搜索
四川大学期末考试试题（AAAA）（2007——2008学年第下学期）课程号：30014530课序号：0-5课程名称：材料科学与工程基础适用专业年级：高分子材料与工程2006级学生人数：425印题份数：450学生姓名：学号：任课教师：成绩：题号一、二、三、四、五、六、总分得分阅卷教师一、判断下列说法是否正确，如果你认为是正确的，请在括号内填（TTTT），反之，则填（FFFF）。（15151515分）1.电介质材料在低频下的介电常数低于在高频下的介电常数。(F)2.碳钢中含碳量越大，则其屈服强度越高。(F)3.材料的刚性越大，材料就越脆。(F)4.延性高分子材料的拉伸强度等于拉伸应力-应变曲线上材料断裂时的应力值(F)5.在同样的加热条件下，材料的热容量越大，材料的温度上升得越慢。(T)6.材料的宏观热膨胀性是由于原子在平衡位置对称振动，振幅增大的结果。(F)7.聚氯乙烯可以用作高频绝缘材料。(F)8.黄铜比紫铜具有更高的电导率。(F)9.一般情况下，非晶态材料比晶态材料的强度低、硬度小、导电性差。(T)10.键能越高硬度越大，高分子是由共价键连接的，所以高分子材料硬度大。(F)11.C-F键为极性共价键，因而聚四氟乙烯易产生取向极化，具有高的介电常数。(F)12.随着离子电荷量增加离子性固体的电导率增加。(F)13.硬磁材料被外磁场磁化后，去掉外磁场仍然保持较强剩磁。(T)14.Forpuremetals,heatisonlytransportedbyfreeelectrons.(F)15．n型半导体指在Si、Ge等四价元素中掺入少量五价元素P、Sb、Bi、As(T)学号：姓名注：1、试题字迹务必清晰，书写工整。本题5页，本页为第1页2、题间不留空，一般应题卷分开。教务处试题编号3、务必用A4纸打印二、多选题（15151515分）1.金属材料的弹性模量随温度的升高而（B）。A.上升；B.降低；C.不变2、从Fe原子的价电子轨道构型可知，Fe原子的波尔磁子数目为（B）个A、6B、4C、53、格列菲斯公式ac=2Eγs/(π.σc2)中，ac是（B）A裂纹失稳状态的临界应力；B临界半裂纹长度；C裂纹失稳状态的临界半应力4、决定材料硬度的三个主要影响因素是（B）A、键能、温度、测试方法、B、键能、密度、温度、C、电子结构、密度、温度、5、添加阻燃剂和无机填料而提高高分子材料阻燃性的原理主要有三个方面：（ABC）A、隔离氧B、降低温度C、吸收热量D、产生大量的水E、降低聚合物的燃点6、电容介质材料应具有B的介电常数和的介质损耗。A、大、大、B、大、小、C、小、大、7、表征超导体性能的三个主要指标是（B）a.Tc，Hc，Icb.Hc，Tc，Jcc.Jc，Hc，Ic本题5页，本页为第2页教务处试题编号学号：姓名8、铁氧体Fe3O4属于反尖晶石结构（B）A、A2+B23+O4B、B3+（A2+B3+）O49、影响tgδ的因素主要包括五个方面(ABD)A分子结构、温度B多相体系、交变电场频率C温度，原子的电子结构D小分子及杂质，10、A.m-1是以下哪两个磁学物理量的量纲。(AB)A、磁场强度B、磁化强度C、磁感应强度D、磁导率11、考虑裂纹形状因子Y，应力强度因子用公式（B）计算AK=2EY/(π.σc2)；BK=Yσ(π.a)1/2；CK=Yσ(a)1/212、顺磁性物质的磁化率与温度的关系符合以下关系式：(A)A、X=C/TB、X=C/(T-Tc)13、“dislocation”的意义是（A）A位错；B滑移；C变形14、材料的热失重曲线可测定材料的B，和。A.马丁耐热温度，热变形温度，维卡软化温度B.起始分解温度，半分解温度，残碳率15、荧光（A）AfluorescenceBluminescenceCphosphorescence本题5页，本页为第3页教务处试题编号学号：姓名三、填空（10101010分）1.材料内热传导机制主要有自由电子、晶格振动和分子传导等。2.按照马克三角形，影响聚合物耐热性的三个主要因素是刚性联结构、结晶和交联。3.随着温度的升高，高分子材料的下列性能值是升高还是降低：介电常数升高、拉伸强度降低、热膨胀系数升高。4.写出以下材料性能参数的量纲：模量Pa(N/m2)、冲击强度KJ/m2、比热容J·Kg-1·K-1、磁矩A·m2。5.写出按照压痕硬度法原理测试材料硬度的三种主要方法的名称布氏硬度、洛式硬度、维氏硬度。6.写出以下各性能参数之间的关系式渗透率（液体）J（D、L、c1、c2），J=—D(c2—c1)/L本征半导体的电导率σ（Eg、T）：σ=σ0·exp(—Eg/2kT)四、作图题（10101010分）1、画出钢、铸铁、陶瓷、橡胶、聚乙烯、聚苯乙烯、固化的酚醛树脂（电木）、玻璃、Al2O3、碳纤维复合材料的应力-应变曲线示意图。（5分）σσεε本题5页，本页为第4页教务处试题编号学号：姓名铸铁钢陶瓷、玻璃Al2O3碳纤维复合材料电木聚乙烯橡胶聚苯乙烯2、画出导体、绝缘体和本征半导体的能带示意图。（5分）(a)为金属，任一个均可；(b)为绝缘体；(c)为半导体每画出1种示意图得1分；标注共2分，中英文标注均可。或者五、简述题（15151515分）1、从高分子材料、金属材料和陶瓷材料在组成和结构方面的差别，解释它们在模量和强度、导电和导热性、热膨胀性方面的差别（10分）答案：金属材料由金属元素或主要由金属元素组成，键合方式为金属键（1分），金属正离子和自由电子作用，易形成晶体，如立方结构、面心立方、密堆六方（0.5分）。无机非金属材料除有机物和金属以外，包括常见的陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料；组分：硅酸盐类、氧化物类，氮、碳（不含H）（1分）；结合键：离子键、共价键、混合键（0.5分）。高分子材料主要有C、H、O元素组成，链内由共价键组成，链间由范德华氏力构成（1分）；多层次结构（链结构、聚集态结构和微区结构等），聚集态包括无定形，取向，半晶等，分子链以特定构象进入晶胞，多种结晶形态（0.5分）。模量：金属材料和陶瓷材料模量高，高分子材料模量低（1分）。强度：金属材料和陶瓷材料强度大；高分子材料强度小（1分）导电性：金属材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1分）。导热性：金属材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1分）。热膨胀性：陶瓷材料和金属材料较小，高分子材料较大（1分）。注意只要将意思表达即可得到相应的分数。(若能简要说明原因最好,如原子或分子间键合类型和强度的影响,自由电子的影响等)2222、(a)(a)(a)(a)Brieflyexplainwhymetalsareopaquetoelectromagneticradiationhavingphotonenergieswithinthevisibleregionofthespectrum.(b)(b)(b)(b)Brieflyexplainwhyamorphouspolymersaretransparent,whilepredominantlycrystallinepolymersappearopaqueor,atbest,translucent（5分）答案：(a)金属高能级(价带）只部分填充电子，具有可见光频率的辐射，会激发电子到费米能级以上的空能级（吸收再发射光子）（2.5分）。(b)非晶（无定形）聚合物对可见光频率的辐射无吸收，故透明。而结晶聚合物由于内部结晶的不完全性，存在一部分非晶区（无定形区），于是材料内部折射指数不均匀性（或者说晶区与非晶区折射指数存在差异）产生光散射，故不透明，或者半透明。（2.5分）。六、计算题（35353535分）1、Assumesteady-stateheatflow，calculatetheheatlossperhourthroughasheetofcopper10mmthickiftheareaofthecopperis0.3m2,andifthetemperaturesatthetwofacesare300℃and150℃,λ=398W/m·K。Calculatetheheatlossperhourifcopperisusedandthethicknessisincreasedto20mm.（9分）解：Q=λAt（T1-T2）/d（写出公式得3333分）=398×0.3×3600×(300-150)/0.01=6.45×109（J）（代入数据得，计算正确得2222分）增加到20mm后，Q=λAt（T1-T2）/d=3.224×109（J）（写出公式，代入数据，计算正确得4444分）2222、某钢材的屈服强度为1100MPa,抗拉强度为1200MPa，断裂韧性（KIC）为90MPa·m1/2。（a）在一钢板上有2mm的边裂，在他产生屈服之前是否会先断裂？（b）在屈服发生之前，不产生断裂的可容许断裂缝的最大深度是多少？（假设几何因子Y等于1.1，试样的拉应力与边裂纹垂直）（8888分）解：σ====KKKKICICICIC/Y/Y/Y/Y（πaaaa）0.50.50.50.5（写出公式得2222分）====（90909090×106）÷÷÷÷[1.1[1.1[1.1[1.1×(3.14×0.002)1/2]====1032Mpa1032Mpa1032Mpa1032Mpa1100MPa1100MPa1100MPa1100MPa（代入数据，计算正确得2222分；先断裂，（判断正确得1111分）。a=a=a=a=（KKKKICICICIC/Y/Y/Y/Yσ0000）2222////ππππ或者a=a=a=a=KKKKICICICIC2222////YYYY2222σ00002222ππππ（写出公式得1111分）====（90909090×106）2÷÷÷÷[[[[1.11.11.11.12222×(1100×106)2222×3.14]====1.1.1.1.76767676mmmmmmmm（代入数据得，计算正确得2222分）屈服发生之前，不产生断裂的最大边裂为1.76mm，内部裂纹为3.52mm本题5页，本页为第5页教务处试题编号3333、Thefractionofnonreflectedradiationthatistransmittedthrougha20-mmthicknessofatransparentmaterialis0.80.Ifthethicknessisdecreasedto10mm,whatfractionoflightwillbetransmitted?（8分）解：IT=I0（1-R）2e-βl，无反射则IT=I0e-βl（写出公式得1111分，写出变换再得1111分，如直接写出变换后正确的无反射的公式，也可得全分）；IT/I0=e-βl0.80=e-β×0.02计算β=11.16（代入数据得1111分；计算正确再得1111分）厚度减少为10mm时：T=e-βl=e-β×0.01=0.894（代入数据正确计算再得3333分，或IT=0.894I0）如果厚度减少为10mm，则透过分数为0.894。正确说明得1111分）4444、Atroomtemperature,theelectricalconductivityandtheelectronmobilityforcopperare6.0×107(Ώ·m)-1and0.0030m2/V·s,respectively.(a)(a)(a)(a)Computethenumberoffreeelectronspercubicmeterforcopperatroomtemperature.(b)(b)(b)(b)Whatisthenumberoffreeelectronspercopperatom?Assumeadensityof8.9g/cm3.（10分）（Theatomicweightofcopperis63.5g/mol,andq=1.6×10-19C）（a）σ=n|e|µe，所以n=σ/|e|µe（写出公式得2分，公式转换再得1分）=(