2008材料物理考題A

1、第3頁（共5頁）2008年12月課程號：0302053材料物理A期末考試試卷（A）考試形式：閉卷考試考試時間：120分鐘班號學(xué)號姓名得分題號一二三四總分得分一、填空題（每小題3分，共30分）1. 根據(jù)斷裂前發(fā)生塑性形變的情況，大體上可把材料的斷裂方式分?jǐn)嗔押蛿嗔?，其中斷裂具有很大的危險性！2. 影響無機(jī)熱導(dǎo)率的因素有溫度，、等。3. 光的使物體呈現(xiàn)出不同的顏色，光的使人們能看到自身不發(fā)光物體的存在。4. 采用實驗可以確定材料是電子導(dǎo)電，采用實驗可以確定材料是離子導(dǎo)電。5. 離子晶體中的電導(dǎo)主要是離子電導(dǎo)，離子電導(dǎo)分為:和兩大類，其中高溫時顯著。6. 鐵電陶瓷只有經(jīng)過極化處理才能顯示壓電效應(yīng)，影

2、響極化的三個因素包括，。7. 物質(zhì)的磁性主要由引起。鐵磁性來源于原子未被抵消的和。8不受外力的情況下，如（圖1）所示給出了兩種材料內(nèi)部原子間的結(jié)合力與其距離之間的關(guān)系，其中a<a，根據(jù)圖中所給條件，試判別這兩種材料的楊12氏模量EE的關(guān)系（填大于、小于或等于）。129. 離子晶體在弱電場的作用下，離子的遷移率與無關(guān)，與和有關(guān)。10. 摻雜半導(dǎo)體中影響電子電導(dǎo)率的主要因素是、和。二、簡答題（每小題5分，共40分）1. 簡述鐵電體、壓電體、熱電體、介電體的關(guān)系。2. 簡述半導(dǎo)體的分類。本征半導(dǎo)體,其載流子3. 簡述熱應(yīng)力產(chǎn)生的原因（舉例說明）。4. 簡述提高無機(jī)材料透光性的措施有哪些？5.

3、本征離子電導(dǎo)的導(dǎo)電離子（載流子）主要由什么缺陷提供？其載流子濃度n=Nexp（E/2kT）中E的物理意義是什么？6-離子遷移率心害耐一闕試分析影響離子遷移率的主要因素是什么?7畫出軟磁、硬磁及矩磁材料的磁滯回線。并簡單說明硬磁材料的應(yīng)用。8說出四種無機(jī)材料的韌化機(jī)制。三、計算題（共20分）1（5分）一部熱機(jī)部件由反應(yīng)燒結(jié)氮化硅制成，其熱導(dǎo)率久=0.184jcm.s.°C）,其厚度=120mm。如果表面熱傳遞系數(shù)h=0.05J/（cm2.s.C）,假設(shè)形狀因子S=l,R=547C，估算可茲應(yīng)用的熱沖擊最大允許溫差。2（5分）一透明A12O3板厚度為1mm,折射率n=1.76,用以測定光

4、的吸收系數(shù)。如果光通過板厚之后，其強(qiáng)度降低了15%，計算吸收及散射系數(shù)的總和。3（10分）有一無機(jī)絕緣長方形薄片材料，長為a,寬為b,若采用直流四探針法測其絕緣電阻，相鄰電極間的距離均為L。（1）請畫出測量試件體電阻和表面電阻的接線電路圖。（2）若采用200V直流電源測出試件的表面電阻為100MQ，試計算該材料的表面電阻率。四、綜述題（共10分）繪出典型鐵電體的極化曲線和電滯回線，說明其主要參數(shù)的物理意義和造成PE非線性關(guān)系的原因。中國地質(zhì)大學(xué)(北京)2008年秋季學(xué)期123456789101112附：基本公式第一、第二和第三熱斷裂抵抗因子分別為第5頁(共5頁)2008年12月ATmaxEaA

5、T二R'xmax0.31rhR'=九oG-卩)EaPCEamaxEaR'PC介質(zhì)對光吸收的一般規(guī)律：1二10e_ax光散射方程：I二Ie_Sx0反射系數(shù)(m)：(w''nVn21費米分布函數(shù)：f(E)=1+exp(E_體電阻率的理論表達(dá)式：體電阻率的實驗表達(dá)式：PV薄圓片式樣表面電阻率表達(dá)式：P兀r2V=i-hI兀(r+r)2V124hI2兀V.lrIln2-r導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子的濃度：=N(EE)2兀m*kT)cfN=2ekTcVh2丿3/2cexp價帶中空穴的濃度：=NV(EE)(2兀m*kT)fVN=2hVkT丿VVh2丿3/2exp滑移面上F方向的應(yīng)

6、力為FFcos6o=A/cos6A理論斷裂強(qiáng)度：om胡克定律：o=Ee中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2008年秋季學(xué)期課程號：0302053材料物理A期末考試試卷（A）標(biāo)準(zhǔn)答案考試形式：閉卷考試考試時間：120分鐘一、填空題（每小題3分，共30分）1. 延性（韌性）、脆性，脆性2. 溫度、顯微結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、氣孔3. 選擇性吸收，反射4. 霍爾效應(yīng)，電解效應(yīng)5. 固有離子電導(dǎo)（本征電導(dǎo)），雜質(zhì)離子電導(dǎo)，本征離子電導(dǎo)6. 極化電場、極化溫度、極化時間7. 電子的自旋磁矩，自旋磁矩，自發(fā)磁化8. E<E129. 外加電場，溫度和晶體結(jié)構(gòu)（&u、v）0010. 溫度，雜質(zhì)，缺陷二、簡答題（每小題

7、5分，共40分）1鐵電體、壓電體、熱電體、介電體之間的關(guān)系如右圖所示。2簡述半導(dǎo)體的分類。（4分）（1）本征半導(dǎo)體：載流子：電子和空穴（2）雜質(zhì)半導(dǎo)體i. n型半導(dǎo)體：摻入施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體。載流子：多余的電子ii. p型半導(dǎo)體：摻入受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）。載流子：空穴3熱應(yīng)力產(chǎn)生的原因（1）由于各相熱膨脹系數(shù)不同（2）內(nèi)部存在溫度梯度例如一塊平板玻璃：將其從373K的沸水中掉入273K冰水浴中，則表面層趨于aAT二100a的收縮，而內(nèi)層并無收縮。在這種情況下，材料內(nèi)部由于收縮不一樣，存在溫度梯度，從而產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。4提高無機(jī)材料透光性的措施有（1）提高原材料純度（2）摻加外加劑（3）提

8、高工藝措施。采取比普通燒結(jié)法更好的熱壓法和熱等靜壓法，效果更好。5本征離子電導(dǎo)的導(dǎo)電離子（載流子）主要由晶體的熱缺陷所提供。其載流子濃度：n=Nexp（E/2kT）中E的物理意義是缺陷形成能，離解一陽離子和一陰離子達(dá)到表面所需要的能量。6. 影響離子遷移率的主要因素是與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)（6、U0、v°），T7.軟磁、硬磁及矩磁材料的磁滯回線分別是8. 相變增韌、微裂紋增韌、裂紋偏折和彎曲增韌、裂紋分支增韌、橋聯(lián)與拔出增韌、延性顆粒增韌、殘余熱應(yīng)力增韌、電疇翻轉(zhuǎn)增韌、復(fù)合韌化機(jī)制。（以上任意4種）三、計算題（共20分，其中1、2題各5分，3題10分）Xa(1u)111.=1082°

9、;C0.31rhm解：根據(jù)At=S一f=SR，maxEa0.31rhmR/fDEa=九R=100.6(cm.s)第9頁（共5頁）2008年12月2.=0.076I=I(1m)2e-(a+s)d00.851=(10.076)21e(a+s).10-13.a+s=0.047cm-11分2分2兀VILL2L2L丿I1=12rVL=2兀LR3分00四、綜述題（共10分）繪出典型鐵電體的極化曲線和電滯回線，說明其主要參數(shù)的物理意義和造成PE非線性關(guān)系的原因。典型鐵電體的極化曲線和電滯回線:Ps飽和極化強(qiáng)度（1分）Pr剩余極化強(qiáng)度（1分）Ec矯頑場強(qiáng)（1分）用有關(guān)機(jī)制進(jìn)行解釋造成PE非線性關(guān)系的原因：（5

10、分）極化曲線和電滯回線是材料內(nèi)部電疇運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)。PE非線性關(guān)系的原因主要其內(nèi)部存在著大量的局部電疇。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2008年秋季學(xué)期課程號：0302053材料物理A期末考試試卷（B）考試形式：閉卷考試考試時間：120分鐘班號學(xué)號姓名得分題號一二三四總分得分一、填空題（每小題3分，共30分）1.一陶瓷含體積百分比為95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa）,其上限彈性模量為_331.33GPa；下限彈性模量為_293.11GPa_。2物質(zhì)的磁性分為三類類;分別為順磁性；抗磁性；鐵磁性。3.鐵電疇的定義是鐵電體從順電相變?yōu)殍F電相具有自發(fā)極化，這種自發(fā)極化一致的

11、區(qū)域叫做鐵電疇。4描述材料熱學(xué)性能的指標(biāo)有熱容；熱傳導(dǎo)系數(shù)；熱膨脹系數(shù)。5影響蠕變的主要因素溫度；應(yīng)力；組成；顯微結(jié)構(gòu)；晶體結(jié)構(gòu)。6.米用霍爾效應(yīng)實驗可以確定材料是電子導(dǎo)電,米用電解效應(yīng)實驗可以確定材料是離子導(dǎo)電。7離子擴(kuò)散的主要形式有間隙擴(kuò)散；空位擴(kuò)散；亞晶格間隙擴(kuò)散。8介質(zhì)擊穿的主要形式有電擊穿；熱擊穿；化學(xué)擊穿。9. 壓電效應(yīng)可分為2類，分別是正壓電效應(yīng)和負(fù)壓電效應(yīng)。10. 根據(jù)斷裂前發(fā)生塑性形變的情況，大體上可把材料的斷裂方式分為蟲性斷裂和韌性斷裂，其中脆性斷裂具有很大的危險性！二、簡答題（每小題5分，共40分）1已知鐵的表面能丫=2J/m2，楊氏模量e=2x102GPa，晶格常數(shù)a=

12、2.5x10-10m，求鐵的最大斷裂強(qiáng)度；如果在鐵中存在一個長度為10x10-iom的裂紋，此時鐵的斷裂強(qiáng)度與沒有裂紋存在時一樣嗎？若不一樣，請算出斷裂強(qiáng)度的大??？不一樣b=40GPa，b=28.3GPamc2簡述裂紋的起源與快速擴(kuò)展的原因？（1）由于晶體微觀結(jié)構(gòu)中存在缺陷，當(dāng)受到外力作用時，在這些缺陷處就會引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋成核。（2）材料表面的機(jī)械損傷與化學(xué)腐蝕形成表面裂紋。（3）由于熱應(yīng)力形成裂紋。裂紋快速擴(kuò)展的原因：裂紋擴(kuò)展是單位面積所釋放的能量大于形成新的單位表面所需要的表面能1晶體微觀結(jié)構(gòu)的缺陷，應(yīng)力在缺陷處集中生成裂紋的核2由于表面的機(jī)械損傷、化學(xué)腐蝕產(chǎn)生表面裂紋3由于熱應(yīng)力

13、的作用產(chǎn)生裂紋快速擴(kuò)展的原因：材料在形成新裂紋時所釋放的能量大于新表面形成時所需的表面能3提高無機(jī)材料透光性的措施有哪些？（1）提高原材料純度,（2）摻加外加劑,（3）改變工藝措施1提高純度2添加外加劑3改變工藝措施提高原材料純度，摻加外加劑改良工藝措施4說出電子遷移率卩=工中各參量的物理意義？影響遷移率的主要因素是什么？m*eJ：電子兩次碰撞所需時間的平均值，e是電子所帶電荷，m是電子的有效質(zhì)量電子及空穴的有效質(zhì)量，散射的強(qiáng)弱，摻雜濃度和溫度t是連續(xù)碰撞兩次的時間，e是電子的電量，m*是電子的有效質(zhì)量；主要因素有：電子和空穴有效質(zhì)量的大小，散射的強(qiáng)弱，摻雜濃度和溫度。p-1i5. 二丄Yna

14、建立的重要意義及適用范圍？&+23ekkr0k建立了宏觀量e和微觀量a之間的關(guān)系，提供了計算介電性能參數(shù)的方法適用范圍：分子間作用小的氣體，非極化液體或固體，NaCl類型和具有適當(dāng)對稱結(jié)構(gòu)的晶體重要意義：建立了宏觀量£與微觀量a之間的關(guān)系，提供了計算介電性能參數(shù)的方法;r適用范圍：分子間作用很弱的氣體、非極性液體和非極性固體，一些NaCl型離子晶體和具有適當(dāng)對稱的晶體。6. 畫出典型的矩磁材料的磁滯回線，并簡單說明矩磁材料的應(yīng)用。廠IB1J1扛磁滯線呈矩形，在兩方面的剩磁正好能表示計算機(jī)中的“0”和“1”，因此矩磁性材料常用于制作“記憶”元件。磁滯回線呈矩形，在兩個方向上的剩

15、磁可用于表示計算機(jī)二進(jìn)制的“0”和“1”，故適合于制成“記憶”元件。（3分）7.為什么金屬的電阻因溫度升高而增大，而半導(dǎo)體的電阻卻因溫度的升高而減?。拷饘僭跍囟壬咧?，自由電子的碰撞加劇，對電子的定向運(yùn)動起到阻礙作用，因而電阻增大，而半導(dǎo)體只有溫度升高時才能激發(fā)電子，且數(shù)量很少，所以電阻較小當(dāng)金屬溫度升高時，自由電子碰撞的次數(shù)增多，阻礙了電子的運(yùn)動，因而電阻增大。而半導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時才能激發(fā)出電子，并且是少數(shù)的，因而電阻減小。8簡述介質(zhì)損耗的概念及分類。概念：電解質(zhì)在電廠作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量，成為電解質(zhì)的損耗功率，又叫介質(zhì)損耗分類：電導(dǎo)電離結(jié)構(gòu)極化介質(zhì)損耗的概念：電介質(zhì)在電

16、場作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量，稱為電介質(zhì)的損耗功率，簡稱介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗的分類：電導(dǎo)損耗、極化損耗、電離損耗、結(jié)構(gòu)損耗、宏觀結(jié)構(gòu)不均勻的介質(zhì)損耗。三、計算題（每小題10分，共20分）1. 無機(jī)材料絕緣電阻的測量試樣的外徑©=50mm,厚度h=2mm,電極尺寸如下圖所示,其中D/=26mm,D2=38mm,D3=48mm,另一面為全電極。采用直流三端電極法進(jìn)行測量。（1）請畫出測量試樣體電阻率和表面電阻率的接線電路圖。（2）若采用500V直流電源測出試樣的體電阻為250MQ，表面電阻為50MQ,計算該材料的體電阻率和表面電阻率。D37Di一第13頁（共5頁）2008年12

17、月中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2008年秋季學(xué)期2. 康寧1723玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：熱導(dǎo)率九=0.021J/（cm.s.°C）；線膨脹系數(shù)«=4.6X10-6/C；極限抗拉強(qiáng)度bf=7.0kg/mm2,彈性模量E=6700Kg/mm2,切變模量"二0.25求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。四綜合分析題（10分）簡述固體熱膨脹的微觀機(jī)理，并分析影響熱膨脹的因素第17頁（共5頁）2008年12月附：基本公式3第一、第二和第三熱斷裂抵抗因子分別為c(L-卩)f(1-卩)_fR=JAT=R'x1R'=kc(1-卩)fmax0.31rhmEa(dT九

18、c6-卩)3F.R''=cf(1*Vdt丿max.PCpEar2mEamaxEaEa介質(zhì)對光吸收的一般規(guī)律：I光散射方程：ax九PC"pR'PC234Ie0反射系數(shù)（m）：I=Ie-Sx0rw21n+1215費米分布函數(shù)：f(E)=1十exp(E-Ef)/kT-16體電阻率的理論表達(dá)式：78體電阻率的實驗表達(dá)式：PV薄圓片式樣表面電阻率表達(dá)式：導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子的濃度：價帶中空穴的濃度：9滑移面上F方向的應(yīng)力為10理論斷裂強(qiáng)度：兀r2V=1-hI兀(r+r)2V12-4hI2兀V.irIin2-rre-e)2兀m*kT)N=2eVkTcVh2丿3/2n=Nexpe

19、cn=NexphVE-E)-kT丿=22兀m*kT丫/2h2丿FFcos6c=A/cos6Acm11格利菲斯裂紋斷裂強(qiáng)度：c12.胡克定律：c=Es課程號：0302053材料物理A期末考試試卷B標(biāo)準(zhǔn)答案考試形式：閉卷考試考試時間：120分鐘一. 填空題（每小題3分，共30分）1. 上限彈性模量為331.33GPa;下限彈性模量為293.11GPa。2. 物質(zhì)的磁性分為3類；分別為順磁性、抗磁性、鐵磁性。3. 鐵電疇的定義是：鐵電體從順電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相時具有自發(fā)極化，自發(fā)極化一致的區(qū)域稱為鐵電疇。4描述無機(jī)材料熱學(xué)性能的指標(biāo)有：熱熔，熱傳導(dǎo)系數(shù)，熱膨脹系數(shù)。5.影響蠕變的主要因素有：溫度、應(yīng)力、

20、顯微結(jié)構(gòu)、組成、晶體結(jié)構(gòu)。6.采用霍爾效應(yīng)實驗可以確定材料是電子導(dǎo)電，采用電解效應(yīng)實驗可以確定材料是離子導(dǎo)電。7. 離子擴(kuò)散的主要形式有：空位擴(kuò)散，間隙擴(kuò)散，亞晶格擴(kuò)散。8.電解質(zhì)擊穿的主要形式有：電擊穿，熱擊穿，化學(xué)擊穿。9. 壓電效應(yīng)通?？煞譃?類，分別是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。10.延性（韌性），脆性，脆性二、簡答題（每小題5分，共40分）1. b二40GPa,b二28.3GPamc2（1）由于晶體微觀結(jié)構(gòu)中存在缺陷，當(dāng)受到外力作用時，在這些缺陷處就會引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋成核。（2）材料表面的機(jī)械損傷與化學(xué)腐蝕形成表面裂紋。（3）由于熱應(yīng)力形成裂紋。3（1）提高原材料純度,（2）摻加外

21、加劑,（3）改變工藝措施4. t是連續(xù)碰撞兩次的時間，e是電子的電量，m*是電子的有效質(zhì)量；主要因素有：電子和空穴有效質(zhì)量的大小，散射的強(qiáng)弱，摻雜濃度和溫度。5. 重要意義：建立了宏觀量8與微觀量a之間的關(guān)系，提供了計算介電性能參數(shù)的方r法；適用范圍：分子間作用很弱的氣體、非極性液體和非極性固體，一些NaCl型離子晶體中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2008年秋季學(xué)期和具有適當(dāng)對稱的晶體。6. 典型矩磁材料的磁滯回線:繪圖（2分）廠IB丿J1"第21頁（共5頁）2008年12月磁滯回線呈矩形，在兩個方向上的剩磁可用于表示計算機(jī)二進(jìn)制的“0”和“1”，故適合于制成“記憶”元件。（3分）7. 當(dāng)金屬

22、溫度升高時，自由電子碰撞的次數(shù)增多，阻礙了電子的運(yùn)動，因而電阻增大。而半導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時才能激發(fā)出電子，并且是少數(shù)的，因而電阻減小。8. 介質(zhì)損耗的概念：（2分）電介質(zhì)在電場作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量,稱為電介質(zhì)的損耗功率，簡稱介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗的分類：（3分）電導(dǎo)損耗、極化損耗、電離損耗、結(jié)構(gòu)損耗、宏觀結(jié)構(gòu)不均勻的介質(zhì)損耗。三、計算題（每小題10分，共20分）1.無機(jī)材料絕緣電阻的測量試樣的外徑0=50mm，厚度h=2mm，電極尺寸如下圖所示，其中D=26mm，D2=38mm，D3=48mm，另一面為全電極。采用直流三端電極法進(jìn)行測量。（1）請畫出測量試樣體電阻率和表面電阻率的接

23、線電路圖。（4分）（2）若采用500V直流電源測出試樣的體電阻為250MQ,表面電阻為50MQ,計算該材料的體電阻率和表面電阻率。（6分）p二1.0048x108QVp=8.28x108Qs2康寧玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：熱導(dǎo)率九=0.021J/（cm.s.°C）；線膨脹系數(shù)a=4.6x10-6/1；極限抗拉強(qiáng)度&f=7.0kg/mm2,彈性模量E=6700Kg/mm2切變模量口=0.25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。解：根據(jù)貞=。f°-卩）=170.3°C（5分）maxEd（5分）Xc（L-u）R丄包=XR=3.577（皿）四綜合分析題（1

24、0分）簡述固體熱膨脹的微觀機(jī)理，并分析影響熱膨脹的因素。機(jī)理分析：固體材料的熱膨脹本質(zhì)，歸結(jié)為點陣結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點間的平均距離隨溫度升高而增大。由圖1可以看到，質(zhì)點在平衡位置兩側(cè)時，受力并不對稱。（2分）固體材料的熱振動是一種非線性振動，如圖2所示，由于勢能曲線不對稱，所以平衡位置不在r。，而在丁今。隨著溫度的升高，粒子的振動總能量依次增為E（T2）,E（T3）.所以平衡位置依次增為影響熱膨脹因素有:（3分）成分與相變對膨脹系數(shù)的影響;晶體缺陷對熱膨脹的影響;晶體各向異性對熱膨脹的影響;工藝因素對膨脹系數(shù)的影響；（5分）溫度對膨脹系數(shù)的影響;課程號：0302053材料物理A期末考試試卷（A）考試形

25、式：閉卷考試考試時間：120分鐘2.影響無機(jī)熱導(dǎo)率的因素有溫度，八n-121n+1丿213.反射系數(shù)m=藝、2，當(dāng)在界面反射損失嚴(yán)重;等。班號學(xué)號姓名得分題號一二三四總分得分一、填空題（每小題3分，共30分）1.不受外力的情況下，如（圖1）所示給出了兩種!j材料內(nèi)部原子間的結(jié)合力與其距離之間的關(guān)系，其A中a<a，根據(jù)圖中所給條件，試判別這兩種材料12的楊氏模里EE的關(guān)系（填大于、小于或12rroj/lr?.Fl対用謫r等于）。/圖圖1界面反射幾乎沒有損失。4. 半導(dǎo)體導(dǎo)電性的敏感效應(yīng)主要有；。5. 離子晶體中的電導(dǎo)主要是離子電導(dǎo)，離子電導(dǎo)分為:和兩大類，其中高溫時顯著。6. 鐵電陶瓷只有

26、經(jīng)過極化處理才能顯示壓電效應(yīng)，影響極化的三個因素包括，。7.物質(zhì)的磁性主要由引起。鐵磁性來源于原子未被抵消的和8壓電效應(yīng)可分為類，分別是和9離子擴(kuò)散的主要形式有；。中國地質(zhì)大學(xué)(北京)2008年秋季學(xué)期10. 鐵氧體磁性材料所具有的特點是二、簡答題（每小題5分，共35分）1簡述半導(dǎo)體的分類。2繪出典型鐵電體的電滯回線，說明其主要參數(shù)的物理意義。3簡述提高無機(jī)材料透光性的措施有哪些？4本征離子電導(dǎo)的導(dǎo)電離子（載流子）主要由什么缺陷提供？其載流子濃度：n=Nexp（E/2kT）中E的物理意義是什么？5. 離子遷移率卩=£=婕竺.expf-佇，試分析影響離子遷移率的主要因素是什么?E6kT

27、kT丿6. 簡述介質(zhì)損耗的概念及分類。7. 說出四種無機(jī)材料的韌化機(jī)制。三、計算題（共20分）1. （5分）一部熱機(jī)部件由反應(yīng)燒結(jié)氮化硅制成，其熱導(dǎo)率久=0.184jcm.s.°C）,厚度d=120mm。如果表面熱傳遞系數(shù)h=0.05J/（cm2.s.C）,假設(shè)形狀因子S=1,R=547C,估算可茲應(yīng)用的熱沖擊最大允許溫差。2. （5分）一透明A12O3板厚度為1mm,折射率n=1.76,用以測定光的吸收系數(shù)。如果光通過板厚之后，其強(qiáng)度降低了15%，計算吸收及散射系數(shù)的總和。3. （10分）無機(jī)材料絕緣電阻的測量試樣的外徑©=50mm,厚度h=2mm,電極尺寸如下圖所示，其

28、中D1=26mm,D2=38mm,D3=48mm,另一面為全電極。采用直流三端電極法進(jìn)行測量。（1）請畫出測量試樣體電阻率和表面電阻率的接線電路圖。（2）若采用500V直流電源測出試樣的體電阻為250MQ,表面電阻為50MQ，計算該材料的體電阻率和表面電阻率。四、綜述題（共15分）D畫出軟磁、硬磁及矩磁材料的磁滯回線,以軟磁材料的磁滯回線為例說明其主要參數(shù)的物理意義和造成MB非線性關(guān)系的原因，并舉例說明軟磁材料的應(yīng)用。附：基本公式第一、第二和第三熱斷裂抵抗因子分別為ATmaxEaAT二R'xmax0.31rhR'=九oG-卩)EamaxPCEaEaR'PC介質(zhì)對光吸收的

29、一般規(guī)律：1二10e_ax光散射方程：I二Ie_Sx0反射系數(shù)(m)：(w''nVn21費米分布函數(shù)：f(E)=1+exp(E_體電阻率的理論表達(dá)式：體電阻率的實驗表達(dá)式：PV薄圓片式樣表面電阻率表達(dá)式：P兀r2V=i-hI兀(r+r)2V124hI2兀V.lrIln2-r導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子的濃度：=N(EE)2兀m*kT)cfN=2ekTcVh2丿3/2cexp價帶中空穴的濃度：=NV(EE)(2兀m*kT)fVN=2hVkT丿VVh2丿3/2exp滑移面上F方向的應(yīng)力為FFcos6o=A/cos6A453456789101112理論斷裂強(qiáng)度：om第#頁(共5頁)2008年12月

30、胡克定律：o=Ee中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2008年秋季學(xué)期課程號：0302053材料物理A期末考試試卷（A）標(biāo)準(zhǔn)答案考試形式：閉卷考試考試時間：120分鐘一、填空題（每小題3分，共30分）11. EE1212. 溫度、顯微結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、氣孔13. 當(dāng)n1和n2相差較大，界面反射損失嚴(yán)重；當(dāng)口產(chǎn)比時，界面反射幾乎沒有損失。14. 熱敏效應(yīng)、光敏效應(yīng)、壓敏效應(yīng)、磁敏效應(yīng)。15. 本征電導(dǎo)，雜質(zhì)離子電導(dǎo)，本征離子電導(dǎo)。16. 極化電場、極化溫度、極化時間17. 電子的自旋磁矩，自旋磁矩、自發(fā)磁化18. 兩類，正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)。19. 空位擴(kuò)散、間隙擴(kuò)散、亞晶格間隙擴(kuò)散。20. 高電阻、低損耗。

31、二、簡答題（每小題5分，共35分）1.簡述半導(dǎo)體的分類。（3）本征半導(dǎo)體：載流子：電子和空穴（2分）（4）雜質(zhì)半導(dǎo)體（3分）i. n型半導(dǎo)體：摻入施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體。載流子：多余的電子ii. p型半導(dǎo)體：摻入受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體（空穴半導(dǎo)體）。載流子：空穴Ps飽和極化強(qiáng)度Pr剩余極化強(qiáng)度Ec矯頑場強(qiáng)2. 典型鐵電體的極化曲線和電滯回線:（1分）（1分）（1分）3. 提高無機(jī)材料透光性的措施有（1）提高原材料純度（2）摻加外加劑（3）提高工藝措施。采取比普通燒結(jié)法更好的熱壓法和熱等靜壓法，效果更好。4. 本征離子電導(dǎo)的導(dǎo)電離子（載流子）主要由晶體的熱缺陷所缺陷提供。其載流子濃度：n=Nexp（E/2k

32、T）中E的物理意義是缺陷形成能，離解一陽離子和一陰離子達(dá)到表面所需要的能量。5. 影響離子遷移率的主要因素是與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)（6、U0、v0）,T6任何電介質(zhì)在電場作用下，總是或多或少地把部分的電能轉(zhuǎn)變成熱能使介質(zhì)發(fā)熱在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量就稱介質(zhì)的損耗。（2分）損耗形勢有：電導(dǎo)損耗，極化損耗，電離損耗，結(jié)構(gòu)損耗，宏觀結(jié)構(gòu)不均勻的損耗答對其中3個給（3分）7相變增韌、微裂紋增韌、裂紋偏折和彎曲增韌、裂紋分支增韌、橋聯(lián)與拔出增韌延性顆粒增韌、殘余熱應(yīng)力增韌、電疇翻轉(zhuǎn)增韌、復(fù)合韌化機(jī)制。（以上任意4種）三、計算題（共20分，其中1、2題各5分，3題10分）1Xa(1u)11解：根據(jù)At=S一

33、f=SR，maxEaO.31rhm=1082°C0.31rhm3分2Xa(1u)R=XR=i°°.6(皿)2分=0.0762分第27頁（共5頁）2008年12月2分I=I(1m)2e-(a+s)d00.851=(10.076)21e(a+s).10100a+s=0.047cm1.1分3（1）畫出測量試樣體電阻率和表面電阻率的接線電路圖。（4分）（2）若采用500V直流電源測出試樣的體電阻為250MQ，表面電阻為50MQ，計算該材料的體電阻率和表面電阻率。（6分）p=1.0048x108Q-mVp=8.28x1080s四、綜述題（共15分）軟磁、硬磁及矩磁材料的磁滯

34、回線分別是繪圖（3分）圖鐵磁體的磁化曲銭和議滯冋鰻（5分）軟磁鐵磁體的磁化曲線和磁滯回線:M$飽和磁化強(qiáng)度（1分）M”一剩余磁化強(qiáng)度（1分）Hc矯頑磁場（1分）用磁疇概念解釋造成MB非線性關(guān)系的原因鐵磁體自發(fā)磁化區(qū)域一致的區(qū)域稱為磁疇（4分）舉例說明軟磁材料的應(yīng)用中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2008年秋季學(xué)期課程號：0302053材料物理A期末考試試卷（B）考試形式：閉卷考試考試時間：120分鐘班號學(xué)號姓名得分題號一一二三四總分得分一、填空題（每小題3分，共30分）1裂紋的擴(kuò)展方式有錯開型；掰開型；撕開型。2物質(zhì)的磁性分為類；分別為抗磁性；順磁性；鐵磁性。3.鐵電疇的定義是鐵電體從順電相變?yōu)殍F電具有的

35、自發(fā)極化，自發(fā)極化一致的區(qū)域叫做鐵電疇。4描述材料熱學(xué)性能的指標(biāo)有熱容；熱傳導(dǎo)系數(shù)；熱膨脹系數(shù)。5影響蠕變的主要因素溫度；組成；顯微結(jié)構(gòu)；晶體結(jié)構(gòu)；應(yīng)力。6.陶瓷含體積百分比為95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa）,其上限彈性模量為.331.33GPa；下限彈性模量為293.11GPa。7影響離子電導(dǎo)率的主要因素有溫度；晶體結(jié)構(gòu)；晶體缺陷；非化學(xué)計量比產(chǎn)生的晶格缺陷。8介質(zhì)擊穿的主要形式有電擊穿；熱擊穿；化學(xué)擊穿。9壓電效應(yīng)可分為2類，分別是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。10.影響熱導(dǎo)率的因素有溫度；顯微結(jié)構(gòu)；化學(xué)組成；氣孔。二、簡答題（每小題5分，共35分）1已知鐵

36、的表面能丫=2J/m2，楊氏模量e=2x102GPa，晶格常數(shù)a=2.5x10-10m，求鐵的最大斷裂強(qiáng)度；如果在鐵中存在一個長度為10x10-iom的裂紋，此時鐵的斷裂強(qiáng)度與沒有裂紋存在時一樣嗎？若不一樣，請算出斷裂強(qiáng)度的大?。坎灰粯樱F表面斷裂強(qiáng)度是40GPa28.3GPa2簡述纖維復(fù)合材料的復(fù)合原則。（1）纖維盡可能多地承擔(dān)外加負(fù)荷；（2）二者的結(jié)合強(qiáng)適當(dāng),否則基體中所承受的應(yīng)力無法傳遞到纖維上；（3）應(yīng)力作用的方向應(yīng)與纖維平行,才能發(fā)揮纖維的作用；（4）纖維與基體的熱膨脹系數(shù)匹配,最好是纖維的熱膨脹系數(shù)大于基體的；（5）還要考慮二者在高溫下的化學(xué)相容性。1 讓纖維盡可能多的承受外加負(fù)荷

37、2 二者結(jié)合強(qiáng)不宜過強(qiáng)，以防機(jī)體所受應(yīng)力無法傳遞到纖維上3 應(yīng)力作用方向應(yīng)與纖維方向平行這樣才可最大限度的發(fā)揮纖維的作用4 纖維的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與機(jī)體匹配或略大于基體5 考慮二者在高溫下的化學(xué)相容性3提高無機(jī)材料透光性的措施有哪些？提高材料純度摻加外加劑改變工藝措施4說出電子遷移率卩=佟中各參量的物理意義？影響遷移率的主要因素是什么？m*et是連續(xù)碰撞兩次的時間，e是電子的電量，m*是電子的有效質(zhì)量；主要因素有：電子和空穴有效質(zhì)量的大小，散射的強(qiáng)弱，摻雜濃度和溫度。p-115.1=丄Yna建立的重要意義及適用范圍？&+23ekkr0k意義：建立了宏觀量與微觀量之間的關(guān)系，提供了計算介電性

38、能參數(shù)的方法適用范圍：分子間作用力小的氣體非極性液體及固體，NaCl型適當(dāng)結(jié)構(gòu)對稱的分子6畫出典型的矩磁材料的磁滯回線，并簡單說明矩磁材料的應(yīng)用。7為什么金屬的電阻因溫度升高而增大，而半導(dǎo)體的電阻卻因溫度的升高而減??？三、計算題（1、3小題7分；2小題6分，共20分）1. 一A10晶體圓柱（如右圖），直徑為D,受軸向23拉力F,如臨界抗剪強(qiáng)度為t，求沿圖中所示之一c（方向）固定滑移系統(tǒng)產(chǎn)生滑移時，所需必要的拉力值。同時計算在滑移面上的法向應(yīng)力。Fcos60兀（D/2）23分0D1. 一A12O3晶體圓柱（如右圖），直徑為D,受軸向拉力F,臨界抗剪強(qiáng)度為T“在滑移面上的應(yīng)力為第31頁（共5頁）2

39、008年12月沿（方向）固定滑移系統(tǒng)產(chǎn)生滑移時，所需必要的拉力值為兀pD22cos02分兀pD2在滑移面上的應(yīng)力為。n.2分2. 康寧1723玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：熱導(dǎo)率九=0.021J/（cm.s.°C）；線膨脹系數(shù)a=4.6X10-6/C；極限抗拉強(qiáng)度bf=7.0kg/mm2,彈性模量E=6700Kg/mm2,切變模量卩=0.25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子?？祵幉ＡВü杷徜X玻璃）具有下列性能參數(shù)：熱導(dǎo)率九=0.021J/（cm.s.C）；線膨脹系數(shù)a=4.6X10-6/C；極限抗拉強(qiáng)度bf=7.0kg/mm2,彈性模量E=6700Kg/mm2，切變模量口=0.

40、25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。解：根據(jù)貞=bf°-卩）=170.3°C（3分）maxEa九b（L-a）R'=f=XR=3.577（cm.s）Ea中國地質(zhì)大學(xué)(北京)2008年秋季學(xué)期3. 已知一透明玻璃板，厚度為d,有單色入射光以極小入射角入射到玻璃板上，入射光強(qiáng)度為10,設(shè)材料的反射光系數(shù)為m=0.6%,吸收系數(shù)為a=0.03cm-i,如果忽略材料的散射. 試證明透射光強(qiáng)度為I=(l-m)2l0e-a； 計算厚度d=3cm的該玻璃板的透射光強(qiáng)度。2分)(2分)3.解:(1)I'=Ie-od0T'=I(1一m)2e-od02)I=I(1m)2

41、e-°d=(10.6%)2e-0.03x31=0.903I000四. 綜合分析題(15分)簡述固體熱膨脹的微觀機(jī)理，并分析影響熱膨脹的因素。附:基本公式6.第一、第二和第三熱斷裂抵抗因子分別為ATR=maxEoEoAT=R'xmax0.31rhR'=九aG-p)EoR''=-pmaxPCEoEoR'PC2.34.介質(zhì)對光吸收的一般規(guī)律:I=I0e-ox光散射方程:I=Ie-Sx0反射系數(shù)(m)：rw'nVn5費米分布函數(shù)：f(E)=1+exp(E-兀r2V6.體電阻率的理論表達(dá)式：Pv=T21第27頁(共5頁)2008年12月中國地質(zhì)大

42、學(xué)（北京）2008年秋季學(xué)期第35頁（共5頁）2008年12月789101112體電阻率的實驗表達(dá)式：PV薄圓片式樣表面電阻率表達(dá)式：導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子的濃度：價帶中空穴的濃度：滑移面上F方向的應(yīng)力為兀(r+r)2V124hI2兀V.irIin2-rn=Nexpec(ee)2兀m*kT)cfN=2ekTcIh2丿/2n=NexphV(ee)(N=2fV"kT丿VkA/cos©=Fcos©=A-3/2理論斷裂強(qiáng)度：bm課程號0302053材料物理A期末考試試卷B標(biāo)準(zhǔn)答案考試形式：閉卷考試考試時間：120分鐘二.填空題（每小題3分，共30分）1.裂紋的擴(kuò)展方式有：掰開型、錯開型、撕開型。2. 物質(zhì)的磁性分為3類；分別為順磁性、抗磁性、鐵磁性。3. 鐵電疇的定義是：鐵電體從順電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相時具有自發(fā)極化，自發(fā)極化一致的區(qū)域稱為鐵電疇。4.描述無機(jī)材料熱學(xué)性能的指標(biāo)有：熱熔，熱傳導(dǎo)系數(shù)，熱膨脹系數(shù)。5.影響蠕變的主要因素有：溫度、應(yīng)力、顯微結(jié)構(gòu)、組成、晶體結(jié)構(gòu)。6.上限彈性模量為331.33GPa；下限彈性模量為293.11GPa