，表明材料 。
8.材料的耐水性用 表示，其值愈大则材料的耐水性愈 。
9.质量为100kg 、含水率为3％的中砂，其干燥后干砂的质量为 kg 。
10.一般来说，材料含水时的强度比干燥时 。
11.比强度是衡量 的指标。
12.一般将导热系数λ 的材料称作绝热材料。
常见的绝热材料具有 、 和三种类型。
13.量取10l 气干状态的卵石，称重为14.5kg ，又取500g 烘干的该卵石，放入装有500ml水的量筒中，静置24h 后，水面升高为685ml 。
则该卵石的堆积密度为 ，表观密度为 。
14.材料的强度试验值要受试件的 、 、 、 以及试验时 、 等的影响。
工程材料习题
(一)名词解释晶体、非晶体(一)名词解释空间点阵、晶格、晶胞、致密度、空位、刃型位错、固溶体、间隙相(二)填空题1．金属晶体中最主要的面缺陷是_______。
2 ．γ -Fe、α -Fe 的一个晶胞内的原子数分别为___、____。
(三)选择题1．晶体中的位错属于_______。
a．体缺陷b．面缺陷c．线缺陷d．点缺陷2．两组元组成固溶体，则固溶体的结构_______。
a．与溶剂相同b．与溶剂、溶质都不相同c．与溶质相同d．是两组元各自结构的混合3．间隙固溶体与间隙化合物的_________。
a．结构相同，性能不同b．结构不同，性能相同c．结构相同，性能也相同d．结构和性能都不相同(四)是非题1 ．金属多晶体是由许多结晶方向相同的多晶体组成。
2 ．形成间隙固溶体的两个元素可形成无限固溶体。
3 ．间隙相不是一种固溶体，而是一种金属间化合物。
(五)综合题1．实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？(一)名词解释弹性变形、塑性变形、冲击韧性、疲劳强度、、、 、HB、HRCb s(二)填空题1．材料常用的塑性指标有_______和_______两种，2．检测淬火钢成品件的硬度普通用_______硬度，检测退火件、正火件和调质件的硬度常用_______硬度。
1．材料的工艺性能是指_______、_______、_______、_______、_______。
(三)选择题1．在作疲劳试验时，试样承受的载荷为______。
a．静载荷b．冲击载荷c．交变载荷2．洛氏硬度C 标尺使用的压头是______。
a．淬硬钢球b．金刚石圆锥体c．硬质合金球(四)是非题1 ．材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。
2 ．碳的质量分数越高，焊接性能越差。
3 ．钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
(五)综合题b1．某种钢的抗拉强度＝5.38×108MPa，某一钢棒直径为10mrn，在拉伸断裂时直径变为8mm，问此棒能承受的最大载荷为多少？断面收缩率是多少？2．一根直径为2.3mm、长3m 的钢丝、受载荷4900N 后有多大的变形。
《材料结构与性能》习题复习课程
《材料结构与性能》习题《材料结构与性能》习题第一章1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。
如直径拉细成2.4mm，问：1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度；2)在此拉力下的真应力和真应变；3)在此拉力下的名义应力和名义应变。
比较以上计算结果并讨论之。
2、举一晶系，存在S14。
3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。
4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。
如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。
5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。
并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。
同时计算在滑移面上的法向应力。
第二章1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。
2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。
如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。
3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：与是一回事。
4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。
如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。
计算此材料的断裂表面能。
5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。
此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。
讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
材料结构与性能复习题答案(仅供参考)
1 钢分类的方法有哪几种钢中常用合金元素有哪些是强碳化物形成元素中强碳化物形成元素钢的分类方法有5种：1）按化学成分，有碳素钢（低碳钢，中碳钢，高碳钢），合金钢；2）按质量，有普通钢，优质钢，高级优质钢；3）按用途，有结构钢，工具钢，特殊钢；4）按炼钢方法，有转炉钢，平炉钢，电炉钢；5）按浇筑前脱氧程度，有镇静钢，沸腾钢，半镇静钢。
强碳化合物形成元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V中强碳化合物形成元素：W,Mo2 合金钢的主要优点是什么常用以提高钢淬透性的元素有哪些强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素有哪些提高回火稳定性的元素有哪些合金钢主要优点：优异的力学性能和其他性能，既有高的强度，又有足够韧性和塑性。
提高钢淬透性的元素：B,Mn,Cr,Mo,Si,Ni强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V提高回火稳定性的元素：V,Nb,Cr,Mo,W3 解释下列现象：（1）大多数合金钢的热处理温度比相同含碳量的碳素钢高；（2）大多数合金钢比相同含碳量的碳素钢具有较高的回火稳定性；（3）含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于莱氏体钢；（4）高速钢在热断货热轧后经空冷获得马氏体钢。
>1) 热处理目的是让碳及合金元素充分溶解，合金元素扩散速度慢，另外合金元素形成的碳化物溶解需要更高温度和时间。
2) 由于合金钢中含有较多的碳化物形成元素如，Cr、W、Mo、Ti、V等，它们与碳有较强的亲和力，使碳化物由马氏体向奥氏体溶解时，合金元素扩散困难，加之合金碳化物的稳定性高，使碳化物的溶解比较困难，合金钢在加热时需要较高的温度和较长的时间。
因此，合金钢具有较高的回火稳定性。
3) 按照金相组织来看，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态是渗碳体加珠光体，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态出现莱氏体。
4）由于高速钢的合金元素含量高，C曲线右移，一般合金元素越高临界冷却速度越小，淬透性越好，当空冷的冷却速度大于临界冷却速度时，空冷即可获得马氏体。
材料性能学复习题
材料性能学复习题适用于材料成型与控制工程专业一、填空1、σe表示材料的弹性极限；σp表示材料的比例极限；σs表示材料的屈服强度；σb表示材料的抗拉强度。
2、断口的三要素是纤维区、放射区和剪切唇。
微孔聚集型断裂的微观特征是韧窝；解理断裂的微观特征主要有解理台阶和河流和舌状花样；沿晶断裂的微观特征为晶粒状断口和冰糖块状断口。
3、应力状态系数α值越大，表示应力状态越软，材料越容易产生塑性变形和延性断裂。
为测量脆性材料的塑性，常选用应力状态系数α值大的实验方法，如压缩等。
4、在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直，断口平齐，这是由切应力造成的切断；脆性材料的断裂面与试样轴线450角，这是由正应力造成的正断。
与静拉伸试样的宏观断口特征相反。
5、材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生应力集中和双（三）向应力，试样的屈服强度升高，塑性降低。
6、低温脆性常发生在具有体心立方或密排六方结构的金属及合金中，而在面心立方结构的金属及合金中很少发现。
7、在平面应变断裂韧性K IC测试过程中，对试样的尺寸为，其中B、a、（W-a）分别是三点弯曲试样的厚度、裂纹长度和韧带长度，σs是材料的屈服强度；这样要求是为了保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态；平面应变状态下的断裂韧性KIC 小于平面应力状态下的断裂韧性KC。
8、按断裂寿命和应力水平，疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳；疲劳断口的典型特征是疲劳条纹（贝纹线）。
9、对材料的磨损，按机理可分为粘着磨损，磨粒磨损，疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损和微动磨损等形式。
10、材料的拉伸力学性能，包括屈服强度、抗拉强度和实际断裂强度等强度指标和延伸率和断面收缩率等塑性指标。
12、弹性滞后环是由于材料的加载线和卸载线不重合而产生的。
对机床的底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环越大越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越小越好。
13、材料的断裂按断裂机理分可分为微孔聚集型断裂，解理断裂和沿晶断裂；按断裂前塑性变形大小分可分为延性断裂和脆性断裂14、在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直；脆性材料的断裂面与试样轴线成450角。
材料力学性能习题及解答库
第一章习题答案一、解释下列名词1、弹性比功：又称为弹性比能、应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
2、滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
3、循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性。
4、包申格效应：先加载致少量塑变，卸载，然后在再次加载时，出现σe升高或降低的现象。
5、解理刻面：大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6、塑性、脆性和韧性：塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或指材料抵抗裂纹扩展的能力7、解理台阶：高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶；8、河流花样：当一些小的台阶汇聚为在的台阶时，其表现为河流状花样。
9、解理面：晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂，这些平面称为解理面。
10、穿晶断裂和沿晶断裂：沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，一定是脆断，且较为严重，为最低级。
穿晶断裂裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可能是脆性断裂。
11、韧脆转变：指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态，在一定条件下，它们是可以互相转化的，这样的转化称为韧脆转变。
二、说明下列力学指标的意义１、Ｅ（Ｇ）：Ｅ（Ｇ）分别为拉伸杨氏模量和切变模量，统称为弹性模量，表示产生100%弹性变形所需的应力。
２、σr、σ0.2、σs: σr :表示规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
σ0.2：表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。
σs：表征材料的屈服点。
３、σb：韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。
４、n:应变硬化指数，它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
５、δ、δgt、ψ：δ是断后伸长率，它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《材料结构与性能》习题第一章1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。
如直径拉细成2.4mm，问：1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度；2)在此拉力下的真应力和真应变；3)在此拉力下的名义应力和名义应变。
比较以上计算结果并讨论之。
2、举一晶系，存在S14。
3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。
4、一瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。
如该瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。
5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。
并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。
同时计算在滑移面上的法向应力。
第二章1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。
2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。
如材料中存在最大长度为的裂，且此裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。
3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：与是一回事。
4、一瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。
如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。
计算此材料的断裂表面能。
5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。
此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。
讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
6、一瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；②0.049mm；③2μm，分别求上述三种情况下的临界应力。
设此材料的断裂韧性为1.62 MPa·m2。
讨论诸结果。
7、画出作用力与预期寿命之间的关系曲线。
材料系ZTA瓷零件，温度在900℃，K为10MPa·m2，慢裂纹扩展指数N=40，常数A=10-40，Y取π。
Ⅰc设保证实验应力取作用力的两倍。
8、按照本章图2.28所示透明氧化铝瓷的强度与气孔率的关系图，求出经验公式。
9、弯曲强度数据为：782，784，866，884，884，890，915，922，922，927，942，944，1012以及1023MPa。
求两参数韦伯模量数和求三参数韦伯模量数。
第三章1、计算室温（298K）及高温（1273K）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和安杜龙—伯蒂规律计算的结果比较。
2、请证明固体材料的热膨胀系数不因含均匀分散的气孔而改变。
3、掺杂固溶体与两相瓷的热导率随体积分数而变化的规律有何不同。
4、康宁1723玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数：λ=0.021J/(cm·℃)；α=4.6×10-6/℃；σp=7.0kg/mm2,E=6700kg/mm2,ν=0.25。
求第一及第二热冲击断裂抵抗因子。
5、一热机部件由反应烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184 J/(cm·℃)，最大厚度=120mm。
如果表面热传递系数h=0.05 J/(cm2·s·℃)，假设形状因子S=1，估算可兹应用的热冲击最大允许温差。
第四章1、一入射光以较小的入射角i和折射角r穿过一透明玻璃板。
证明透过后的光强系数为（1-m）2。
设玻璃对光的衰减不计。
2、一透明AL2O3板厚度为1mm，用以测定光的吸收系数。
如果光通过板厚之后，其强度降低了15℅，计算吸收及散射系数的总和。
第五章1、无机材料绝缘电阻的测量试件的外径Φ=50mm ，厚度d=2mm ，电极尺寸如图5.55所示：D 1=26mm ，D 2=38mm ，D 3=48mm ，另一面为全电极。
采用直流三端电极法进行测量。
(1)请画出测量试件体电阻率和表面电阻率的接线电路图。
(2)若采用500V 直流电源测出试体的体电阻为250M Ω，表面电阻为50M Ω，计算该材料的体电阻率和表面电阻率。
2、实验测出离子型电导体的电导率与温度的相关数据，经数学回归分析得出关系式为：TB A 1lg +=σ (1)试求在测量温度围的电导活化能表达式。
(2)若给定T 1=500K ，σ1=10-9（1).-ΩcmT1=1000K，σ2=10-6（1)Ωcm.-计算电导活化能的值。
3、本征电导体中，从价带激发至导带的电子和价带产生的空穴参与电导。
激发的电子数n可近似表示为：n=Nexp（—E P/2kT）式中N为状态密度，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。
试回答以下问题：(1)设N=1023cm-3，k=8.6×10-5eV·K-1时，Si（E q=1.1eV），TiO2(E q=3.0eV)在室温（20℃）和500℃时所激发的电子数（cm-3）各是多少？(2)半导体的电导率σ（Ω-1·cm-1）可表示为σ=neμ式中n为载流子速度（cm-3），e为载流子电荷（电子电荷1.6×10-19C）,μ为迁移率（cm2·V-1·s-1）。
当电子（e）和空穴（h）同时为载流子时，σ=n e eμe+n h eμh假设Si的迁移率μe=1450（cm2·V-1·s-1），μh=500（cm2·V-1·s-1），且不随温度变化。
试求Si在室温20℃和在500℃时的电导率。
4、根据费米—狄拉克分布函数，半导体中电子占有某一能级E的允许状态几率f(E)为：f(E)=[1+exp(E-E F)/kT]-1E F为费米能级，它是电子存在几率为1/2的能级。
如图5.56所示的能带结构，本征半导体导带中的电子浓度n，价带中的空穴浓度p分别为式中：m e*,m h*分别为电子和空穴的有效质量，h为普朗克常数。
试回答下列问题：（1）本征半导体中n=p，利用上二式写出E f的表达式。
（2）当m e*=m h*时，E f位于能带结构的什么位置。
通常m e*<m h*，E f的位置随温度将如何变化。
（3）令n=p=np，E g=E c-E v，试求n随温度变化的函数关系（含E g的函数）。
（4）如图5.56所示，施主能级为E D,施主浓度为N D,E f在E c和E D之间，电离施主浓度n D为：若n=n D,试写出E f的表达式。
当T=0时，E f位于能带结构的什么位置。
（5）令n=n D=nnD,试写出n随温度变化的关系式。
5、（1）根据缺陷化学原理，推导NiO电导率与氧分压的关系。
（2）讨论添加AL2O3对NiO电导率的影响，并写出空穴浓度与氧分压的关系。
6、（1）根据化学缺陷原理推导ZnO电导率与氧分压的关系。
（2）讨论AL2O3，Li2O对ZnO电导率的影响。
7、p-n结的能带结构如图5.57（a）所示，如果只考虑电子的运动，那么在热平衡状态下，p区的极少量电子由于势垒的降低而产生一定的电流（饱和电流—I0）与n区的电子由于势垒的升高V d,靠扩散产生的电流（扩散电流I d）相抵消。
I d可表示为I d=Aexp（-eV d/KT）式中A为常数，当p-n结上施加偏压V，能带结构如图5.57（b），势垒高度为（V d-V）.求：（1）此时的扩散电流I’d的表达式。
（2）试证明正偏压下电子产生的静电流公式为I=I0[exp(eV/kT)-1](3)设正偏压为V1时的电流I1，那么，电压为2V1时，电流I2为多少（用含I1的函数表示）？（4）负偏压下，施加电压极大时（V→∞），I的极限值为多少？但是实际当施加电压至某一值（-V B）时，电流会突然增大，引起压降，试定性描绘p-n 结在正负偏压时的V-I特性。
第六章1、金红石（TiO2）的介电常数是100，求气孔率为10%的一块金红石瓷介质的介电常数。
2、一块1cm*4cm*0.5cm的瓷介质，其电容为2.4-6μF,损耗因子tgδ为0.02。
求：（1）相对介电常数；(2)损耗因素。
3、镁橄榄石(Mg2SiO4)瓷的组成为45%SiO2,5%Al2O3和50%MgO,在1400℃烧成并急冷（保留玻璃相），瓷的εr=5.4。
由于Mg2SiO4的介电常数是6.2，估算玻璃的介电常数εr。
（设玻璃体积浓度为Mg2SiO4的1/2）。
4、如果A原子的原子半径为B的两倍，那么在其它条件都是相同的情况下，原子A的电子极化率大约是B的多少倍？5、为什么碳化硅的电容光焕发率与其折射率的平方n2相等。
6、从结构上解释，为什么含碱土金属的适用于介电绝缘？7、细晶粒金红石瓷样品在20.c，100Hz时，εr=100，这种瓷εr高的原因是什么？如何用实验来鉴别各种起作用的机制。
8、叙述BaTiO3 典型电介质中在居里点以下存在四中极化机制。
9、画出典型的铁电体的电滞回线，用有关机制解释引起非线性关系的原因。
10、根据压电振子的谐振特性和交流电路理论，画出压电振子的等效电路图，并计算当等效电阻为0时，各等效电路的参数（用谐振频率与反谐振频率表示）。
第七章1、当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时，Cd离子仍然保持正型分布，试计算下列组成的磁矩：Cd x Fe3-x，当（a）x=0，（b）x=0.1，（c）X=0.52、试述下列型尖晶石结构的单位体积饱和磁矩，以玻尔磁子数表示：MgFe2O4CoFe2O4Zn0.2Mn0.8Fe2O43、导致铁磁性和亚铁磁性物质的离子结构有什么特征？4、为什么含有未满电子壳的原子组成的物质中只有一部分具有铁磁性？。