材料物理复习题
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期末复习题一、填空(20)1.一长30cm的圆杆,直径4mm,承受5000N的轴向拉力。
如直径拉成3.8 mm,且体积保持不变,在此拉力下名义应力值为,名义应变值为。
2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。
3.固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
4.格波间相互作用力愈强,也就是声子间碰撞几率愈大,相应的平均自由程愈小,热导率也就愈介电常数一致,虚部表示了电介质中能量损耗的大小。
.当磁化强度M为负值时,固体表现为抗磁性。
8.电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
9.无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。
10.广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。
•(1-m)2x。
11.设某一玻璃的光反射损失为m,如果连续透过x块平板玻璃,则透过部分应为 I12.对于中心穿透裂纹的大而薄的板,其几何形状因子。
13.设电介质中带电质点的电荷量q,在电场作用下极化后,正电荷与负电荷的位移矢量为l,则此偶极矩为 ql 。
14.裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。
15.Griffith微裂纹理论认为,断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断,而是裂纹扩展的结果。
16.考虑散热的影响,材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。
17.当温度不太高时,固体材料中的热导形式主要是声子热导。
18.在应力分量的表示方法中,应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向,第二个字母表示应力作用的方向。
19.电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。
20.原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。
而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。
21. 按照格里菲斯微裂纹理论,材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量,而是决定于裂纹的大小,即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。
22.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大,产生很大的内应力,使坯体产生微裂纹。
期末复习题一、填空(20)1.一长30cm的圆杆,直径4mm,承受5000N的轴向拉力。
如直径拉成3.8 mm,且体积保持不变,在此拉力下名义应力值为,名义应变值为。
2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。
3.固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
4.格波间相互作用力愈强,也就是声子间碰撞几率愈大,相应的平均自由程愈小,热导率也就愈介电常数一致,虚部表示了电介质中能量损耗的大小。
.当磁化强度M为负值时,固体表现为抗磁性。
8.电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
9.无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。
10.广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。
•(1-m)2x。
11.设某一玻璃的光反射损失为m,如果连续透过x块平板玻璃,则透过部分应为 I12.对于中心穿透裂纹的大而薄的板,其几何形状因子。
13.设电介质中带电质点的电荷量q,在电场作用下极化后,正电荷与负电荷的位移矢量为l,则此偶极矩为 ql 。
14.裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。
15.Griffith微裂纹理论认为,断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断,而是裂纹扩展的结果。
16.考虑散热的影响,材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。
17.当温度不太高时,固体材料中的热导形式主要是声子热导。
18.在应力分量的表示方法中,应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向,第二个字母表示应力作用的方向。
19.电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。
20.原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。
而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。
21. 按照格里菲斯微裂纹理论,材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量,而是决定于裂纹的大小,即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。
22.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大,产生很大的内应力,使坯体产生微裂纹。
材料物理复习题1.电导率:电阻率的倒数定义为电导率ζ,即:ζ=1/ρ。
2.离子电导:在离子晶体中,由于热缺陷或杂质的引入而形成的缺陷,在电场作用下,脱离格点的填隙离子或空格点的正、负离子才能够在电场的作用下做定向移动,参与导电过程。
载流子是材料本身的本征离子或杂质离子及其空格子。
电子电导:主要是由杂质本身以及有杂质形成的各种缺陷,特别是俘获了电子或空穴的各种缺陷在电场的作用下发生电离造成的。
3.霍尔效应:霍尔效应的产生是由于电子在磁场作用下,产生横向移动的结果,由于离子的质量比电子的大的多,磁场的作用力不足以使它产生横向位移,因此纯离子电导不呈现霍尔效应。
4.本征电导:源于晶体中,运动的正负离子自身随热运动而离开晶格形成热缺陷或晶体受热激发而产生可动电子和空穴,并且在电场作用下,热缺陷或激发的电子和空穴能定向移动及电离,从而参与导电的过程。
两种载流子的浓度相等,电导率与温度有关。
非本征电导(杂质电导):是通过引入外来杂质而产生缺陷(填隙离子或空格点的正负离子)或可动的电子、空穴在电场作用下参与导电的过程。
两种载流子的浓度不等,电导率取决于杂质数量。
5.压电效应:在机械应力的作用下介质发生极化,形成晶体表面电荷的效应。
正压电效应:某些电解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,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态的现象。
逆压电效应:当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。
相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失的现象。
6.P型半导体:四价的本征半导体,掺入少量三价的杂质元素,形成空穴半导体,称P型半导体。
n型半导体:四价的本征半导体,掺入少量五价的杂质元素,形成电子半导体,称n型半导体。
7.超导体:随着温度的降低,电阻率会逐渐降低。
有些材料在冷却到某一低温Tc时,材料的电阻变为零,电流可以在材料中无限的流动,材料呈现超导状态,称此材料为超导体。
材料物理复习题一、名词解释晶带轴:同一晶带中所有晶面与其他面的交线互相平行,其中通过坐标原点的那条平行直线称为晶带轴。
致密度:致密度是指晶胞中原子本身所占的体积百分数,即晶胞中所包含的原子体积与晶胞体积的比值。
配位数:配位数(coordination number)是中心离子的重要特征。
直接同中心离子(或原子)配位的原子数目叫中心离子(或原子)的配位数。
相:相(phase)是系统中结构相同、成分和性能均一,并以界面相互分开的组成部分固溶体:固溶体指的是矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换,而不改变整个晶体的结构及对称性等。
中间相:两组元A和B组成合金时,除了可形成以A为基体或以B为基体的固溶体外(端际固溶体)外,还可能形成晶体结构与A,B两组元均不相同的新相。
柏氏矢量:柏氏矢量(Burgers vector)是描述位错实质的重要物理量。
反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。
刃位错:刃型位错有一个额外的半原子面。
一般把多出的半原子面在滑移面上边的称为正刃型位错,记为“┻”;而把多出在下边的称为负刃型位错,记为“┳”。
其实这种正、负之分只具相对意义而无本质的区别。
螺位错:一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移,原子平面沿着一根轴线盘旋上升,每绕轴线一周,原子面上升一个晶面间距。
在中央轴线处即为一螺型位错。
肖克莱不全位错:面心立方晶体中,柏氏矢量为1/6<112>的不全位错。
弗拉克不全位错:面心立方晶体中,伯格斯矢量为1/3<111>的纯刃形不全位错。
肖脱基空位:晶体结构中的一种因原子或离子离开原来所在的格点位置而形成的空位式的点缺陷。
弗兰克尔空位:当晶体中的原子由于热涨落而从格点跳到间隙位置时,即产生一个空位和与其邻近的一个间隙原子,这样的一对缺陷--空位和间隙原子,就称为弗兰克尔缺陷。
反应扩散:通过扩散使固溶体内的溶质组元超过固溶极限而不断形成新相的扩散过程,称为反应扩散或相变扩散。
材料物理性能考试重点、复习题1.格波:在晶格中存在着角频率为ω的平面波,是晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波,或某一个原子在平衡附近的振动以波的形式在晶体中传播形成的波2.色散关系:频率和波矢的关系3.声子:晶格振动中的独立简谐振子的能量量子4.热容:是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量,其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。
5.两个关于晶体热容的经验定律:一是元素的热容定律----杜隆-珀替定律:恒压下元素的原子热容为25J/(K*mol);另一个是化合物的热容定律-----奈曼-柯普定律:化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
6.热膨胀:物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀7.固体材料热膨胀机理:材料的热膨胀是由于原子间距增大的结果,而原子间距是指晶格结点上原子振动的平衡位置间的距离。
材料温度一定时,原子虽然振动,但它平衡位置保持不变,材料就不会因温度升高而发生膨胀;而温度升高时,会导致原子间距增大。
8.温度对热导率的影响:在温度不太高时,材料中主要以声子热导为主,决定热导率的因素有材料的热容C、声子的平均速度V和声子的平均自由程L,其中v 通常可以看作常数,只有在温度较高时,介质的弹性模量下降导致V减小。
材料声子热容C在低温下与温度T3成正比。
声子平均自由程V随温度的变化类似于气体分子运动中的情况,随温度升高而降低。
实验表明在低温下L值的变化不大,其上限为晶粒的线度,下限为晶格间距。
在极低温度时,声子平均自由程接近或达到其上限值—晶粒的直径;声子的热容C则与T3成正比;在此范围内光子热导可以忽略不计,因此晶体的热导率与温度的三次方成正比例关系。
在较低温度时,声子的平均自由程L随温度升高而减小,声子的热容C 仍与T3成正比,光子热导仍然极小,可以忽略不计,此时与L相比C对声子热导率的影响更大,因此在此范围内热导率仍然随温度升高而增大,但变化率减小。
名词解释1。
磁晶的各向异性:单晶体的磁性各向异性2。
自发磁化:铁磁性材料在没有外加H时,原子磁矩趋于同向排列,而发生的磁化3。
磁畴:铁磁质自发磁化成的若干个小区域4、第一类超导体:大多数纯金属超导体,在超导态下磁通从超导体中全部逐出,具有完全的迈斯纳效应(完全的抗磁性)。
5。
压电体:当挤压或拉伸时,两端能产生不同的电荷的晶体6、马基申定律:ρ=ρ(T)+ρ残7.铁电畴:铁电体中自发极化方向相同的区域8。
自发极化:在一定温度范围内、单位晶胞内正负电荷中心不重合,形成偶极矩,呈现象极性。
这种在无外电场作用下存在的极化现象称为自发极化9.激子:空穴带正电,电子带负电,它们之间的库仑吸引互作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起,这样形成的复合体称为激子。
10。
激光:11。
磁致伸缩材料:具有磁致伸缩特性的材料。
磁性伸缩铁磁体在磁场中磁化时,其尺寸或体积发生变化的现象.12。
剩余磁感性强度:当对磁体施加完一个磁场以后,产生磁通密度。
但是把磁场去掉以后,磁通密度并不会减小到0,出现剩余磁场,此为剩余磁通密度。
13.磁弹性能:当铁磁体存在应力时,磁致伸缩要与应力相互作用,与此有关的能量14、反铁电体:在一定温度范围内相邻离子联线上的偶极子呈反平行排列,宏观上自发极化强度为零,无电滞回线的材料,称为反铁电体。
15、铁电畴:在一个小区域内,各晶胞的自发极化方向都相同,这个小区域称为铁电畴16、电介质的击穿:一般外电场不太强时,电介质只被极化,不影响其绝缘性能.当其处在很强的外电场中时,电介质分子的正负电荷中心被拉开,甚至脱离约束而成为自由电荷,电介质变为导电材料.当施加在电介质上的电压增大到一定值时,使电介质失去绝缘性的现象称为击穿17、第二类超导体:铌、钒及其合金中,允许部分磁通透入,仍保留超导电性.存在两个临界磁场,较低的Hc1和较高的Hc2.18、热释电体:对于具有自发式极化的晶体,当晶体受热或受冷后,由于ΔT而导致自发式极化强度变化(ΔPS),从而在晶体的一定方向上产生表面极化电荷的现象称为“热释电效应”.具有热释电效应的材料称为热释电体。
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。
材料物理复习题一、名词解释晶带轴:同一晶带中所有晶面与其他面的交线互相平行,其中通过坐标原点的那条平行直线称为晶带轴。
致密度:致密度是指晶胞中原子本身所占的体积百分数,即晶胞中所包含的原子体积与晶胞体积的比值。
配位数:配位数(coordination number)是中心离子的重要特征。
直接同中心离子(或原子)配位的原子数目叫中心离子(或原子)的配位数。
相:相(phase)是系统中构造一样、成分和性能均一,并以界面相互分开的组成局部固溶体:固溶体指的是矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换,而不改变整个晶体的构造及对称性等。
中间相:两组元A和B组成合金时,除了可形成以A为基体或以B为基体的固溶体外(端际固溶体)外,还可能形成晶体构造与A,B两组元均不一样的新相。
柏氏矢量:柏氏矢量(Burgers vector)是描述位错实质的重要物理量。
反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。
刃位错:刃型位错有一个额外的半原子面。
一般把多出的半原子面在滑移面上边的称为正刃型位错,记为“┻〞;而把多出在下边的称为负刃型位错,记为“┳〞。
其实这种正、负之分只具相对意义而无本质的区别。
螺位错:一个晶体的某一局部相对于其余局部发生滑移,原子平面沿着一根轴线盘旋上升,每绕轴线一周,原子面上升一个晶面间距。
在中央轴线处即为一螺型位错。
肖克莱不全位错:面心立方晶体中,柏氏矢量为1/6<112>的不全位错。
弗拉克不全位错:面心立方晶体中,伯格斯矢量为1/3<111>的纯刃形不全位错。
肖脱基空位:晶体构造中的一种因原子或离子离开原来所在的格点位置而形成的空位式的点缺陷。
弗兰克尔空位:当晶体中的原子由于热涨落而从格点跳到间隙位置时,即产生一个空位和与其邻近的一个间隙原子,这样的一对缺陷--空位和间隙原子,就称为弗兰克尔缺陷。
反响扩散:通过扩散使固溶体内的溶质组元超过固溶极限而不断形成新相的扩散过程,称为反响扩散或相变扩散。
此为复习题,只能作为参考,如需高分,同志仍需努力一.概念题:1晶体的结合力类型离子键、共价键、金属键、极化键2表面结构中的奇异面和临位面奇异面:晶面法线方向和极图的奇异取向吻合,相当于表面能系数最低的面,通常是密排的低指数面。
在低温下这类固汽表面再原子尺度上是光滑的。
邻位面:取向上和奇异面只有小角度的偏离。
从能量考虑,这一类的面将为平台-台阶式的表面,平台的取向和奇异面的一致。
在低温下这类固汽表面在原子尺度上是准光滑的。
3金属的内耗通过周期应力、应变(振动),甚至在与外界完全隔离的条件下,它的机械能也会转变为热能,能耗在材料内部,使振动衰减和停止,这种能量损耗和振动衰减现象称为内耗。
4极化机制分子的极化机制有三种:电子云位移极化:由于电场的作用,构成它的原子、离子中的电子云将发生畸变,使电子云与原子核发生相对位移,在电场和恢复力的作用下,原子具有了一定的电偶极矩,这种电极化常被称为电子的位移极化P e。
离子位移极化:在离子晶体和玻璃等无机电解质中,正、负离子处于平衡状态,其偶极矩的矢量和为零。
但这些离子,在电场作用下,除了离子内部产生电子位移计划外,离子本身将发生可逆的弹性位移。
正离子沿电场方向移动,负离子沿反电场方向移动,正、负离子发生相对位移,形成感应偶极矩,这就是离子位移极化。
固有偶极子取向极化:分子具有固有电矩,而在外电场作用下,电矩的转向所发生的电极化称为转向极化P d。
空间电荷(其它极化机构)5压电性,热释电性,铁电性压电效应:对于不存在对称中心的异极晶体,加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外,同时,还将改变晶体的极化状态,在晶体内部建立电场,这种由于机械力的作用而使介质发生极化的现象称为正压电效应。
反之,如果把外电场加在这种晶体上,改变其极化状态,晶体的形状也将发生变化,这就是逆压电效应。
二者统称为压电效应。
热释电性:当晶体的温度T均匀变化时,晶体的自发极化强度矢量P i也随之发生变化。
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。
一、单选题1、新相与母相之间一定存在的差异是()。
A、晶态结构B、化学成分C、化学成分和晶态结构D、晶态结构或化学成分答案:A2、马氏体的命名是因()科学家,Martens以其名字命名的。
A、德国B、英国C、俄罗斯D、美国答案:A3、下列情况中,哪个不是二级相变的特点?()A、有相变潜热B、一阶偏导相等C、有热容突变D、二阶偏导不相等答案:A4、下列性质不是金属玻璃特性的是()。
A、高电阻B、高韧性C、高硬度D、优良磁性能答案:B5、下列情况中,哪个不是一级相变的特点?()A、化学位相同B、一阶偏导不相等C、有热容突变D、有相变潜热答案:C6、下列不是马氏体转变特点的是()。
A、切变共格B、表面浮凸C、扩散D、可逆性答案:C7、马氏体按下列哪种方式转变时,不能与母相保持共格关系。
()A、变温生核,恒温瞬时长大B、变温生核,变温长大C、等温马氏体D、以上都可以答案:A8、形变诱导马氏体相变是指在()时进行塑性变形,即可诱发马氏体相变。
A、M s以上B、M s以下C、M f以上D、M f以下答案:A9、下贝氏体的典型形貌是()。
A、针状B、羽状C、盘状D、球状答案:A10、在恒压条件下,自由度计算公式为()?A、f=c-p+2B、f=c-p+1C、f=c-pD、f=c-p-1答案:B二、判断题1、共析转变是指由一个固相同时生成两个新相的相变过程。
()答案:对2、新相生成时,若扩散速率小于相变速率则不能生成平衡相。
()答案:错3、马氏体相变的典型特点是切变共格与表面浮凸。
()答案:对4、马氏体相变阻力很大,需要较大的过冷度才能进行。
()答案:对5、新相生成时一定伴随原子扩散。
()答案:错6、缺陷处能量较高,可以为相变提供驱动力,有利于新相的生成与长大。
()答案:对7、两相界面如果为共格相界时,新相更容易形成球状晶粒。
()答案:错三、名词解释1、扩散系数:答案:指当浓度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的气体量。
材料物理性能习题与解答材料的热学性能2-1 计算室温(298K )及高温(1273K)时莫来石瓷的摩尔热容值,并请和按杜龙-伯蒂规律计算的结果比较。
(1) 当T=298K ,Cp=a+bT+cT —2=87。
55+14.96*10-3*298—26.68*105/2982=87.55+4.46-30。
04=61.97 *4。
18J/mol.K(2) 当T=1273K,Cp=a+bT+cT -2=87。
55+14.96*10-3*1293—26.68*105/12732=87.55+19。
34-1。
65=105.24*4。
18J/mol 。
K=438.9 J/mol 。
K据杜隆—珀替定律:(3Al 2O 3.2SiO 4)Cp=21*24。
94=523。
74 J/mol.K2—2 康宁1723玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数:λ=0.021J/(cm.s.℃); α=4。
6*10-6/℃;σp=7.0Kg/mm 2.E=6700Kg/mm 2,μ=0.25。
求第一及第二热冲击断裂抵抗因子。
第一冲击断裂抵抗因子:E R f αμσ)1(-= =66610*8.9*6700*10*6.475.0*10*8.9*7-=170℃ 第二冲击断裂抵抗因子:E R f αμλσ)1(-='=170*0.021=3.57 J/(cm 。
s)2-6 NaCl 和KCl 具有相同的晶体结构,它们在低温下的Debye 温度θD 分别为310K 和230K ,KCl 在5K 的定容摩尔热容为3。
8*10-2J/(K 。
mol ),试计算NaCl 在5K 和KCl 在2K 的定容摩尔热容。
2-7 证明固体材料的热膨胀系数不因为含均匀分散的气孔而改变.3 材料的光学性能3—1.一入射光以较小的入射角i 和折射角r 通过一透明明玻璃板,若玻璃对光的衰减可忽略不计,试证明明透过后的光强为(1-m)2解:ri n sin sin 21=W = W’ + W'’ m WW W W m n n W W -=-=∴=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=1'1"11'22121其折射光又从玻璃与空气的另一界面射入空气则()21'"1"'"m W W m W W -=∴-= 3-2 光通过一块厚度为1mm 的透明Al 2O 3板后强度降低了15%,试计算其吸收和散射系数的总和。
材料物理考试试题
第一部分:选择题
1. 下列哪种材料具有最好的导热性能?
A. 陶瓷
B. 塑料
C. 金属
D. 纤维素
2. 以下哪种材料属于导电性能最差的?
A. 铝
B. 铜
C. 木材
D. 锑
3. 在材料物理中,杨氏模量是用来衡量材料的哪种性质?
A. 导热性
B. 弹性
C. 导电性
D. 光学性
4. 哪种材料能够最有效地隔离声音?
A. 金属
B. 塑料
C. 窗户玻璃
D. 泡沫塑料
5. 哪种材料适合用来制作高强度的结构件?
A. 纸张
B. 玻璃
C. 钢铁
D. 聚乙烯
第二部分:填空题
6. 金属的熔点通常比陶瓷________。
(填一种材料)
7. 聚合物的耐磨性较________。
(填一种材料)
8. 塑料的弹性模量较________。
(填一种材料)
9. 陶瓷的导热性常常比________差。
(填一种材料)
10. 纤维素通常被用作________材料。
(填一种材料)第三部分:简答题
11. 解释一下杨氏模量的概念以及它在材料物理中的作用。
12. 请列举三种常见材料的优缺点,并举例说明其具体应用场景。
13. 为什么金属材料可以导电导热?请简要解释其原因。
14. 什么是断裂韧性?请说明断裂韧性和强度的区别。
15. 请简要介绍一种新型材料,并说明其在未来的应用前景。
以上就是材料物理考试试题的所有内容,请同学们按要求认真作答。
祝大家考试顺利!。
名词解释:1. 应力:材料单位面积上所受的附加内力,其值等于单位面积上所受的外力。
б=F/A P62. 应变:用来表征材料受力是内部个质点之间的相对位移。
P73. 塑性形变:是指在超过材料的屈服应力作用下产生形变,外应力移去后不能恢复的形变。
P164.滞弹性:在弹性范围内,应变落后于应力的行为称为滞弹性(弹性模量依赖时间的现象。
) P225,.蠕变:是在恒定的应力σ作用下材料的应变随时间而逐渐增大的现象。
P266.热容:材料温度每升高1K时所需要的热量称为材料的热容 P647.弛豫:原子核从激发的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。
P258.延展性:材料经受塑性形变而不破坏的能力叫延展性 P169.双折射:当光束通过各异性介质表面时,折射光会分成两束沿着不同方向传播,这种由一束入射光折射后分成两束光的现象称为双折射。
P10710.色散:材料的折射率随入射光的波长而变化的现象称为光的色散 P10911.全反射:指光由光密介质射到光疏介质的界面时,全部被反射回原介质内的现象。
12.散射:光通过气体、液体、固体等介质时,遇到烟尘、为零或结构成分不均匀的微小区域,都有一部分能量偏离原来的传播方向而向四面八方弥散开来的现象13. 折射:光从一种透明介质射入另一种透明介质时,传播方向一般会发生变化,这种现象叫光的折射填空题:1. .固体材料热容的两个经验规律答:①杜隆—珀替定律——元素的热容定律:恒压下元素的原子热容等于25J/(K·mol)②柯普定律——化合物热容定律:化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
2. 抗热震性(热稳定性)的两种类型:抗热震断裂性和抗热震损伤性3. 塑性形变的两种形式:滑移和孪晶 P174. 晶体的滑动总是发生在主要晶面和主要晶相上 P175.位错也是一种缺陷实际晶体的滑移是位错运动的结构 P196.位错在垂直滑移面上的运动称为位错的攀移运动 P287.蠕变的三种理论:位错蠕变理论、扩散蠕变理论、晶界蠕变理论 P288. 无机材料弹性模量的因素:1.原子结构的影响2温度的影响3.相变的影响。
大一材料物理试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料的热膨胀系数是指在一定温度范围内,单位长度的材料在温度变化1摄氏度时的相对变化量。
下列材料中,热膨胀系数最大的是()。
A. 钢B. 铜C. 铝D. 玻璃2. 根据材料的导电性能,材料可以分为导体、半导体和绝缘体。
下列材料中,属于半导体的是()。
A. 银B. 硅C. 橡胶D. 石墨3. 材料的硬度是指材料抵抗外力作用下产生塑性变形的能力。
下列材料中,硬度最高的是()。
A. 木材B. 塑料C. 陶瓷D. 橡胶4. 材料的断裂韧性是指材料在受到外力作用下,抵抗裂纹扩展的能力。
下列材料中,断裂韧性最大的是()。
A. 玻璃B. 橡胶C. 陶瓷D. 钢5. 材料的疲劳是指材料在循环加载作用下,经过一定次数的应力循环后发生断裂的现象。
下列材料中,疲劳寿命最长的是()。
A. 钢B. 铜C. 铝D. 钛合金6. 材料的蠕变是指材料在恒定应力作用下,随时间发生塑性变形的现象。
下列材料中,蠕变速率最小的是()。
A. 钢B. 铜C. 铝D. 钛合金7. 材料的弹性是指材料在外力作用下发生形变,外力去除后能够恢复原状的能力。
下列材料中,弹性模量最大的是()。
A. 木材B. 塑料C. 陶瓷D. 钢8. 材料的塑性是指材料在外力作用下发生形变,外力去除后不能恢复原状的能力。
下列材料中,塑性最好的是()。
A. 玻璃B. 橡胶C. 陶瓷D. 钢9. 材料的导热性是指材料传导热量的能力。
下列材料中,导热性最好的是()。
A. 木材B. 铜C. 橡胶D. 陶瓷10. 材料的热导率是指单位时间内,单位面积的材料在单位温差下传导的热量。
下列材料中,热导率最大的是()。
A. 木材B. 铜C. 橡胶D. 陶瓷二、填空题(每题2分,共20分)1. 材料的弹性模量是指材料在弹性范围内,应力与应变的比值,其单位为_________。
2. 材料的屈服强度是指材料在受到外力作用下,从弹性变形转变为塑性变形时的应力值,其单位为_________。
材料物理导论试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料的导电性主要取决于材料中的:A. 电子浓度B. 电子迁移率C. 电子浓度和电子迁移率D. 电子的热运动答案:C2. 半导体材料的导电性与温度的关系是:A. 随温度升高而降低B. 随温度升高而升高C. 与温度无关D. 先升高后降低答案:B3. 以下哪种材料不属于超导材料?A. 铜B. 铝C. 铅D. 铌答案:A4. 材料的弹性模量反映了材料的:A. 塑性B. 韧性C. 硬度D. 弹性答案:D5. 在材料科学中,晶格常数是指:A. 晶格中原子间的平均距离B. 晶格中原子的数目C. 晶格中原子的体积D. 晶格中原子的质量答案:A6. 以下哪种材料的热膨胀系数最大?A. 钢B. 铝C. 铜D. 玻璃答案:D7. 材料的断裂韧性是指:A. 材料抵抗塑性变形的能力B. 材料抵抗断裂的能力C. 材料的硬度D. 材料的韧性答案:B8. 以下哪种材料的导热性最好?A. 陶瓷B. 塑料C. 金属D. 木材答案:C9. 材料的疲劳寿命主要取决于:A. 材料的强度B. 材料的硬度C. 材料的韧性D. 材料的疲劳极限答案:D10. 以下哪种材料的磁导率最高?A. 铁B. 铜C. 铝D. 不锈钢答案:A二、填空题(每空1分,共20分)1. 材料的______性是指材料在受到外力作用时,能够恢复到原来形状的能力。
答案:弹性2. 材料的______性是指材料在受到外力作用时,能够抵抗断裂的能力。
答案:断裂韧性3. 材料的______性是指材料在受到外力作用时,能够抵抗永久变形的能力。
答案:塑性4. 材料的______性是指材料在受到外力作用时,能够抵抗划痕的能力。
答案:硬度5. 材料的______性是指材料在受到外力作用时,能够吸收能量而不断裂的能力。
答案:韧性6. 材料的______性是指材料在受到温度变化时,能够抵抗体积变化的能力。
答案:热膨胀系数7. 材料的______性是指材料在受到热能作用时,能够传递热量的能力。
《材料物理科学》课程复习题1简述材料的分类和新材料的特点、要求和发展方向。
工程上分:金属材料,无机非金属材料,有机高分子材料及复合材料按状态分:单晶,多晶,非晶,准晶和液晶按化学角度分:无机材料与有机材料按应用分:信息材料,能源材料,生物材料,建筑材料,航空航天材料等按用途分:结构材料和功能材料商品化程度分:传统材料和先进材料新材料的特点要求:结构和性能相结合,智能化,减少污染,可再生性,节省能源,长寿命新材料发展方向(讲义4-5页)纳米材料,先进多相复合材料,高温超导材料,智能材料,生物医学材料2简述材料的成分结构和性能的关系。
(不全)材料的性质取决于材料的结构。
材料的结构,是指材料的组元及其排列和运动方式。
它包括形貌,化学成分,相组成,晶体结构和缺陷等内涵3简述计算机模拟在材料物理学科中的作用。
计算机模拟是一种根据实际体系设计,在计算机上进行的模型实验。
通常将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较。
可以检验出模型的准确性,也可以检验由模型导出的解析理论所作的近似是否成功。
此外,在模型上获得的微观信息,常常比在实际体系上所作的实验更为详细。
往往是在通常实验条件下很难获得的信息。
此外,计算机模拟对于理论的发展也有重要的意义,它能为现实模型和实验中无法实现的探索模型作详细的预测,并提供方法。
如材料在极端压力或高温下经历相变的四维体系等计算机模拟由于有计算机图形学的帮助,不但能使模拟易于观察和易于理解,而且可进一步与计算机技术中刚开创的虚拟现实的新领域相结合。
在虚拟现实中,计算机模拟的不结果不仅可用计算机图形学表达,而且也能用五官来感受。
用计算机辅助设计和模拟的专家系统进行材料设计,可以摆脱实验先行的研究方法,用较少的实验,较短的研制过程,就能获得较为理想的材料。
材料科学走计算机辅助设计和计算机模拟之路,从理论和实际两个方面向人们提供了材料研究由必然到自由的可能。
4简述材料物理中各种键合的特点。
5魏德曼--弗朗兹定律说明了什么?K/σ=3(k/e)2T式中k是玻尔兹曼常数, e是电子电荷,T是温度;解释了金属的高电导(σ)和热导(K)特性;也解释了金属的光学特性。
名词解释1.磁晶的各向异性:单晶体的磁性各向异性2.自发磁化:铁磁性材料在没有外加H时,原子磁矩趋于同向排列,而发生的磁化3.磁畴:铁磁质自发磁化成的若干个小区域4、第一类超导体:大多数纯金属超导体,在超导态下磁通从超导体中全部逐出,具有完全的迈斯纳效应(完全的抗磁性)。
5.压电体:当挤压或拉伸时,两端能产生不同的电荷的晶体6、马基申定律:ρ=ρ(T)+ρ残7.铁电畴:铁电体中自发极化方向相同的区域8.自发极化:在一定温度范围内、单位晶胞内正负电荷中心不重合,形成偶极矩,呈现象极性。
这种在无外电场作用下存在的极化现象称为自发极化9.激子:空穴带正电,电子带负电,它们之间的库仑吸引互作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起,这样形成的复合体称为激子。
10.激光:11.磁致伸缩材料:具有磁致伸缩特性的材料。
磁性伸缩铁磁体在磁场中磁化时,其尺寸或体积发生变化的现象。
12.剩余磁感性强度:当对磁体施加完一个磁场以后,产生磁通密度。
但是把磁场去掉以后,磁通密度并不会减小到0,出现剩余磁场,此为剩余磁通密度。
13.磁弹性能:当铁磁体存在应力时,磁致伸缩要与应力相互作用,与此有关的能量14、反铁电体:在一定温度范围内相邻离子联线上的偶极子呈反平行排列,宏观上自发极化强度为零,无电滞回线的材料,称为反铁电体。
15、铁电畴:在一个小区域内,各晶胞的自发极化方向都相同,这个小区域称为铁电畴16、电介质的击穿:一般外电场不太强时,电介质只被极化,不影响其绝缘性能。
当其处在很强的外电场中时,电介质分子的正负电荷中心被拉开,甚至脱离约束而成为自由电荷,电介质变为导电材料。
当施加在电介质上的电压增大到一定值时,使电介质失去绝缘性的现象称为击穿17、第二类超导体:铌、钒及其合金中,允许部分磁通透入,仍保留超导电性。
存在两个临界磁场,较低的Hc1和较高的Hc2。
18、热释电体:对于具有自发式极化的晶体,当晶体受热或受冷后,由于ΔT而导致自发式极化强度变化(ΔPS ),从而在晶体的一定方向上产生表面极化电荷的现象称为“热释电效应”。
具有热释电效应的材料称为热释电体。
20、本征半导体:在纯净无缺陷的半导体单晶中,参加导电的电子和空穴浓度相等,这种半导体称为本征半导体。
21.非本征半导体:当向半导体中添加受主或施主物质(称为掺杂物),通过施主型杂质解离向导带注入电子或受主型杂质俘获价带电子产生了自由载流子,使本征半导体产生额外的电导,成为非本征半导体。
22.杂质半导体:23.畴壁:两畴之间的界壁称为畴壁。
24.退磁能:铁磁体与自身退磁场的相互作用能 25、几何尺寸效应:当导电电子的自由程同试样尺寸是同一数量级时,将产生显著的“尺寸效应”,电阻率随试样尺寸减小而显著增大。
26.电学各向异性:材料的各向异性是指在相同的外部条件(如温度、压力、场等)下,材料的电性能沿不同的方向存在差异的性质。
27.启亮电压:发光阈值电压定义为发光亮度为 1 cd/m2时器件所加的电压,又称为启亮电压(Turn-on voltage )。
28、磁畴结构:磁畴的形状、尺寸、畴壁的类型与厚度总称为磁畴结构29、电光效应:所谓电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性,物质的折射率因外加电场而发生变化的现象30、移峰效应:在铁电体中引入某种添加物生成固溶体,改变原来的晶胞参数和离子间的相互联系,使居里点向低温或高温方向移动,这就是“移峰效应”简述及综合阐述题1、简述磁滞回线中Ms 、Mr 、Hc 、Hm 、u 五物理量的名称及物理意义 2d 01E NM 2=μ答:Ms 为饱和磁化强度,Mr 为剩余磁化强度,Hc 为磁矫顽力,Hm 为 u 为磁导率2、超导体的两个基本特征和三个重要指标是什么?答:特征:1)完全导电性;2)完全抗磁性(迈斯纳效应)指标:1)临界转变温度Tc ;2)临界磁场强度Hc ;3)临界电流密度Jc3.正常情况下,为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低 答:本征载流子的浓度表达式 本征载流子的电阻率由以上两个式子可知,电阻率以温度成反比,当温度升高本征载流子的浓度升高,而电阻率降低。
4.请基于磁化率大小给物质磁性分类,并说明各类物质磁化难易程度 答:抗磁体、顺磁体、反铁磁体、体磁体、亚铁磁体的磁化率数量级大约分别在10-6、10-3~10-6、很小的一个正数、10~106、10-3~10 。
5、简述硼掺杂Si 的导电机制答:3价元素形成的空位能级非常靠近价带顶的能量,在价电子共有化运动中,相邻的原子上的价电子就很容易来填补这个空位(较跃迁至禁带以上的空带容易的多),从而产生一个空穴。
5、简述电滞回线的Ps 、Pr 、Ec 的名称和物理意义,以及电滞回线包围的面积所表示的物理意义答:Ps 为饱和极化强度、Pr 为剩余极化强度、Ec 矫顽电场强度,电滞回线包围的面积所表示该材料的储能密度。
6、铁氧体的间接交换作用原理(请画出准确的交换示意图)答:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==kT E T K p n g i i 2exp 231()p n i p i n i i qn qn qn j μμεμεμεερ+=+==17、简述介质损耗的几种形式及造成这几种损耗的原因答: 1.电导(或漏导)损耗:实际使用的电介质都不是理想的绝缘体,都或多或少地存在一些弱联系带电离子或空穴,在E 作用下产生漏导电流,发热,产生损耗。
2.极化损耗:如松弛极化造成损耗较大。
一方面:极化过程中离子要在E 作用下克服热运动消耗能量,引起损耗。
另一方面:松弛极化建立时间较长,极化跟不上外E的变化(特别是交流频率较高时),所造成的电矩往往滞后于E,即E达最大时,极化引起的极化电荷未达最大,当E开始减小时,极化仍继续增至最大值后才开始减小,当E为0时,极化尚未完全消除,当外E反向时,极板上遗留的部分电荷中和了电源对极板充电的部分电荷,并以热的形式散发,产生损耗。
3.电离损耗:又称游离损耗,是气体引起的,含气孔的固体电介质,外E 大于气体电离所需的E时,气体发生电离吸收能量,造成损耗8、超导态为什么会出现完全抗磁性呢?答:这是由于外磁场在试样表面感应产生一个感应电流,此电流由于所经路径电阻为0,故它所产生的附加磁场总是与外磁场大小相等,方向相反,因而使超导体内的合成磁场为零。
由于此感应电流能将外磁场从超导体内挤出,故称抗磁感应电流,又因其能起着屏蔽磁场的作用,又称屏蔽电流。
9、金属经塑性形变电阻率增大的原因答:冷加工使晶体点阵发生畸变和缺陷,从而增加了电子散射的几率。
同时冷加工也会引起金属原子间结合键的变化,导致原子间距的改变10、LED工作原理答:LED的全称Light Emitting Diode,即发光二极管,是一种半导体固体发光器件,它是利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上电压,半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。
11、要获得一束高能激光,请问如何实现答:首先必须配备功率高的激光源;其次要满足激光产生的三个基本条件:1.实现粒子数反转分布。
使处于低能级的电子数大于高能级的电子数2.要有泵浦源。
从外界输入能量(如光照,放电等) ,把低能级上的原子激发到高能级上去3.要有光学谐振腔。
光在粒子数反转的工作物质中往返传播,使谐振腔内的光子数不断增加,从而获得很强的光。
此外加强光必须满足驻波条件:L=Κλ/212、如何控制下图栅压G的数值大小(较小和较大外电压情况下),使N沟道晶体管分别处于导通或截止的状态,。
请详细说明控制的过程及原理答:13、陶瓷体的介电常数如何计算答:真空介电常数:相对介电常数:14、外斯铁磁性假说及其局限性答:外斯铁磁性假说:铁磁物质内部存在很强的“分子场”,在“分子场”的作用下,原子磁矩趋于同向平行排列,即自发磁化至饱和,称为自发磁化;铁磁体自发磁化分成若干个小区域(这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴),由于各个区域(磁畴)的磁化方向各不相同,其磁性彼此相互抵消,所以大块铁磁体对外不显示磁性。
局限性:外斯的分子场理论虽获得了一定的成功,但分子场的起源问题却一直没有解决15、退磁的方法有哪些,同时请说明每一种方法的退磁机制答:(1)加热法(2)敲击法(3)反向加磁场法16、请阐明铁电畴的极化反转过程答:1)反向畴成核 2)畴纵向生长 3)畴横向长大 4)畴反转17、为什么所有的物质都具有抗磁性,请阐明原因答:如前所述,电子壳层已填满的原子总磁矩为0,但这只是在无外H的情况下,在外H作用下,即使对于总磁矩为0的原子,也会产生磁矩。
这是由于电子的循规运动在外H作用下都会产生抗磁矩(不管循规运动的方向是绕H轴向顺时针还是逆时针),即产生的附加磁矩总是与外H方向相反。
18、PN结的发光机制是什么?假设PN结中的P型半导体主要载流子远大于N型半导体主要载流子浓度,请问有什么方法可进一步提高发光能力(请列出详细方法和过程)答:如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收,具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发,以致产生电子-空穴对。
界面层附近的电子和空穴在复合之前,将通过空间电荷的电场作用被相互分离。
电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。
通过界面层的电荷分离,将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压19、电介质极化的类型有几种,并阐述这几种类型的各自特征答:1.电子位移极化:在E作用下,原子外围的电子云中心相对于原子核发生位移,形成感应电矩而使介质极化;形成很快(10-14~10-16 s),是弹性可逆的,极化过程不消耗能量。
2.离子位移极化:离子晶体中,除离子中的电子产生位移极化外,正负离子也在E作用下发生相对位移而引起的极化。
a.离子弹性位移极化:在离子键构成的晶体中,离子间约束力很强,离子位移有限,极化过程很快( 10-12~10-13s),不消耗能量,可逆。
b.热离子极化(离子松弛式位移极化):在有些离子晶体和无定形体中,存在一些约束力较弱的离子,无E时作无规则热运动,宏观无电矩;有E时,正负离子反向迁移,形成正负离子分离而产生介质极化。
极化建立时间较长( 10-2~10-5s),有极化滞后现象,需消耗一定能量,不可逆3.偶极子取向极化:有E时,偶极子有沿电场方向排列的趋势,而形成宏观电矩,形成的极化。
所需时间较长(10-2~10-10s),不可逆,需消耗能量。
4.空间电荷极化:有些电介质中,存在可移动的离子,在E作用下,正负离子分离所形成的极化。
所需时间最长(10-2s)。
20、阐述BaTiO3陶瓷在外电场作用下的计划反转过程,以及各个电畴的转向程度。
去掉外加电场后,各个电畴保留在原极化方向上的几率答:极化反转过程:1、反向畴成核 2、畴纵向生长 3、畴横向长大 4、畴反转电畴转向程度:180°畴转向比较充分,而90°畴的转向时不充分的,对BaTiO3陶瓷, 90°畴只有13%。