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Cu
Fe 温度，℃/
热
传导
系
数 ℃/mm 0.4
0.2
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。质点间结合力越强的材料，其位阱越深而狭(即键能更高)，升高同样温度质点振幅增加得越少，因此热膨胀系数也越小。键强高的材料具有低的热膨胀系数，A 的键能大于B 的键能，故A 具有更低的热膨胀系数。由于A 的键能更高，要破坏其键合需要更高的温度，故其熔点更高。
5. 讨论为什么具有高度取向化的聚合物材料，在取向轴方向的热膨胀系数为负
值？
5、物体的体积或者长度随温度升高而增大的现象称为热膨胀。高度取向化的聚合物在其结构上出现高度各向异性，当温度升高时，其取向轴缩短，其他方向增大，故取向轴方向热膨胀系数为负数。
6. 热传导的主要机理有哪些？金属、无机非金属、高分子材料的热传导有何不
同？
6、气体传递热能方式是依靠质点间的直接碰撞来传递热量； 固体中的导热主要是由晶格振动（晶体中点阵的质子\原子\离子总是绕着平衡位置做微小振动）的格波（声频支格波被看成一种弹性波，类似于固体中传播的声波，因此把声频波的量子称为声子；高温时光频支格波称光子）和自由电子的运动来实现的。
纯金属：导热主要靠自由电子（由自由电子论知，金属中的自由电子可以视为自由电子间距 能量
A
B
题4图 材料的键－能图
气），能够迅速实现热传递。而合金导热要同时考虑声子的导热贡献。
无机非金属材料：当它存在温度梯度的时候，温度高处的质点振动较强、振幅较大和温度地处振动较弱的质点相互作用，带动振动弱的点，这样热量从高温传向低温。因此，导热主要靠晶格振动的格波即声子和光子（高温下）。
高分子材料：对于大多数聚合物都是饱和体系，无自由电子的存在，所以热传递是晶格振动的结果即热能载者是声子。
7.对同一种材料进行快速加热与快速冷却，哪个过程导致热冲击的可能性更
大？为什么？
7、由于急剧加热或冷却，使物体在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化时，该物体就要产生冲击热应力，这种现象称为热冲击。
快速冷却导致热冲击的可能性更大。快速加热时，材料外表温度比内部高，则外表膨胀比内部大，但相邻的内部的材料限制其自身的膨胀，因此表面材料受压缩应力，而相邻内部材料受拉伸应力；迅速冷却时，表面受拉应力，相邻内部材料受压缩应力，若能达到材料的极限抗拉强度，则前后二表面将开裂，故受到的热冲击更大。
8.经常需要在金属构件上涂覆陶瓷釉来装饰或保护金属免受腐蚀，一般而言，
釉都是在较高温度下涂覆到金属上去的，讨论在室温下釉层中的残余应力。
8、通常，陶瓷釉层的膨胀系数比胚体（金属）的膨胀系数小，在较高温度下涂覆到金属上去后在冷却直到室温时，陶瓷釉层的收缩你金属的收缩要小，故陶瓷釉层受到压应力。
9.对“相同体积下，具有较高比热的材料也具有较高热容量”的观点进行评述。
9、这种说法是不正确的。比热：单位质量的热容；热容：在不发生相变和化学反应时，材料温度升高1K时所需要的热量。由二者定义知：比热、热容的关系热容=比热*质量。因为，体积相同的多种物质，其质量不一定相同。一种物质具有较高的比热，但它的质量有可能较小，则质量和比热之积有可能较小。
材料物理性能思考题 第一章：材料电学性能 1如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？ 2 经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？ 3 自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？ 4 根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、 简并度、能态密度、k空间、等幅平面波和能级密度函数。 5 自由电子近似下的等能面为什么是球面？倒易空间的倒易节点数与不含自旋 的能态数是何关系？为什么自由电子的波矢量是一个倒易矢量？ 6 自由电子在允许能级的分布遵循何种分布规律？何为费米面和费米能级？何 为有效电子？价电子与有效电子有何关系？如何根据价电子浓度确定原子的费米半径？ 7 自由电子的平均能量与温度有何种关系？温度如何影响费米能级？根据自由 电子近似下的量子导电理论，试分析温度如何影响材料的导电性。 8 自由电子近似下的量子导电理论与经典导电理论在欧姆定律的微观解释方面 有何异同点？
9 何为能带理论？它与近自由电子近似和紧束缚近似下的量子导电理论有何关 系？ 10 孤立原子相互靠近时，为什么会发生能级分裂和形成能带？禁带的形成规律 是什么？何为材料的能带结构？ 11 在布里渊区的界面附近，费米面和能级密度函数有何变化规律？哪些条件下 会发生禁带重叠或禁带消失现象？试分析禁带的产生原因。 12 在能带理论中，自由电子的能量和运动行为与自由电子近似下有何不同？ 13 自由电子的能态或能量与其运动速度和加速度有何关系？何为电子的有效质 量？其物理本质是什么？ 14 试分析、阐述导体、半导体（本征、掺杂）和绝缘体的能带结构特点。 15 能带论对欧姆定律的微观解释与自由电子近似下的量子导电理论有何异同 点？ 16 解释原胞、基矢、基元和布里渊区的含义
. 《艺术导论》期末测试 返回 本次得分为：76.00/100.00, 本次测试的提交时间为：2019-06-22 。 1 单选(4分) 以下哪一种说法属于关于艺术本质的“异质同构说”（ ） 得分/总分 ? A. 艺术创作中天才的想象力与独创性，可以使艺术达到美的境界。 ? B. 任何东西，凡是显示出生活或使我们想起生活的，那就是美的。 ? C. 外部事物的存在形式、人的视知觉组织活动和人情感以及视觉艺术形式之间，有一种对应关系，一旦这几种不同领域的“力”的作用模式达到结构上的一致时，就有可能激起审美经验。 4.00/4.00 ? D. 艺术是一种表现，但不是情感的表现，而是人的本能欲望即“无意识”的表现。 正确答案：C 你选对了 2 单选(4分) 埃及艺术具有什么特色（ ） 得分/总分 ? A. 遵循严格的准则，采用几乎千年不变的手法进行创作，不以眼前观察所见为基准，而是以艺术家所知之固有物为创作基础。 4.00/4.00 ?
. B. 赞美人性，注重情趣，神话题材，自由色彩，现世欢乐。 ? C. 理想化地模拟自然，写实风格，均匀和谐。 ? D. 在风格上表现出宏伟、壮丽、傲慢、崇高、冷峻，并以力取胜。 正确答案：A 你选对了 3 单选(4分 ) 希腊柱式产生于公元前７～６世纪，这时又被称为（ ）时期。 得分/总分 ? A. 古典 ? B. 古风 ? C. 希腊化 ? D. 古朴 0.00/4.00 正确答案：A 你错选为D 4 单选(4分) 比萨大教堂是中世纪（ ）建筑的代表作。
. 得分/总分 ? A. 拜占庭 ? B. 罗马式 4.00/4.00 ? C. 哥特式 ? D. 范特式 正确答案：B 你选对了 5 单选(4分) 以下哪一幅是壁画而非油画（ ） 得分/总分 ? A. 蒙娜丽莎 ? B. 入睡的维纳斯 ? C. 最后的晚餐 4.00/4.00 ?
一、单选题（题数： 40，共 40.0 分） 1 以下雕塑作品中 , 哪个作品的审美特点与其他三项不同 ?（）（ 1.0 分） 1.0 分 A、 说唱佣 B、东汉木猴 C、马踏匈奴 D、 唐三彩 我的答案： D 2《马拉之死》属于法国哪一美术流派的作品?（）（1.0 分） 1.0 分 A、 批判现实主义美术 B、 浪漫主义美术 C、新古典主义美术 D、 印象派美术 我的答案： C 3下列剧作家中 ,（）不生活在古希腊时期。（1.0 分） 1.0 分 A、 索福克勒斯 B、 埃斯库罗斯 C、 欧里庇德斯 D、 斯芬克斯 我的答案： D 4作者电影是（）提出的,认为一部电影应该像小说一样,导演就是它的作者。（1.0 分）1.0 分 A、香港新浪潮 B、 台湾新电影 C、 台湾新新电影 D、 法国新浪潮 我的答案： D 5绘画的艺术语言不包括（）。（1.0 分） 1.0 分 A、画面 B、色彩 C、构图 D、线条我的答案： A 6《离骚》是中国文学史上第一部伟大的诗歌,其作者是()。(1.0 分) 1.0 分 A、老子 B、屈原 C、
D、庄子我的答案： B 7《格尔尼卡》属于 ()派作品。(1.0 分) 1.0 分 A、印象 B、 超现实主义 C、现实主义 D、古典主义我的答案： B 8下列不属于吝啬鬼形象的是 ()。(1.0 分) 1.0 分 A、夏洛克 B、 欧也妮?葛朗台 C、 严监生 D、泼留希金我的答案： B 9下列选项中的照片 ,属于风光摄影类的是 ()。(1.0 分) 1.0 分 A、爱因斯坦 B、足球射门瞬间 C、太湖湖面 D、米兰教堂我的答案： C 10从作品中看 ,下列哪一位画家深受弗洛伊德影响?（）（1.0 分） 1.0 分A、达芬奇 B、 萨尔瓦多达利 C、梵高 D、 毕加索我的答案： B 11英国BBC公司的logo中，红色的部分是从（）而来。（1.0分）1.0分 A、花瓣 B、 火焰 C、 太阳 D、月亮我的答案： C 1 2下列选项中，哪一项不是人民大会堂建筑的特点?（）（1.0分） 1.0 分A、 具有人民当家作主的特点 B、 水天一色 C、 有 48 根立柱 D、被护城河环绕我的答案： D 13（）创作了《清明上河图》。（1.0分） 1.0 分 A、张择端 B、 马远 C、
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Cu Fe 温度，℃/ 热 传导 系 数 ℃/mm 0.4 0.2 题2图 热传导系数与温度关系
材料物理性能习题与解答
目录 1 材料的力学性能 (2) 2 材料的热学性能 (12) 3 材料的光学性能 (17) 4 材料的电导性能 (20) 5 材料的磁学性能 (29) 6 材料的功能转换性能 (37)
1材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为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 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其氏模量为3.5×109 N/m2，能伸长多少厘米? 解： 拉伸前后圆杆相关参数表 ) ( 0114 .0 10 5.3 10 10 1 40 1000 9 4 0cm E A l F l E l l= ? ? ? ? ? = ? ? = ? = ? = ? - σ ε 10 909 .4 0? 0851 .0 1 = - = ? = A A l l ε 名义应变
1-3一材料在室温时的氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。 解：根据 可知： 1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。 证： 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (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。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： )21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(3105.3)21(388 MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量. ,.,1 1 2 1 212 12 1 2 1 21 S W VS d V ld A Fdl W W S W V Fdl V l dl A F d S l l l l l l ∝====∝= ===???? ? ?亦即做功或者： 亦即面积εεεεεεεσεσεσ)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量). 1()()(0)0() 1)(()1()(10 //0 ----= = ∞=-∞=-=e e e E t t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为
材料物理性能复习思考题汇总 第一章绪论及材料力学性能 一．名词解释与比较 名义应力:材料受力前面积为A,则δ。=F/A,称为名义应力 工程应力：材料受力后面积为A。，则δT =F/A。，称为工程应力 拉伸应变：材料受到垂直于截面积方向大小相等，方向相反并作用在同一条直线上的两个拉伸应力时发生的形变。 剪切应变：材料受到平行于截面积大小相等，方向相反的两个剪切应力时发生的形变。 结构材料：以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料 功能材料：具有除力学性能以外的其他物理性能的材料。 晶须：无缺陷的单晶材料 弹性模量：材料发生单位应变时的应力 刚性模量：反映材料抵抗切应变的能力 泊松比：反映材料横向正应变与受力方向线应变的比值。（横向收缩率与轴向收缩率的比值） 形状因子：塑性变形过程中与变形体尺寸，工模具尺寸及变形量相关参数。 平面应变断裂韧性：一个考虑了裂纹尺寸并表征材料特征的常数 弹性蠕变：对于金属这样的实际弹性体，当对它施加一定的应力时，它除了产生一个瞬时应变以外，还会产生一个随时间而变化的附加应变（或称为弛豫应变），这一现象称为弹性蠕变。 蠕变：在恒定的应力δ作用下材料的应变随时间增加而逐渐增大的现象 材料的疲劳：裂纹在使用应力下，随着时间的推移而缓慢扩展。 应力腐蚀理论：在一定环境温度和应力场强度因子作用下，材料中关键裂纹尖端处，裂纹扩展动力与裂纹扩展阻力的比较，构成裂纹开裂和止裂的条件。 滑移系统：滑移面族和滑移方向为滑移系统 相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同温度的相变，从而增韧的效果，统称相变增韧 弥散强化：在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料，达到增韧效果，这称为弥散增韧 屈服强度：屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力 法向应力：导致材料伸长或缩短的应力 切向应力：引起材料切向畸变的应力 应力集中：受力构件由于外界因素或自身因素导致几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。
1-1一圆杆的直径为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： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (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。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量 ) (1.323)84 05.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(1 //0 ----= = ∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσετ τ ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为1.0 1.0 0816.04.25 .2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变)(91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .0100 =-=?=A A l l ε名义应变)(99510 524.445006MPa A F T =?==-σ真应力
1-1一圆杆的直径为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： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (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。若该瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为0816.04.25.2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变) (91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.44500 6 MPa A F T =?= =-σ真应力
《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为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： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (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。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量
有效电子数：不是所有的自由电子都能参与导电，在外电场的作用下，只有能量接近费密能的少部分电子，方有可能被激发到空能级上去而参与导电。这种真正参加导电的自由电子数被称为有效电子数。 K状态：一般与纯金属一样，冷加工使固溶体电阻升高，退火则降低。但对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态称为K状态。X射线分析发现，组元原子在晶体中不均匀分布，使原子间距的大小显著波动，所以也把K状态称为“不均匀固溶体”。 能带：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。 禁带：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。 价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。 导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。 金属材料的基本电阻：理想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关，可以看成为基本电阻，基本电阻在绝对零度时为零。 残余电阻(剩余电阻)：电子在杂质和缺陷上的散射发生在有缺陷的晶体中，绝对零度下金属呈现剩余电阻。这个电阻反映了金属纯度和不完整性。 相对电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是衡量金属纯度的重要指标。 剩余电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率。实用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为剩余电阻率。 相对电导率：工程中用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电性能。把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率作为100% , 其他导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。 马基申定则(马西森定则)：ρ＝ρ’＋ρ(T)在一级近似下，不同散射机制对电阻率的贡献可以加法求和。ρ’：决定于化学缺陷和物理缺陷而与温度无关的剩余电阻率。ρ(T)：取决于晶格热振动的电阻率(声子电阻率)，反映了电子对热振动原子的碰撞。 晶格热振动：点阵中的质点(原子、离子)围绕其平衡位置附近的微小振动。 格波：晶格振动以弹性波的形式在晶格中传播，这种波称为格波，它是多频率振动的组合波。 热容：物体温度升高1K时所需要的热量(J/K)表征物体在变温过程中与外界热量交换特性的物理量，直接与物质内部原子和电子无规则热运动相联系。 比定压热容：压力不变时求出的比热容。 比定容热容：体积不变时求出的比热容。 热导率：表征物质热传导能力的物理量为热导率。 热阻率：定义热导率的倒数为热阻率ω，它可以分解为两部分，晶格热振动形成的热阻(ωp)和杂质缺陷形成的热阻(ω0)。导温系数或热扩散率：它表示在单位温度梯度下、单位时间内通过单位横截面积的热量。热导率的单位：W/(m·K) 热分析：通过热效应来研究物质内部物理和化学过程的实验技术。原理是金属材料发生相变时，伴随热函的突变。 反常膨胀：对于铁磁性金属和合金如铁、钴、镍及其某些合金，在正常的膨胀曲线上出现附加的膨胀峰，这些变化称为反常膨胀。其中镍和钴的热膨胀峰向上为正，称为正反常；而铁和铁镍合金具有负反常的膨胀特性。 交换能：交换能E ex=－2Aσ1σ2cosφA—交换积分常数。当A＞0，φ＝0时，E ex最小，自旋磁矩自发排列同一方向，即产生自发磁化。当A＜0，φ＝180°时，E ex也最小，自旋磁矩呈反向平行排列，即产生反铁磁性。交换能是近邻原子间静电相互作用能，各向同性，比其它各项磁自由能大102～104数量级。它使强磁性物质相邻原子磁矩有序排列，即自发磁化。 磁滞损耗：铁磁体在交变磁场作用下，磁场交变一周，B-H曲线所描绘的曲线称磁滞回线。磁滞回线所围成的面积为铁 =? 磁体所消耗的能量，称为磁滞损耗，通常以热的形式而释放。磁滞损耗Q HdB 技术磁化：技术磁化的本质是外加磁场对磁畴的作用过程即外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向(和)或近似外磁场方向的过程。技术磁化的两种实现方式是的磁畴壁迁移和磁矩的转动。 请画出纯金属无相变时电阻率—温度关系曲线，它们分为几个阶段，各阶段电阻产生的机制是什么？为什么高温下电阻率与温度成正比？ 1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ； 2—ρ电-声∝T5 ( T< <ΘD )；
课后习题 第一章 1.德拜热容的成功之处是什么？ 答：德拜热容的成功之处是在低温下，德拜热容理论很好的描述了晶体热容，CV.M∝T的三次方 2.何为德拜温度？有什么物理意义？ 答：HD=hνMAX/k 德拜温度是反映晶体点阵内原子间结合力的一个物理量 德拜温度反映了原子间结合力，德拜温度越高，原子间结合力越强 3.试用双原子模型说明固体热膨胀的物理本质 答：如图，U1（T1）、U2（T2）、U3(T3）为不同温度时的能量，当原子热振动通过平衡位置r0时，全部能量转化为动能，偏离平衡位置时，动能又逐渐转化为势能；到达振幅最大值时动能降为零，势能打到最大。由势能曲线的不对称可以看到，随温度升高，势能由U1(T1）、U2（T2）向U3（T3）变化，振幅增加，振动中心就由r0'，r0''向r0'''右移，导致双原子间距增大，产生热膨胀
第二章 1.300K1×10-6Ω·m4000K时电阻率增加5% 由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。 解：按题意:p(300k) = 10∧-6 则: p(400k) = (10∧-6)* (1+0.05) ----(1) 在400K温度下马西森法则成立，则: p(400k) = p(镍400k) + p(杂400k) ----(2) 又: p(镍400k) = p(镍300k) * [1+ α* 100] ----(3) 其中参数: α为镍的温度系数约= 0.007 ; p(镍 300k)(室温) = 7*10∧-6 Ω.cm) 将(1)和(3)代入(2)可算出杂质引起的电阻率p(杂400k)。 2.为什么金属的电阻因温度升高而增大，而半导体的电阻却因温度的升高而减小？ 对金属材料，尽管温度对有效电子数和电子平均速率几乎没有影响，然而温度升高会使离子振动加剧，热振动振幅加大，原子的无序度增加，周期势场的涨落也加大。这些因素都使电子运动的自由称减小，散射几率增加而导致电阻率增大 而对半导体当温度升高时，满带中有少量电子有可能被激发
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一、 单选题（题数：50，共 50.0 分）
1
《掷铁饼者》的作者是
1.0 分
?
A、
米隆
?
B、
菲迪亚斯
?
C、
米开朗琪罗
?
D、
达芬奇
正确答案： A 我的答案：A
2
以下不属于卢浮宫“镇宫三宝”的是（）
1.0 分
?
A、
萨摩德拉克的胜利女神像
?
B、
断臂维纳斯
?
C、
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星空
?
D、
蒙娜丽莎
正确答案： C 我的答案：C
3
《伪君子》的作者是（）
1.0 分
?
A、
列夫托尔斯泰
?
B、
莫里哀
?
C、
巴尔扎克
?
D、
狄更斯
正确答案： B 我的答案：B
4
《匡庐图》的作者是（）
1.0 分
?
A、
荆浩
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?
B、
张择端
?
C、
马远
?
D、
齐白石
正确答案： A 我的答案：A
5
“集体无意识”的提出者是（）
1.0 分
?
A、
荣格
?
B、
宗白华
?
C、
朱光潜
?
D、
弗洛伊德
正确答案： A 我的答案：A
6
属于日本的古老戏剧是（）
1、试说明下列磁学参量的定义和概念：磁化强度、矫顽力、饱和磁化强度、磁导率、磁化率、剩余磁感应强度、磁各向异性常数、饱和磁致伸缩系数。 a、磁化强度：一个物体在外磁场中被磁化的程度，用单位体积内磁矩的多少来衡量，成为磁化强度M b、矫顽力Hc：一个试样磁化至饱和，如果要μ=0或B=0，则必须加上一个反向磁场Hc，成为矫顽力。 c、饱和磁化强度：磁化曲线中随着磁化场的增加，磁化强度M或磁感强度B开始增加较缓慢，然后迅速增加，再转而缓慢地增加，最后磁化至饱和。Ms成为饱和磁化强度，Bs成为饱和磁感应强度。 d、磁导率：μ=B/H，表征磁性介质的物理量，μ称为磁导率。 e、磁化率：从宏观上来看，物体在磁场中被磁化的程度与磁化场的磁场强度有关。 M=χ·H，χ称为单位体积磁化率。 f、剩余磁感应强度：将一个试样磁化至饱和，然后慢慢地减少H，则M也将减少，但M并不按照磁化曲线反方向进行，而是按另一条曲线改变，当H减少到零时，M=Mr或Br=4πMr。（Mr、Br分别为剩余磁化强度和剩余磁感应强度） g、磁滞消耗：磁滞回线所包围的面积表征磁化一周时所消耗的功，称为磁滞损耗Q（ J/m3） h、磁晶各向异性常数：磁化强度矢量沿不同晶轴方向的能量差代表磁晶各向异性能，用Ek表示。磁晶各向异性能是磁化矢量方向的函数。 i、饱和磁致伸缩系数：随着外磁场的增强，致磁体的磁化强度增强，这时|λ|也随之增大。当H=Hs时，磁化强度M达到饱和值，此时λ=λs，称为饱和磁致伸缩所致。 2、计算Gd3+和Cr3+的自由离子磁矩Gd3+的离子磁矩比Cr3+离子磁矩高的原因是什么 Gd3+有7个未成对电子,Cr3+ 3个未成对电子. 所以, Gd3+的离子磁矩为7μB, Cr3+的离子磁矩为3μB. 3、过渡族金属晶体中的原子（或离子）磁矩比它们各自的自由离子 磁矩低的原因是什么 4、试绘图说明抗磁性、顺磁性、铁磁性物质在外场B=0的磁行为。
尔雅课彭吉象艺术导论期 末考试答案 RUSER redacted on the night of December 17,2020
尔雅课期末考试答案《艺术导论》彭吉象 一、单选题（题数：50，共分） 1《兰亭集序》中的“之”字各不相同，其中一共有（）个之字（1分） A、10 B、20 C、30 D、40 我的答案：B 2以下摄影作品，出自布里格曼的是（）（1分） A、周恩来 B、奥黛丽赫本 C、爱恩斯坦 D、枯松的灵魂我的答案：D 3对于不同发展阶段的美国西部片，有反英雄主义的是（）（1分） A、早起西部片 B、成年西部片 C、心理西部片 D、史诗性的西部片我的答案：C 4将中国国画中的意境运用到油画中的大师是（）（1分） A、赵无极 B、丁绍光 C、贝聿铭 D、谭盾我的答案：A 5《掷铁饼者》的作者是（1分） A、米隆 B、菲迪亚斯 C、米开朗琪罗 D、达芬奇我的答案：A 6以下不属于悬疑片大师希区柯克的作品的是（）（1分） A、后窗 B、神经病患者 C、两杆大烟枪 D、三十九级台阶我的答案：C 7以下不属于生活舞蹈的是（）（1分） A、探戈 B、霹雳舞 C、体育舞蹈 D、现代舞我的答案：D 8中国第一图腾是（）（1分） A、龙 B、凤 C、蛇 D、象我的答案：A 9中国电影有三次高潮，第一次高潮是在（）（1分） A、20世纪三四十年代 B、20世纪五六十年代 C、20世纪七八十年代 D、20世纪八九十年代我的答案：A 10关于“典型”和“意境”说法正确的是（）（1分） A、典型重再现，意境重表现 B、典型重书写，意境重写实 C、典型重抒发艺术家内心世界，意境重描绘鲜明的人物形象 D、二者区别不大我的答案：A 11以下不属于动态艺术的是（）（1分） A、音乐 B、舞蹈 C、戏剧 D、绘画我的答案：D 12我国发现的最早的乐器距今约有（）年历史（1分） A、B、C、D、我的答案：D 13电视诞生于1936年11月2日的（）公司（1分） A、ABC B、FOX C、CNN D、BBC 我的答案：D 14在中国电视真正普及是在二十世纪（）年代（1分） A、60 B、70 C、80 D、90 我的答案：C 15《星球大战》影片类型是（）（1分） A、西部片 B、喜剧片 C、科幻片 D、悬疑片我的答案：C 16以下不属于中国传统艺术精神的是（）（1分） A、儒家美学 B、道家美学 C、禅宗美学 D、集体美学我的答案：D 17“17年中国电影”所指的时期是（）（1分） A、1932-1949年 B、1949-1966年 C、1966-1983年 D、1983-2000年我的答案：B 18以下作品被认为是开创印象派先河的是（）（1分） A、鲁本斯夫妇 B、夜巡 C、教皇英诺森十世肖像 D、饭前的祈祷我的答案：B
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 3 3.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()2D D D D D F N n N f E E E kT ==-+
2020超星艺术导论期末考试答案 1 文艺复兴第一位伟大的画家是()。（1.0分） A、达芬奇 B、乔托 C、拉斐尔 D、吉贝尔蒂 正确答案：B 2 日本设计发展的()阶段更多的关注欧洲设计经验,出现了一批对公司设计方面提出更高要求的企业。（1.0分） A、1945-1952恢复期 B、1953-1960年成长期 C、1961-1972年大发展时期 D、1972年后繁荣时期 正确答案：B 3 瑞尼·布里拍摄的集会中的切·格瓦拉是()革命运动的一位著名领袖。（1.0分） A、海地 B、古巴 C、黎巴嫩
正确答案：B 4 以下关于罗马艺术的特点,说法错误的是()。（1.0分） A、以极端写实的图画来叙述英雄业绩 B、和谐、优美和戏剧性的表现 C、逼真地描绘富有享乐色彩的世俗生活 D、在风格上表现出宏伟、壮丽、傲慢、崇高、冷峻正确答案：B 5 圣索菲亚教堂是()艺术的代表建筑。（1.0分） A、古希腊 B、日耳曼 C、罗马 D、拜占庭 正确答案：D 6 拍摄角度不包括()。（1.0分） A、背面结构 B、正面结构 C、反面结构
正确答案：C 7 以下不属于“世界三大芭蕾”的是()。（1.0分） A、?天鹅湖? B、?睡美人? C、?胡桃夹子? D、?吉赛尔? 正确答案：D 8 ()是成排密集排列的六角形格子纹饰,常见于战国秦汉时期的玉璧上。（1.0分） A、云雷纹 B、乳丁纹 C、蒲纹 D、谷纹 正确答案：C 9 ()艺术风格的特点是频繁使用纵向延伸的线条。（1.0分） A、古罗马 B、希腊 C、哥特式
正确答案：C 10 ?郭虚己墓志?是书法大家()的作品。（1.0分） A、柳公权 B、王羲之 C、颜真卿 D、欧阳询 正确答案：C 11 中国()的艺术以人物为主,讲究写实逼真。（1.0分） A、夏商周 B、春秋战国 C、汉代 D、南北朝 正确答案：C 12 南朝梁画家()是专绘寺院佛像的高手。（1.0分） A、顾恺之 B、陆探微
材料物理习题集 第一章 固体中电子能量结构和状态（量子力学基础） 1. 一电子通过5400V 电位差的电场，（1）计算它的德布罗意波长；（2）计算它的波数；（3） 计算它对Ni 晶体（111）面（面间距d =2.04×10-10 m ）的布拉格衍射角。（P5） 12 34 131 192 1111 o ' (2) 6.610 = (29.110 5400 1.610 ) =1.67102K 3.7610sin sin 2182h h p mE m d d λπ λ θλ λ θθ----=???????=?==?=解：（1）= （2）波数= （3）2 2. 有两种原子，基态电子壳层是这样填充的 ; ; s s s s s s s 226232 2 6 2 6 10 2 6 10 （1）1、22p 、33p （2）1、22p 、33p 3d 、44p 4d ，请分别写出n=3的所有电子的四个量 子数的可能组态。（非书上内容）
3. 如电子占据某一能级的几率是1/4，另一能级被占据的几率为3/4，分别计算两个能级 的能量比费米能级高出多少k T ？（P15） 1()exp[]1 1 ln[1] ()()1/4ln 3()3/4ln 3F F F F f E E E kT E E kT f E f E E E kT f E E E kT = -+?-=-=-=?=-=-?解：由将代入得将代入得 4. 已知Cu 的密度为8.5×103 kg/m 3 ，计算其E 0 F 。（P16） 2 2 03 23426 23 3 31 18(3/8)2(6.6310)8.510 =(3 6.0210/8)291063.5 =1.0910 6.83F h E n m J eV ππ---=????????=解： 由 5. 计算Na 在0K 时自由电子的平均动能。（Na 的摩尔质量M=22.99，.0ρ?33 =11310kg/m ） （P16）
材料物理性能思考题 第一章:材料电学性能 1如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？ 2经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性? 3自由电子近似下的量子导电理论如何看待自山电子的能量和运动行为？ 4根据自山电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k空间、等幅平面波和能级密度函数。 5自山电子近似下的等能面为什么是球面？倒易空间的倒易节点数与不含自旋的能态数是何关系？为什么自III电子的波矢量是一个倒易矢量？ 6自山电子在允许能级的分布遵循何种分布规律？何为费米面和费米能级？何为有效电子？价电子与有效电子有何关系？如何根据价电子浓度确定原子的费米半径？ 7自山电子的平均能量与温度有何种关系？温度如何影响费米能级？根据自山电子近似下的量子导电理论，试分析温度如何影响材料的导电性。 8自山电子近似下的量子导电理论与经典导电理论在欧姆定律的微观解释方面有何异同点？ 9何为能带理论？它与近自山电子近似和紧束缚近似下的量子导电理论有何关系？
10孤立原子相互靠近时，为什么会发生能级分裂和形成能带？禁带的形成规律是什么？何为材料的能带结构？ 11在布里渊区的界面附近，费米面和能级密度函数有何变化规律？哪些条件下会发生禁带重叠或禁带消失现象？试分析禁带的产生原因。 12在能带理论中，自山电子的能量和运动行为与自山电子近似下有何不同？ 13自山电子的能态或能量与其运动速度和加速度有何关系？何为电子的有效质量？ 其物理本质是什么？ 14试分析、阐述导体、半导体（本征、掺杂）和绝缘体的能带结构特点。 15能带论对欧姆定律的微观解释与自山电子近似下的量子导电理论有何异同点？16解释原胞、基矢、基元和布里渊区的含义 17试指岀影响材料导电性的内外因素和影响规律，并分析其原因。 18材料电阻的测试方法山哪儿种？各有何特点? 19简述用电阻法测绘固溶度曲线的原理和方法。
尔雅课期末考试答案《艺术导论》彭吉象 一、单选题（题数：50，共 50.0 分） 1《兰亭集序》中的“之”字各不相同，其中一共有（）个之字（1分） A、10 B、20 C、30 D、40 我的答案：B 2以下摄影作品，出自布里格曼的是（）（1分） A、周恩来 B、奥黛丽赫本 C、爱恩斯坦 D、枯松的灵魂我的答案：D 3对于不同发展阶段的美国西部片，有反英雄主义的是（）（1分） A、早起西部片 B、成年西部片 C、心理西部片 D、史诗性的西部片我的答案：C 4将中国国画中的意境运用到油画中的大师是（）（1分） A、赵无极 B、丁绍光 C、贝聿铭 D、谭盾我的答案：A 5《掷铁饼者》的作者是（1分） A、米隆 B、菲迪亚斯 C、米开朗琪罗 D、达芬奇我的答案：A 6以下不属于悬疑片大师希区柯克的作品的是（）（1分） A、后窗 B、神经病患者 C、两杆大烟枪 D、三十九级台阶我的答案：C 7以下不属于生活舞蹈的是（）（1分） A、探戈 B、霹雳舞 C、体育舞蹈 D、现代舞我的答案：D 8中国第一图腾是（）（1分） A、龙 B、凤 C、蛇 D、象我的答案：A 9中国电影有三次高潮，第一次高潮是在（）（1分） A、20世纪三四十年代 B、20世纪五六十年代 C、20世纪七八十年代 D、20世纪八九十年代我的答案：A 10关于“典型”和“意境”说法正确的是（）（1分） A、典型重再现，意境重表现 B、典型重书写，意境重写实 C、典型重抒发艺术家内心世界，意境重描绘鲜明的人物形象 D、二者区别不大我的答案：A
11以下不属于动态艺术的是（）（1分） A、音乐 B、舞蹈 C、戏剧 D、绘画我的答案：D 12我国发现的最早的乐器距今约有（）年历史（1分） A、2000.0 B、4000.0 C、5000.0 D、7000.0 我的答案：D 13电视诞生于1936年11月2日的（）公司（1分） A、ABC B、FOX C、CNN D、BBC 我的答案：D 14在中国电视真正普及是在二十世纪（）年代（1分） A、60 B、70 C、80 D、90 我的答案：C 15《星球大战》影片类型是（）（1分） A、西部片 B、喜剧片 C、科幻片 D、悬疑片我的答案：C 16以下不属于中国传统艺术精神的是（）（1分） A、儒家美学 B、道家美学 C、禅宗美学 D、集体美学我的答案：D 17“17年中国电影”所指的时期是（）（1分） A、1932-1949年 B、1949-1966年 C、1966-1983年 D、1983-2000年我的答案：B 18以下作品被认为是开创印象派先河的是（）（1分） A、鲁本斯夫妇 B、夜巡 C、教皇英诺森十世肖像 D、饭前的祈祷我的答案：B 19我国唯一产软玉的地方位于（）（1分） A、云南 B、新疆 C、江苏 D、浙江我的答案：B 20以下与艺术鉴赏力的培养和提高无关的是（）（1分） A、鉴赏优秀作品的实践 B、所处的环境氛围 C、一定的历史、文化知识 D、相应的生活经验与生活阅历我的答案：B 21以下不属于表情艺术特征的是（）（1分） A、抒情性与表现性 B、瞬间性和永固性 C、表演性与形象性 D、节奏性与韵律美