四川大學(xué)期 末 考試試題（A）標(biāo)準(zhǔn)答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1、四川大學(xué)期 末 考試試題（A）標(biāo)準(zhǔn)答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（2005 2006 學(xué)年第 下 學(xué)期）課程號(hào)：30014530 課序號(hào)：0-4 課程名稱(chēng)：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ) 適用專(zhuān)業(yè)年級(jí)：高分子材料與工程2004級(jí) 學(xué)生人數(shù)：345 印題份數(shù)：360 一、判斷下列說(shuō)法是否正確，如果你認(rèn)為是正確的，請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)內(nèi)填（T），反之，則填（F）。（15分）計(jì)分方法每題1分1. 聚丙烯比聚乙烯更容易老化。 ( T )2. 在同樣的加熱條件下，材料的熱容量越大，材料的溫度上升得越快。 ( F )3. 淬火方法可以提高結(jié)晶性聚合物的透明性。 (T )4. 在現(xiàn)有的超導(dǎo)材料中，金屬的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度比金屬氧化物的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度更高。

2、 ( F )5. 材料的剛性越大，材料就越脆。 ( F )6. 面心立方晶格的金屬?zèng)]有韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度 ( T )7. PE可以用作高頻絕緣材料。 ( T )8. 材料的線膨脹系數(shù)在所有溫度下都是常數(shù)。 ( F)9. 氯丁橡膠的介電常數(shù)比聚氯乙烯的介電常數(shù)大 ( T )10 P.型半導(dǎo)體的載流子是空穴。 ( T )11. 自由電子在任何情況下都具有導(dǎo)電性 （ F ）12、塑性形變的滑移面是晶體結(jié)構(gòu)中原子排列最密的晶面。 （ T ）13、半導(dǎo)體硅對(duì)可見(jiàn)光是透明的。 （ F ） 14、鐵磁性來(lái)源于原子內(nèi)部存在永久磁矩 （ F ） 15. The larger the inter-atomic bo

3、nding energy, the lower the coefficient of thermal expansion （ T ）二、多選題（15分） 計(jì)分方法每題1分1、矯頑力 （ B ）A Hysteresis loopB coercivityc C remanence2、下列哪個(gè)不適用于表征材料的延性大?。ɡ欤?（ B ）A. Percent elongation； B. Stain; C. Percent reduction in area3、對(duì)各向同性材料，應(yīng)變的三種基本類(lèi)型是（ A ）A tension, shear and compression；B tension, she

4、ar and torsional deformation；C. tension, shear and flexural deformation4、光通過(guò)材料的透射光的強(qiáng)度可用式（ C ）表示 A、IOR B、Io-x C、Io（1-R）2-x5、鐵氧體Fe3O4屬于反尖晶石結(jié)構(gòu)（ B ） A、A2=B23+O4 B、B3+（A2+B3+）O44 6、從Fe原子的介電子軌道構(gòu)型可知，F(xiàn)e原子的波爾磁子數(shù)目為（ B ）個(gè) A、6 B、4 C、57、電容介質(zhì)材料應(yīng)具有 的介電常數(shù)和 的介質(zhì)損耗。（ B ） A、大、大、 B、大、小、 C、小、大、8、目前超導(dǎo)材料可達(dá)到的最高超導(dǎo)臨界溫度是 （ B ）

5、 A、100K B、140K C、160K9、超導(dǎo)體在超導(dǎo)臨界溫度Tc以下，具有（ A 、B ）A完全的導(dǎo)電性B完全的抗磁性10、影響金屬導(dǎo)電性的三個(gè)外界因素是 （ A 、C 、D ） A、溫度 B、濕度C、雜質(zhì)D、塑性形變11、從原子的電子結(jié)構(gòu)分析，銅、銀和金屬于下圖中哪一種能帶結(jié)構(gòu)。 （ A ） A. B. C D12、添加阻燃劑和無(wú)機(jī)填料而提高高分子材料阻燃性的原理主要有三個(gè)方面：（ A、B、C ）A、隔離氧 B、降低溫度 C、吸收熱量 D、產(chǎn)生大量的水 E、降低聚合物的燃點(diǎn)13.材料的熱失重曲線可測(cè)定材料的 ， 和 。（ B ）A. 馬丁耐熱溫度，熱變形溫度，維卡軟化溫度 B. 起始分

6、解溫度，半分解溫度，殘?zhí)悸?14、 按照粘附摩擦的機(jī)理，摩擦系數(shù)的大小取決于材料的（ C ）。 A. 剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度； B. 剪切強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度；C. 抗壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度；D. 硬度和斷裂強(qiáng)度15、 金屬材料的強(qiáng)化（抵抗永久形變）可以通過(guò)多種途徑，以下哪一種是錯(cuò)誤的。（ A ） A. 提高結(jié)晶度強(qiáng)化；B. 晶粒減小強(qiáng)化；C. 固溶體強(qiáng)化；D. 應(yīng)變強(qiáng)化三、填空（10分） 共20空，10分。計(jì)分方法為每空0.5分1. 材料內(nèi)熱傳導(dǎo)機(jī)制主要有 自由電子（的傳導(dǎo)） 、 晶格振動(dòng)（的傳導(dǎo)） 和 分子（的傳導(dǎo)） 等。 2. 按照馬克三角形，影響聚合物耐熱性的三個(gè)主要因素是 交聯(lián) 、結(jié)晶 、和 剛性鏈

7、 。3. 隨著溫度的升高，高分子材料的下列性能值是升高還是降低：介電常數(shù) 升高 、拉伸強(qiáng)度 降低 、熱導(dǎo)率 升高 。（注意，用符號(hào)表示也算對(duì)）4. 寫(xiě)出以下材料性能參數(shù)的量綱：模量 GPa (MPa也算對(duì)) 、沖擊強(qiáng)度 KJ/m2 （或KJ.m-2 ）、比熱容 J.kg-1.K-1 (或kJ.kg-1.K-1)、磁矩 A.m2 。5.寫(xiě)出按照壓痕硬度法原理測(cè)試材料硬度的三種主要方法的名稱(chēng) 布氏 、 洛氏 、 維氏 。6. 寫(xiě)出以下各性能參數(shù)之間的關(guān)系式 滲透率（ 液體）J （ D、 L、c1、c2），J= D（c1-c2）/L （或=D（c2-c1）/L，或前面加負(fù)號(hào)均算正確） 本征半導(dǎo)體的電

8、導(dǎo)率（Eg、T）：= 0 exp(-Eg/2kT) 或0 e(-Eg/2kT)7. 寫(xiě)出兩種無(wú)量綱性能參數(shù)的名稱(chēng) 相對(duì)介電常數(shù) 、 磁化率 。（注意該題只要寫(xiě)出的是無(wú)量綱的性能參數(shù)均正確）。四、作圖題（10分）1、 畫(huà)出鋼、鑄鐵、陶瓷、橡膠、聚乙烯、聚苯乙烯、固化的酚醛樹(shù)脂（電木）、玻璃、Al2O3、碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線示意圖。（5分）鑄鐵鋼陶瓷、玻璃Al2O3碳纖維復(fù)合材料電木聚乙烯橡膠聚苯乙烯該題每條曲線0.5分，只要能示意就可。關(guān)鍵是區(qū)分彈性和非彈性。2、畫(huà)出磁滯回線示意圖 （5分）+H+B-H-B-HcBr該題共5分，畫(huà)出曲線示意圖得4分；標(biāo)注再得1分。五、簡(jiǎn)述題（15分）1

9、、 從高分子材料、金屬材料和陶瓷材料在組成和結(jié)構(gòu)方面的差別，解釋它們?cè)谀Ａ亢蛷?qiáng)度、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、熱膨脹性方面的差別（10分）答案：金屬材料由金屬元素或主要由金屬元素組成，鍵合方式為金屬鍵（1分），金屬正離子和自由電子作用，易形成晶體，如立方結(jié)構(gòu)、面心立方、密堆六方 （ 0.5分）。無(wú)機(jī)非金屬材料除有機(jī)物和金屬以外，包括常見(jiàn)的陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料；組分：硅酸鹽類(lèi)、氧化物類(lèi)，氮、碳（不含H）（1分）；結(jié)合鍵：離子鍵、共價(jià)鍵、混合鍵（0.5分）。高分子材料主要有C、H、O元素組成，鏈內(nèi)由共價(jià)鍵組成，鏈間由范德華氏力構(gòu)成（1分）；多層次結(jié)構(gòu)（鏈結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和微區(qū)結(jié)構(gòu)等），聚集態(tài)包括

10、無(wú)定形，取向，半晶等，分子鏈以特定構(gòu)象進(jìn)入晶胞，多種結(jié)晶形態(tài)（0.5分）。模量：金屬材料和陶瓷材料模量高，高分子材料模量低（1分）。強(qiáng)度：金屬材料和陶瓷材料強(qiáng)度大；高分子材料強(qiáng)度?。?.5分）導(dǎo)電性：金屬材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1分）。導(dǎo)熱性：金屬材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1分）。耐腐蝕性：金屬材料主要電化學(xué)腐蝕；陶瓷材料主要是化學(xué)腐蝕 ；高分子材料物理腐蝕為主（1分）。熱膨脹性：陶瓷材料和金屬材料較小，高分子材料較大（1分）。注意只要將意思表達(dá)即可得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。(若能簡(jiǎn)要說(shuō)明原因最好,如原子或分子間鍵合類(lèi)型和強(qiáng)度的影響,自由電子的影響等)2、(a) Briefly e

11、xplain why metals are opaque to electromagnetic radiation having photon energies within the visible region of the spectrum.(b) Why are metals transparent to high-frequency x-ray and -ray radiation? （5分）答案：(a) 高能級(jí)(價(jià)帶）只部分填充電子，具有可見(jiàn)光頻率的輻射，會(huì)激發(fā)電子到費(fèi)米能級(jí)以上的空能級(jí)（吸收再發(fā)射光子）（3分）。(b 對(duì)高頻輻射無(wú)吸收，故透明（2分）。六、計(jì)算題（35分）1、At

12、room temperature the electrical conductivity and the electron mobility for copper are 6.0 107 (m)-1 and 0.0030 m2/Vs, respectively. (a) Compute the number of free electrons per cubic meter for copper at room temperature. (b) What is the number of free electrons per copper atom? Assume a density of 8

13、.9 g/cm3. （atomic weight of copper is 63.5g/mol ）（10分）解： （a） s = n |e| me ，所以 n =s /|e| me （寫(xiě)出公式得2分，公式轉(zhuǎn)換得1分）=(6.0 107-1m-1) (1.610-19C) (0.0030 m2/V-s)=1.251029（個(gè)/m3） （代入數(shù)據(jù)得1分，計(jì)算正確再得1分）（b） 每立方米銅原子數(shù)，N= (r/M)NA （寫(xiě)出公式得2分）= 8.9106(g/m3) 63.5(g/mol) 6.021023 =8.441028個(gè)/m3 （代入數(shù)據(jù)得1分，計(jì)算正確再得1分） 每個(gè)銅原子的自由電子數(shù)：1

14、.251029（個(gè)/m3）/8.441028（個(gè)/m3）=1.48（代入數(shù)據(jù)計(jì)算正確得1分）說(shuō)明：如未按照上述步驟寫(xiě)出公式代入數(shù)據(jù)，而在計(jì)算中遵循公式和步驟，直接代入數(shù)據(jù)計(jì)算，且計(jì)算正確也可以得到全分。 2. The fraction of nonreflected radiation that is transmitted through a 20-mm thickness of a transparent material is 0.80. If the thickness is decreased to 10 mm, what fraction of light will be tran

15、smitted? （8分） 解： IT=I0（1-R）2e-l，無(wú)反射則 IT=I0 e- l （寫(xiě)出公式得1分，寫(xiě)出變換再得1分，如直接寫(xiě)出變換后正確的無(wú)反射的公式，也可得全分）； IT / I0 =e - l 0.80= e- 0.02 計(jì)算 =11.16 （代入數(shù)據(jù)得1分；計(jì)算正確再得1分） 厚度減少為10mm時(shí)： T= e - l = e - 0.01 =0.894 （代入數(shù)據(jù)正確計(jì)算再得3分，或IT =0.894 I0 ） 如果厚度減少為10mm，則透過(guò)分?jǐn)?shù)為0.894。正確說(shuō)明得1分）3、一高為30.5mm的長(zhǎng)方體由面積為2525mm2薄鋁板和硫化橡膠（厚度分別為0.5mm和.75

16、mm）交替層壓制成。問(wèn)該復(fù)合板的熱導(dǎo)率為多少？（a）平行板的方向；（b）垂直板的方向。（Al=0.22，R=0.00012，單位JS-1m-1K-1）（7分）解：鋁板和橡膠板的層數(shù)：30.5mm /（1.25mm）= 24.4層 ，即24層多0.5mm；因此該復(fù)合材料為25層薄鋁板和24層橡膠板，即兩邊為薄鋁板，中間交替層壓。（只要得到層數(shù)分別為25和24，即可得1分）體積分?jǐn)?shù)分別為：VA1=（250.5）/30.5=0.41 VR =（240.75）/30.5=0.59（或=1-0.41=0.59） （知道計(jì)算體積分?jǐn)?shù)得1分，體積分?jǐn)?shù)計(jì)算正確得1分。）（a）平行板方向：L=V A1A1 +V

17、RR （寫(xiě)出公式得1.5分。）=0.41*0.22+0.59*0.00012=0.090（JS-1m-1K-1）（代入數(shù)據(jù)，并計(jì)算正確再得0.5分。）（b）垂直板方向：1/T=V A1 /A1 +VR/R （寫(xiě)出公式得1.5分。） =0.41/0.22 +0.59/0.0012=1.82+5000=4918.53，T=1/4918.53=2.010-4 （JS-1m-1K-1） （代入數(shù)據(jù)，并計(jì)算正確再得0.5分。）說(shuō)明：如未按照上述步驟寫(xiě)出公式代入數(shù)據(jù)，而在計(jì)算中遵循公式和步驟，直接代入數(shù)據(jù)計(jì)算，且計(jì)算正確也可以得到全分。4、A cylindrical rod 100 mm long and

18、 having a diameter of 10.0 mm is to be deformed using a tensile load of 27,500 N. It must not experience either plastic deformation or a diameter reduction of more than 7.5 10-3 mm. Of the materials listed as follows, which are possible candidates? Justify your choice(s). （10分） 解：s=F/A0=F/(pd02/4) （寫(xiě)出公式得1分）=27500N /(3.14102 mm2/4)=350 MPa （代入數(shù)據(jù)計(jì)算正確再得1分