材料物理导论试题
材料物理导论-思考题3
第二章 材料的热学1. 讨论为什么高温下非密排结构晶体是稳定相，而低温时，密排结构晶体却为稳定相？1.高温下原子活动能力较强，为了满足高温下原子平衡跳动的需要，原子间距要大，所以为非密排结构；低温时，原子活动性弱，原子间距小，在最低能态的条件下，原子尽量以密排方式。
2. 如图，比较铜和铁的热传导系数随温度的变化情况，讨论为什么铜在1084℃、铁在912℃会出现跳跃？2.铜在1084℃、铁在912℃会出现相变，晶体结构有变化。
铜的热传导系数出现跳跃是因为在此温度下铜由固态变成了液态，发生了相变，由于吸热使得单位时间内通过单位垂直面积的热量骤减，故热传导系数骤减；而铁在912℃由α-Fe 转变成γ-Fe ，晶体结构发生改变，热传导系数骤增，出现跳跃。
3. 进一步讨论晶体结构是如何影响热膨胀系数的？举例说明。
3、物体的体积或长度随着温度的升高而增大的现象称为热膨胀（thermal expansion ）用先膨胀系数、体膨胀系数表示。
线（体）膨胀系数指温度升高1K 时，物体的长度（体积）的相对增加。
由于晶体结构类型变化伴随着材料比体积发生引起线膨胀系数发生不连续变化。
例如，有序—无序转变时，伴随着膨胀系数的变化，在膨胀曲线上出现拐折，其中Au —Cu50%（质量分数）的有序合金加热至300℃时，有序机构开始破坏，450℃完全变为无序结构。
在这个温度区间，膨胀系数增加很快，在450℃处，膨胀曲线上出现明显的拐折，拐折点对应于有序—无序转变温度。
从曲线可以看出，有序结构具有较小的膨胀系数，这是CuFe 温度，℃/热传导系数 ℃/mm 0.40.2题2图 热传导系数与温度关系由于有序结构使合金原子间结合力增强的结果。
4. 根据题4图，如果变化相同的 T ，说明哪种材料的热膨胀系数更大，哪种材料的熔点更高，为什么？4、B 的热膨胀系数更大，A 的熔点更高。
材料的热膨胀与点阵中质点的位能有关，而质点的位能是由质点间的结合力特性所决定。
材料物理导论答案
= ih ψ∇ψ ∗ −ψ ∗∇ψ 2m
=
ih 2m
ir
(−2ikr ) r3
=
hk mr 2
i r
16. 一粒子在一维势阱中运动，势阱为
U (x)
=
⎪⎧U ⎨
o
> 0,
x
>
a
求束缚态(0
<
E
<
U0)的能级所满足的方程。
⎪⎩0, x ≤ a
解：粒子满足波函数：
⎧ ⎪− ⎪
h2 2m
d
2ϕ1 (x0 dx 2
第一章 材料的力学
1. 一圆杆的直径为 2.5 mm、长度为 25cm 并受到 4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm，
且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，
并比较讨论这些计算结果。
解：根据题意可得下表
拉伸前后圆杆相关参数表
体积 V/mm3 直径 d/mm 圆面积 S/mm2
解：据题即求如图 E1,E2,η2 和η3 四参数。如图所示有
ε
= ε1
+ε2
+ε3
=
σ0 E1
+
σ0 E2
(1 − e−t /τ
)+
σ0 η3
t
其中ε1 立即回复，ε2 逐渐回复，ε3 不能回复。
⇒
⎪⎧ε1 ⎪ ⎪ ⎨ε 3 ⎪
= =
σ0 E1
σ0 η3
= 0.05 − (3 + e10−10 ) /100 = t = 1.0 ×104 ⋅ 36000 = (3 +
MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小
材料物理导论习题库
材料化学导论习题库第一篇高分子材料导论第一章1.叙述高分子科学在科学技术发展中的地位。
2.说出获得诺贝尔奖的高分子科学家的名字和他们的主要贡献。
3.说出十种你日常生活中遇到的高分子的名称。
4.查阅最新的全世界合成材料的年产量，并与图1-2相比较，看又增长了多少？(提示：从当年的“塑料工业”、“橡胶工业”和“合成纤维工业”的有关文章中可查到前一年的数据)5.调查学习高分子的学生毕业后就业的百分比是多少？6.下列产品中哪些属于聚合物？(1) 水；（2）羊毛；(3) 肉；(4) 棉花；(5) 橡胶轮胎；(6)涂料7.写出下列高分子的重复单元的结构式：(1) PE；(2) PS；(3) PVC；(4) POM；(5) 尼龙；(6) 涤纶8．用简洁的语言说明下列术语：（1）高分子；(2) 链节；（3）聚合度；(4) 多分散性；(5) 网状结构；(6) 共聚物9．说出具有下列重复单元的一种聚合物的名称。
A．亚乙基—CH2—CH2—B．苯酚和甲酚缩合后的单元C．氨基酸缩和后的单元10．H（CH2CH2）3000H的分子量是多少？11．平均分子量为100万的超高分子量PE的平均聚合度是多少？12．已知一个PS试样的组成如下表所列，计算它的数均分子量、重均分子量和d。
组分重量分数平均分子量组分重量分数平均分子量1 0.10 20.19 30.24 4 0.18 1.2万2.1万3.5万4.9万56780.110.080.060.047.5万10.2万12.2万14.6万13．按值递增的次序排列数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。
14．下列哪一种聚合物是单分散的？（1）天然橡胶；(2) 玉米淀粉；(3) 棉纤维素；(4) 牛奶酪蛋白；(5) 高密度聚乙烯；(6) 聚氯乙烯；(7) β—角蛋白；(8) 尼龙-66；(9) 脱氧核糖核酸；(10) 石腊15．高分子结构有哪些层次？各层次研究的内容是什么？16．什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。
材料物理导论-思考题4
第三章 材料的电学1.说明量子自由导电理论与经典导电理论的异同。
经典导电理论：金属是由原子点阵组成的，价电子是完全自由的，可以在整个金属中自由运动自由电子的运动遵守经典力学的运动规律，遵守气体分子运动论。
这些电子在一般情况下可沿所有方向运动。
在电场作用下自由电子将沿电场的反方向运动，从而在金属中产生电流。
电子与原子的碰撞妨碍电子的继续加速，形成电阻。
量子自由导电理论：金属离子所形成的势场各处都是均匀的，价电子是共有化的，它们不束缚于某个原子上，可以在整个金属内自由地运动，电子之间没有相互作用。
电子运动服从量子力学原理 。
2. 一块n 型硅半导体，其施主浓度N D ＝1015／cm 3，本征费米能级Ei 在禁带正中，费米能级E F 在Ei 之上0.29eV 处，设施主电离能∆E D ＝0.05eV ，试计算在T ＝300K 时，施主能级上的电子浓度对于硅半导，其禁带E=E C -E V =1.12ev又由题可知：E F -Ei=0.29ev ，∆E D = E C -E D = 0.05eV所以 E D -E F =0.5E-∆E D -（E F -Ei ）=0.22ev将 N D ＝1015／cm 3，E D -E F = 0.22ev ，T=300K ，k=1.38 x 10-23带入下式因此施主能级上的电子浓度n D =4.06 x 1011／cm 33.为什么金属的电阻随温度的上升而增加，半导体却降低？半导体是靠载流子(空穴或电子)导电的，温度升高，载流子增多，导电性增强；金属晶体里边，温度升高原子核振动加剧，碰撞电子使之减速的概率增加，电阻率上升4.在实际工程中往往需要金属既有良好的导电性又有高的强度，假如足够高的强度既可以通过冷加工获得，也可以由固溶强化得到，从导电率的要求看，你建议采用哪种强化方法？为什么？采用冷加工的方法，固溶强化会使金属的电导率大大降低，主要原因是溶质原子的溶入引起溶剂点阵的畸变，量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵()11exp()2DD D D D F N n N fE E E kT==-+时，将不受到散射而无阻碍地传播，这时电阻率为0，而电导率应为无穷大。
材料物理导论
《材料物理导论》习题解答第一章材料的力学1. 一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：根据题意可得下表2. 一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m2，能伸长多少厘米?3. 一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。
5. 一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
8. 一试样受到拉应力为1.0×103 N/m2,10秒种后试样长度为原始长度的1.15倍,移去外力后试样的长度为原始长度的1.10倍,若可用单一Maxwell模型来描述,求其松弛时间τ值。
第二章材料的热学9.一硅酸铝玻璃的性能为=2.1J/(㎡▪s▪K)，α=4.6×/K,σf=N/㎡,E=N/㎡,μ=0.25.求第一和第二抗热冲击断裂因子和。
10.一热机部件由氮化硅制成，导热率为1.84J/(㎡▪s▪K)，最大厚度=0.12m,表面热传导系数为500J/(㎡▪s▪K)，请估算能承受热冲击的最大允许温差。
第三章材料的电学20.如果A原子的原子半径为B原子的两倍，那么在其他条件都相同的情况下，A原子的电子极化率大约是B原子的多少倍？25、画出典型铁电体的电滞回线示意图，并用有关机制解释引起非线性关系的原因。
解：铁电体晶体在整体上呈现自发极化，这意味着在正负端分别有一层正的和负的束缚电荷。
束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向（称为退极化场），使静电能升高。
在受机械约束时，伴随着自发极化的应变还能使应变能增加。
材料物理导论 试卷及参考答案-试卷及参考答案-answer1 B
河北大学课程考核参考答案及评分标准（—学年第学期）考核科目材料物理导论课程类别考核方式开卷卷别 B1. Differentiate the conceptions, point out the difference and sameness. (20 points, 5 points for each question)1) Uphill diffusion and downhill diffusionDifference: diffusion directionSameness: driving force -chemical potential gradient2) Whole dislocation and no-whole dislocationDifference: The relationship between Burgers vector and lattice constant is different.Sameness: They are both line defect, that is, dislocations3)Eutectic transformation and eutectoid transformationDifference: Eutectic transformation is liquid phase transition, eutectoid transformation is solid phase transformation.Sameness: transformation products are two solid phases in constant temperature.4)Phase and organizationDifference: Organization has a particular morphology.Sameness: They are the components of materials.2. True or False. (20 points, 4 points for each question)1) A Force acts on dislocation line, its direction is always perpendicular to dislocation lineand the direction points to no-slip area. (true) 2) When metal is crystallized, atoms are from disarrangement of the liquid to arrangement of solid phase. The entropy of system decreases, so it is a spontaneous process. (false)3) In the two-phase region of the vertical sections of ternary phase diagram is not suitablefor lever rule. (true) 4) When plastic deformation occurs, the slip surface is always close-packed face of crystaland the slip direction is always the close-packed direction. (ture)5) Except Co element, all alloy elements which be integrated into the austenite can makeC curve to the left, therefore the hardenability of steel will increase. (false)3. Plane B: (122). (10 points)4. t is about 3000min. (25 points)5. T=900K(627o C). (25 points)。
材料物理期末试题及答案
材料物理期末试题及答案一、选择题（共10题，每题2分，共20分）1. 下列哪个不是材料物理研究的基本要素？a. 温度b. 压力c. 物质结构d. 电荷答案：d. 电荷2. 材料的导热性与下列哪个因素有关？a. 密度b. 热容量c. 电导率d. 绝热性答案：c. 电导率3. 下列哪个是增加材料强度的有效手段？a. 提高温度b. 加大外力c. 加入合适的合金元素d. 增大材料密度答案：c. 加入合适的合金元素4. 金属材料的塑性是由于其内部存在的哪种排列？a. 杂质原子b. 晶体缺陷c. 微观组织d. 金属键答案：b. 晶体缺陷5. 以下哪种材料常用于制作磁存储介质？a. 铜b. 钢c. 铁氧体d. 铝答案：c. 铁氧体6. 原子之间存在的相互作用力决定了材料的哪些性质？a. 导电性b. 热传导性c. 强度d. 硬度答案：a. 导电性7. 材料的断裂韧性受哪些因素影响？a. 温度b. 湿度c. 应力d. 物质组成答案：c. 应力8. 下列哪个不是凝聚态物质中的宏观性质？a. 密度b. 信息量c. 电阻率d. 抗拉强度答案：b. 信息量9. 材料的磁性是由材料内部的什么结构决定的？a. 离子排列b. 运动速度c. 磁矩排列d. 核外电子数答案：c. 磁矩排列10. 下列哪个不是半导体材料的特点？a. 电阻率介于导体和绝缘体之间b. 导电性与温度呈负相关c. 可以通过掺杂改变导电性质d. 仅有一种导电性答案：d. 仅有一种导电性二、简答题（共5题，每题10分，共50分）1. 简述材料物理的研究范围和重要性。
答案：材料物理是关于材料性质和行为的科学研究领域，主要研究材料的物理性质、结构和特性，并探索其与材料制备、改性、加工以及性能表现之间的相互关系。
材料物理的研究范围包括材料结构的微观和宏观描述、材料内部的相互作用和传输现象、材料的力学性能和热学性能等方面。
材料物理研究的重要性在于可以深入了解材料的性质和行为，为新材料的开发和优化提供科学依据，推动材料科学和工程的发展。
材料物理期末试题及答案
材料物理期末试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料的弹性模量E与材料的屈服强度σy之间的关系是（）。
A. E与σy成正比B. E与σy成反比C. E与σy没有直接关系D. E与σy的关系取决于材料的种类2. 以下哪种材料不属于晶体材料？（）A. 单晶硅B. 多晶硅C. 玻璃D. 金刚石3. 材料的断裂韧性KIC的单位是（）。
A. PaB. Pa·m^1/2C. Pa·m^1/2D. Pa·m^3/24. 材料的硬度H与材料的弹性模量E之间通常存在以下关系（）。
A. H与E成正比B. H与E成反比C. H与E没有直接关系D. H与E的关系取决于材料的种类5. 以下哪种材料的导热性能最好？（）A. 铜B. 铝C. 铁D. 塑料6. 材料的疲劳寿命Nf与应力水平σ之间的关系是（）。
A. Nf与σ成正比B. Nf与σ成反比C. Nf与σ没有直接关系D. Nf与σ的关系取决于材料的种类7. 材料的蠕变行为与以下哪个因素无关？（）A. 温度B. 应力C. 材料种类D. 材料的密度8. 材料的热膨胀系数α与材料的热导率λ之间的关系是（）。
A. α与λ成正比B. α与λ成反比C. α与λ没有直接关系D. α与λ的关系取决于材料的种类9. 材料的塑性变形通常发生在（）。
A. 弹性阶段B. 屈服点之后C. 断裂点之前D. 任何应力水平下10. 材料的断裂韧性KIC与材料的硬度H之间的关系是（）。
A. KIC与H成正比B. KIC与H成反比C. KIC与H没有直接关系D. KIC与H的关系取决于材料的种类二、填空题（每空1分，共20分）1. 材料的弹性模量E是材料在______阶段抵抗形变的能力的度量。
2. 材料的屈服强度σy是指材料在______应力作用下开始发生塑性变形的应力值。
3. 材料的断裂韧性KIC是材料抵抗______裂纹扩展的能力的度量。
4. 材料的硬度H是指材料抵抗______的能力。
材料物理试题及答案
材料物理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料的弹性模量E是描述材料抵抗弹性变形的物理量，其单位是（）。
A. PaB. N/mC. J/m^3D. kg/m答案：A2. 材料的塑性是指材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力，以下哪种材料具有较好的塑性？（）A. 玻璃B. 橡胶C. 陶瓷D. 钢铁答案：B3. 材料的断裂韧性KIC是描述材料抵抗裂纹扩展能力的物理量，其单位是（）。
A. PaB. N/mC. J/m^2D. kg/m答案：C4. 材料的热膨胀系数α是描述材料在温度变化时体积或长度变化的物理量，其单位是（）。
A. 1/KB. K^-1C. m/m·KD. °C^-1答案：C5. 材料的硬度是指材料抵抗外物压入其表面的能力，以下哪种硬度测试方法适用于测量脆性材料的硬度？（）A. 布氏硬度测试B. 洛氏硬度测试C. 维氏硬度测试D. 肖氏硬度测试答案：C6. 材料的电导率σ是描述材料导电能力的物理量，其单位是（）。
A. S/mB. Ω·mC. V/AD. A/V·m答案：A7. 材料的磁导率μ是描述材料在磁场中磁化能力的物理量，其单位是（）。
A. H/mB. T·m/AC. A/mD. T·m^2/A答案：A8. 材料的热导率k是描述材料导热能力的物理量，其单位是（）。
A. W/m·KB. W/m^2·KC. W/m·°CD. W/m^2·°C答案：A9. 材料的光学性质包括折射率、吸收系数等，以下哪种材料通常具有较高的折射率？（）A. 空气B. 水C. 玻璃D. 塑料答案：C10. 材料的热稳定性是指材料在高温下保持其性质不变的能力，以下哪种材料具有较好的热稳定性？（）A. 木材B. 聚乙烯C. 石墨D. 橡胶答案：C二、填空题（每题2分，共20分）11. 材料的弹性模量E与材料的杨氏模量E、剪切模量G和泊松比ν之间的关系是：E = 2G(1+ν)。
材料物理考试题目及答案
材料物理考试题目及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料的弹性模量E表示材料的哪种性质？A. 抗拉强度B. 抗弯强度C. 弹性变形能力D. 塑性变形能力答案：C2. 下列哪种材料属于半导体材料？A. 铜B. 石墨C. 硅D. 铁答案：C3. 材料的断裂韧性KIC的单位是？A. PaB. Pa·m^0.5C. Pa·m^1.5D. Pa·m^2答案：B4. 材料的硬度通常是指材料的哪种性质？A. 塑性B. 韧性C. 弹性D. 脆性答案：B5. 下列哪种材料不属于金属材料？A. 铝合金B. 铜合金C. 陶瓷D. 钢答案：C6. 材料的疲劳寿命与哪种因素有关？A. 材料的强度B. 材料的韧性C. 材料的硬度D. 所有选项答案：D7. 材料的热膨胀系数表示材料在温度变化时体积变化的哪种性质？A. 线性变化B. 面积变化C. 体积变化D. 密度变化答案：C8. 材料的屈服强度是指材料在哪种应力状态下的应力值？A. 单轴拉伸B. 单轴压缩C. 多轴拉伸D. 多轴压缩答案：A9. 材料的断裂韧性KIC与材料的哪种性质无关？A. 弹性模量B. 屈服强度C. 硬度D. 密度答案：D10. 材料的疲劳强度通常是指材料在哪种循环应力下的应力值？A. 单轴拉伸B. 单轴压缩C. 多轴拉伸D. 多轴压缩答案：A二、填空题（每空1分，共20分）1. 材料的____是指材料在受到外力作用时，能抵抗永久变形的能力。
答案：屈服强度2. 材料的____是指材料在受到外力作用时，能抵抗断裂的能力。
答案：断裂韧性3. 材料的____是指材料在受到外力作用时，能抵抗弹性变形的能力。
答案：弹性模量4. 材料的____是指材料在受到外力作用时，能抵抗塑性变形的能力。
答案：屈服强度5. 材料的____是指材料在受到外力作用时，能抵抗疲劳破坏的能力。
答案：疲劳强度6. 材料的____是指材料在受到外力作用时，能抵抗硬度变化的能力。
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四、计算题
1.NaCl和KCl具有相同的晶体结构，它们在低温下的Debye温度分别是310K和230K,KCl在5K时的定容摩尔热熔为3.8×10-2J/(K·mol)，试计算NaCl在5K和KCl在2K时的定容摩尔热熔。
2.光通过一厚度为1mm的透明Al2O3板后强度降低了15%，试计算其吸收和散射系数的总和。
3.有一材料的吸收系数为a=0.32/mm，投射光强分别为入射光强的10%，20%，50%及80%时，材料的厚度各为多少？
4.一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
迈纳斯效应
磁畴
粒子数反转
二、论述题
1.试论述海水中声波传输损失的主要来源
2.声光效应的两种表现形式
3.产生超声波的材料
4.从电击穿发生的判断条件区分，电击穿理论可以分为哪几类？
5.解释压电晶体产生压电效应的机理
三、简答题
1.简述Maxwell模型和Voigt模型，并画出示意图
2.简述磁性材料的分类及各类材料的特点
一名词解释轨道磁矩概率波磁致伸缩磁弹性能弹性形变光生伏特效应磁光克尔效应电子隧道效应磁光法拉第效应热释电效应霍尔效应光的色散电光效应迈纳斯效应磁畴粒子数反转二论述题1
一、名词解释
轨道磁矩
概率波
磁致伸缩
磁弹性能
弹性形变
光生伏特效应
磁光克尔效应
电子隧道效应
磁光法拉第效应
热释电效应
霍尔效应
光的色散
电光效应