固体物理学_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

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。

高校物理专业固体物理学期末考试答案详解物理专业固体物理学期末考试答案详解题一：多晶体和单晶体的区别和联系是什么？答：多晶体和单晶体是固体物质的两种不同形态。

多晶体是由许多晶粒组成的，晶粒之间存在取向差异，呈现出无规则的排列和晶格结构。

而单晶体则具有完美的晶格结构，晶粒排列有序。

多晶体和单晶体在结构和性质上存在一些区别和联系。

首先，在结构上，多晶体由许多晶粒组成，晶粒之间存在取向差异，形成无规则的排列和晶格结构；而单晶体由一个晶粒组成，晶粒之间排列有序且具有完美的晶格结构。

同时，在性质上，多晶体的物理性质通常是各晶粒性质的平均值，具有各向同性；而单晶体的物理性质在晶格各个方向上存在明显差异，具有各向异性。

此外，多晶体与单晶体在制备和应用中也存在差异。

多晶体比较容易制备，其制备成本低，适用于大规模生产；而单晶体的制备比较困难，制备成本高，适用于对晶体结构和性质要求较高的领域，如光电子器件和半导体材料等。

总结起来，多晶体和单晶体在结构、性质以及应用方面存在明显的区别。

多晶体具有无规则排列的结构，各向同性的性质，适用于大规模生产；而单晶体具有有序排列的结构，各向异性的性质，适用于对晶体结构和性质要求较高的领域。

题二：介绍一下福克斯效应和拉曼散射现象。

答：福克斯效应（Focke effect）是固体物理中的一种重要现象，描述了光在晶体中传播时的色散性质。

当光波传播到晶体中时，由于晶体中原子的周期性排列，光波的传播速度因晶体的折射率而发生变化，导致光波的传播方向发生偏折的现象。

福克斯效应的具体表现是，在晶体的X射线或电子束射线入射时，会出现衍射条纹，这些衍射条纹的位置和形状与晶体的结构相关。

通过对这些衍射条纹进行分析和测量，可以确定晶体的晶格常数和晶体结构。

另一方面，拉曼散射现象（Raman scattering）是指光波在与物质相互作用时发生频率或波长的变化。

当光波与物质相互作用时，由于光与物质分子之间的相互作用，光波的能量会改变，从而引起光波的频率或波长发生变化。

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。

大学物理 I-（力学、相对论、电磁学）_北京交通大学中国大学mooc 课后章节答案期末考试题库2023年1.如图所示，一斜面固定在卡车上，一物块置于该斜面上。

在卡车沿水平方向加速起动的过程中，物块在斜面上无相对滑动。

此时斜面对物块的摩擦力的冲量的方向[ ]。

【图片】参考答案:沿斜面向上或向下均有可能2.如图所示，假设物体沿着竖直面上圆弧形轨道下滑，轨道是光滑的且固定在地面上，物体在从A至C的下滑过程中，下面哪个说法是正确的？[ ]【图片】参考答案:轨道支持力的大小不断增加3.一个质点在某一运动过程中，所受合力的冲量为零，则[ ]。

参考答案:质点的动量的增量为零_质点的动量不一定守恒4.关于质点系内各质点间相互作用的内力做功问题，以下说法中正确的是[ ]。

参考答案:一对内力所做的功之和一般不为零，但不排斥为零的情况5.下列说法中正确的是[ ]。

参考答案:系统内力不改变系统的动量，但内力可以改变系统的动能6.静止在原点处的某质点在几个力作用下沿着曲线【图片】运动。

若其中一个力为【图片】，则质点从O点运动到【图片】点的过程中，力【图片】所做的功为[ ]。

参考答案:12J7.质量为m=0.01kg的质点在xOy平面内运动，其运动方程为【图片】，则在t=0 到t=2s 时间内，合力对其所做的功为[ ]。

参考答案:2J8.如图所示，质量为M半径为R的圆弧形槽D置于光滑水平面上。

开始时质量为m的物体C与弧形槽D均静止，物体 C 由圆弧顶点 a 处下滑到底端 b 处的过程中，分别以地面和槽为参考系，M与m之间一对支持力所做功之和分别为[ ]。

【图片】参考答案:=0；=09.对质点系有以下几种说法：① 质点系总动量的改变与内力无关；② 质点系总动能的改变与内力无关；③ 质点系机械能的改变与保守内力无关；④ 质点系总势能的改变与保守内力无关。

在上述说法中[ ]。

参考答案:①和③是正确的10.质量分别为【图片】和【图片】的两个小球，连接在劲度系数为k的轻弹簧两端，并置于光滑的水平面上，如图所示。

第一章 金属自由电子气体模型习题及答案1. 你是如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近这一点的？[解答] 自由电子论只考虑电子的动能。

在绝对零度时，金属中的自由（价）电子，分布在费米能级及其以下的能级上，即分布在一个费米球内。

在常温下，费米球内部离费米面远的状态全被电子占据，这些电子从格波获取的能量不足以使其跃迁到费米面附近或以外的空状态上，能够发生能态跃迁的仅是费米面附近的少数电子,而绝大多数电子的能态不会改变。

也就是说，常温下电子的平均动能与绝对零度时的平均动能十分相近。

2. 晶体膨胀时，费米能级如何变化？[解答] 费米能级3/222)3(2πn mE o F= ， 其中n 单位体积内的价电子数目。

晶体膨胀时，体积变大，电子数目不变，n 变小，费密能级降低。

3． 为什么温度升高，费米能反而降低？[解答] 当K T 0≠时，有一半量子态被电子所占据的能级即是费米能级。

除了晶体膨胀引起费米能级降低外，温度升高，费米面附近的电子从格波获取的能量就越大，跃迁到费米面以外的电子就越多，原来有一半量子态被电子所占据的能级上的电子就少于一半，有一半量子态被电子所占据的能级必定降低，也就是说，温度生高，费米能反而降低。

4． 为什么价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大？[解答] 由于绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近，我们讨论绝对零度时电子的平均动能与电子的浓度的关系。

价电子的浓度越大，价电子的平均动能就越大，这是金属中的价电子遵从费米—狄拉克统计分布的必然结果。

在绝对零度时，电子不可能都处于最低能级上，而是在费米球中均匀分布。

由式3/120)3(πn k F =可知，价电子的浓度越大费米球的半径就越大，高能量的电子就越多，价电子的平均动能就越大。

这一点从3/2220)3(2πn m E F=和3/222)3(10353πn mE E oF ==式看得更清楚。

电子的平均动能E 正比于费米能o F E ，而费米能又正比于电子浓度32l n。

固体物理学考试试题及答案题目一：1. 介绍固体物理学的定义和基本研究对象。

答案：固体物理学是研究固态物质行为和性质的学科领域。

它主要研究固态物质的结构、形态、力学性质、磁学性质、电学性质、热学性质等方面的现象和规律。

2. 简述晶体和非晶体的区别。

答案：晶体是具有有序结构的固体，其原子、离子或分子排列规则且呈现周期性重复的结构。

非晶体则是没有明显周期性重复结构的固体,其原子、离子或分子呈现无序排列。

3. 解释晶体中“倒易格”和“布里渊区”的概念。

答案：倒易格是晶体中倒格矢所围成的区域，在倒易格中同样存在周期性的结构。

布里渊区是倒易格中包含所有倒格矢的最小单元。

4. 介绍固体中的声子。

答案：声子是固体中传递声波和热传导的一种元激发。

它可以看作是晶体振动的一种量子，具有能量和动量。

5. 解释“价带”和“能带”之间的关系。

答案：价带是材料中的电子可能占据的最高能量带。

能带是电子能量允许的范围，它由连续的价带和导带组成。

6. 说明禁带的概念及其在材料中的作用。

答案：禁带是能带中不允许电子存在的能量范围。

禁带的存在影响着材料的导电性和光学性质，决定了材料是绝缘体、导体还是半导体。

题目二：1. 论述X射线衍射测定晶体结构的原理。

答案：X射线衍射利用了X射线与晶体的相互作用来测定晶体结构。

当X 射线遇到晶体时，晶体中的晶格会将X射线发生衍射，衍射图样可以提供关于晶体的结构信息。

2. 解释滑移运动及其对晶体的影响。

答案：滑移运动是晶体中原子沿晶格面滑动而发生的变形过程。

滑移运动会导致晶体的塑性变形和晶体内部产生位错，影响了晶体的力学性质和导电性能。

3. 简述离子的间隙、亚格子和空位的概念。

答案：间隙是晶体结构中两个相邻原子之间的空间，可以包含其他原子或分子。

亚格子是晶体结构中一个位置上可能有不同种类原子或离子存在的情况。

空位是晶体结构中存在的缺陷，即某个原子或离子缺失。

4. 解释拓扑绝缘体的特点和其应用前景。

答案：拓扑绝缘体是一种特殊的绝缘体，其表面或边界上存在不同于体内的非平庸的拓扑态。

高校物理专业固体物理期末试卷及答案一、选择题（每题5分，共30分）1. 以下哪个不是固体物理的研究对象？A. 电荷的导体中的传播B. 物质的晶体结构C. 电子的运动D. 液体的流动性质答案：D2. 在固体物理中，布拉格方程是用来描述什么现象的？A. 光的干涉现象B. 电子的散射现象C. 磁场的分布现象D. 热传导现象答案：A3. 阻塞模型是固体物理中用来解释材料导电性的模型，它主要考虑了以下哪些因素？A. 电子的散射和杨氏模量B. 电子的散射和晶格缺陷C. 杨氏模量和晶体结构D. 晶格缺陷和电子的能带结构答案：B4. 下列哪个参数不是用来描述固体物理中晶格振动的特性？A. 固体的杨氏模量B. 固体的居里温度C. 固体的声速D. 固体的谐振子频率答案：A5. 铁磁体和反铁磁体的主要区别在于它们的：A. 热传导性质B. 磁化曲线形状C. 磁化方向D. 磁化温度答案：C6. 固体物理中的光栅是一种重要的实验工具，它主要用来：A. 进行晶体的结构分析B. 测定材料的电导率C. 测量固体的磁性D. 研究固体的光学性质答案：D二、填空题（每题10分，共40分）1. 固体物理中用于描述材料导电性的基本参量是电阻率和______。

答案：电导率2. 布拉格方程为d*sin(θ) = n*λ中，d表示晶格的______。

答案：间距3. 固体物理中描述材料磁性的基本参量是磁矩和______。

答案：磁化强度4. 固体物理研究中，振动频率最低的模式被称为______模式。

答案：基态5. 根据阻塞模型，材料的电导率与温度的关系满足______定律。

答案：维恩三、简答题（每题20分，共40分）1. 什么是固体物理学中的费米面？它对材料的性质有什么影响？答案：费米面是能带理论中的一个重要概念，表示能量等于费米能级的电子所占据的状态的集合，它将占据态与未占据态分界开来。

费米面对材料的性质有很大影响，如电导率、热导率等。

带有较高电子密度的材料，其费米面形状趋于球形；而低电子密度材料，费米面呈现出不规则的形状。

第一章 晶体结构1.1、 如果将等体积球分别排成下列结构，设x 表示钢球所占体积与总体积之比，证明：结构 X简单立方52.06=π体心立方68.083≈π 面心立方74.062≈π 六角密排74.062≈π 金刚石34.063≈π解：实验表明，很多元素的原子或离子都具有或接近于球形对称结构。

因此，可以把这些原子或离子构成的晶体看作是很多刚性球紧密堆积而成。

这样，一个单原子的晶体原胞就可以看作是相同的小球按点阵排列堆积起来的。

它的空间利用率就是这个晶体原胞所包含的点的数目n 和小球体积V 所得到的小球总体积nV 与晶体原胞体积Vc 之比，即：晶体原胞的空间利用率， VcnVx = （1）对于简立方结构：（见教材P2图1-1） a=2r ， V=3r 34π，Vc=a 3，n=1 ∴52.06834343333====πππrra r x （2）对于体心立方：晶胞的体对角线BG=x 334a r 4a 3=⇒= n=2, Vc=a 3∴68.083)334(3423423333≈=⨯=⨯=πππr r a r x （3）对于面心立方：晶胞面对角线BC=r 22a ,r 4a 2=⇒= n=4，Vc=a 374.062)22(3443443333≈=⨯=⨯=πππr r a r x （4）对于六角密排：a=2r 晶胞面积：S=6260sin a a 6S ABO ⨯⨯=⨯∆=2a 233晶胞的体积：V=332r 224a 23a 38a 233C S ==⨯=⨯ n=1232126112+⨯+⨯=6个 74.062)22(3443443333≈=⨯=⨯=πππr r a r x （5）对于金刚石结构，晶胞的体对角线BG=3r 8a r 24a 3=⇒⨯= n=8, Vc=a 334.06333834834833333≈=⨯=⨯=πππr r a r x 1.3、证明：面心立方的倒格子是体心立方；体心立方的倒格子是面心立方。

简明固体物理_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.已知氯化钠晶体的压缩模量是24GPa，如果对其施加20000个大气压，则原子间距将大约减少多少？答案:3%2.一维NaCl晶体的马德龙常数大约是答案:1.393.金刚石晶体的倒易点阵是答案:体心立方4.与晶面(111)垂直的倒格矢的晶向指数是什么答案:[111]5.与晶向[123]垂直的倒格子晶面的晶面指数是什么答案:(123)6.绝缘体晶体的热容与温度的关系是怎样的？答案:高温下与温度无关，低温下随温度下降7.假设一金刚石晶体有N个碳原子，请问其独立格波数目（即独立的晶格振动模式数目）是多少？答案:3N8.假设一金刚石晶体有N个原胞，请问其独立格波数目（即独立的晶格振动模式数目）是多少？答案:6N9.对于一条有N个原子的一维双原子链，独立格波的数目是？答案:N10.爱因斯坦热容模型的缺陷主要在于答案:所有原子振动频率相同的假设过于简单11.下列哪一条不是德鲁德模型的假设？答案:No collision between electrons and ions12.德鲁德自由电子模型主要受到下列什么理论的影响？答案:气体动理论13.由固体自由电子理论可知，T=0K时，固体中自由电子的平均能量为？（假设费米能大约3eV）答案:1.8eV14.根据紧束缚模型，一个8原子组成的系统，2s能级分裂出来的能带中含有多少个能级？答案:815.以自由电子波函数作为零级近似，把晶格周期势场视作微扰，此模型比较适合于以下哪种固体答案:铜16.下面哪（几）项是普朗克用于解释黑体辐射现象的量子假说的内容答案:原子谐振子辐射出的电磁波能量是量子化的原子谐振子的能量是不连续的黑体由大量的原子谐振子组成17.晶体结构的基本特性是答案:平移对称性周期性18.关于谐振子，以下说法正确的是答案:微观世界中，谐振子的能量是量子化的谐振子有机会出现在最大振幅之外19.以下说法正确的是答案:一组完备的量子数对应一个量子态对于氢原子，一组量子数(n, l, )对应一个波函数主量子数n决定了氢原子的能级给定一个波函数，就确定了电子在空间中不同位置分布的机率密度20.下列说法正确的是答案:马德隆常数的数值只与晶体结构有关一般而言，结合能越高的金属，熔点也越高21.下面有关声子的描述错误的是答案:声子可以在真空中存在声子的运动伴随着真实动量的传输晶体中声子的数量是恒定的22.下列哪（几）条是索末菲模型的假设？答案:No collision between electrons and ionsIndependent electron approximationFree electron approximation23.克罗尼格-盘纳模型中，P方程中的P值越大，则答案:允带越窄禁带越宽24.态密度的引入，把晶格振动总能量的计算由求和变成了积分。

大学物理专题：质点力学、刚体与流体、电磁学、相对论_东南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.两个力同时作用在一个具有光滑固定转轴的刚体上，如果这两个力的矢量和不为零，则此刚体［］参考答案:转速可能不变，也可能改变2.运动定律的时间平移对称性意味着参考答案:能量守恒3.运动定律的空间平移对称性意味着参考答案:动量守恒4.有两个平面线圈，其面积 A1=2 A2，通有电流I2=2 I1，它们的磁矩大小之比m1:m2=[ ]参考答案:15.月亮绕地球作椭圆轨道运动，地球在椭圆轨道的一个焦点上，则月亮［］参考答案:对地心的角动量守恒，动能不守恒6.半径分别为 Ra与 Rb的AB两个导体球,开始各带电量 Q，两球间相距很远.用细长导线将两球相连之后，两球的电荷面密度之比sA : sB=[ ]参考答案:Rb:Ra7.根据定义，一个质点的角动量参考答案:取决于质点的质量、运动状态和坐标系原点的位置8.一运动电荷q，质量为m，进入稳恒磁场，[ ]参考答案:其动能不变，动量一般情况下要改变9.如图两平板都均匀带相同的正电荷+q，面积为S，间距为d (S>>d2),则两板间电场强度大小为( )【图片】参考答案:10.伯努利方程的理论依据是[ ]参考答案:理想流体的能量守恒定律11.将一块铜板垂直于磁场方向放在磁场中，磁场的磁感强度随时间减小，铜板中出现的感应电流将［］参考答案:减缓铜板中磁场的减弱12.如图为均匀导线构成的电路，则O点磁感强度【图片】参考答案:为零13.关于电场力和电场强度，有下列几种说法。

判断其中正确的是［］参考答案:检验电荷不一定用正电荷，可以用负电荷。

14.下面关于电流密度的描述正确的是参考答案:电流密度的大小为单位时间穿过垂直于电流方向单位面积的电荷量；15.有关静电场的电场强度和电势之间的关系，下列说法中正确的是参考答案:电场强度为零的点，其电势不一定为零16.在不带电的孤立导体球壳A的中心放一个点电荷q，① 若在球壳内移动q，壳外的电场将发生变化② 若将q与壳接触，壳外的电场将不变③ 若从外部将另一带电导体B移近球壳A，壳外表面的电荷分布将发生变化④ 若从外部将另一带电导体B移近球壳A，壳内表面的电荷分布将不变上述几种说法中正确的是［］参考答案:②、③、④17.飞机飞行时机翼获得向上的升力，这主要是由于[ ]参考答案:机翼上表面附近的空气分子相对于机翼的运动速率比下表面附近的空气分子高18.在一个带电量为 +2 Q的球壳空腔导体 A 内, 放有一带电量为 +Q 的立方导体B ,则比较球形导体 A 的电势 UA 和立方导体 B 的电势 UB 时,可得以下结论：参考答案:UA。