2009材料物理考题A

中国地质大学（北京）2009年秋季学期第页（共3页）2009年12月1课程号：0302053《材料物理A》期末考试试卷（A）考试形式：闭卷考试考试时间：120分钟班号学号姓名得分题号一二三四总分得分一、填空题（每小题3分，共30分）1．不受外力的情况下，如（图1）所示给出了两种材料内部原子间的结合力与其距离之间的关系，其中21，根据图中所给条件，试判别这两种材料的杨氏模量1E2E的关系（填大于、小于或等于）。2．影响无机热导率的因素有温度，、、等。3．反射系数，当在界面反射损失严重；当界面反射几乎没有损失。4．半导体导电性的敏感效应主要有；；；。5．离子晶体中的电导主要是离子电导，离子电导分为：和两大类，其中高温时显著。6．铁电陶瓷只有经过极化处理才能显示压电效应，影响极化的三个因素包括，，。7．物质的磁性主要由引起。铁磁性来源于原子未被抵消的和。8．压电效应可分为类，分别是和。9．离子扩散的主要形式有；；。图12212111nnwwm中国地质大学（北京）2009年秋季学期第页（共3页）2009年12月210．铁氧体磁性材料所具有的特点是；。二、简答题（每小题5分，共35分）1．简述半导体的分类。2．绘出典型铁电体的电滞回线，说明其主要参数的物理意义。3．简述提高无机材料透光性的措施有哪些？4．本征离子电导的导电离子（载流子）主要由什么缺陷提供？其载流子浓度：n＝Nexp(E/2kT)中E的物理意义是什么？5．离子迁移率，试分析影响离子迁移率的主要因素是什么?6．简述介质损耗的概念及分类。7．说出四种无机材料的韧化机制。三、计算题（共20分）1．（5分）一部热机部件由反应烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184J/(cm.s.℃)，厚度d=120mm。如果表面热传递系数h=0.05J/(cm2.s.℃),假设形状因子S=1，R=547℃,估算可兹应用的热冲击最大允许温差。2．（5分）一透明Al2O3板厚度为1mm，折射率n=1.76，用以测定光的吸收系数。如果光通过板厚之后，其强度降低了15%，计算吸收及散射系数的总和。3．（10分）无机材料绝缘电阻的测量试样的外径＝50mm，厚度h=2mm，电极尺寸如下图所示，其中D1＝26mm，D2＝38mm，D3＝48mm，另一面为全电极。采用直流三端电极法进行测量。（1）请画出测量试样体电阻率和表面电阻率的接线电路图。（2）若采用500V直流电源测出试样的体电阻为250M，表面电阻为50M，计算该材料的体电阻率和表面电阻率。四、综述题（共15分）画出软磁、硬磁及矩磁材料的磁滞回线，以软磁材料的磁滞回线为例说明其主要参数的物理意义和造成M—B非线性关系的原因，并举例说明软磁材料的应用。kTUkTqE020exp6hagD1D2D3中国地质大学（北京）2009年秋季学期第页（共3页）2009年12月3附：基本公式1．第一、第二和第三热断裂抵抗因子分别为2．介质对光吸收的一般规律：3．光散射方程：4．反射系数(m)：5．费米分布函数：1]/)exp(1[)(kTEEEff6．体电阻率的理论表达式：体电阻率的实验表达式：7．薄圆片式样表面电阻率表达式：8．导带中导电电子的浓度：价带中空穴的浓度：9．滑移面上F方向的应力为：10．理论断裂强度：aEm11．格利菲斯裂纹断裂强度：cEc12．胡克定律：EERf1hrRTm31.01maxETf1maxERf1ppfCRCER12max31mfprECdtdT2212111nnwwm令xeII0SxeII0IVhrV21IVhrrV4)(221IVrrs12ln2kTEENnfcceexpkTEENnVfVhexp2/32*22hkTmNec2/32*22hkTmNhVAFAFcoscos/中国地质大学（北京）2009年秋季学期第页（共3页）2009年12月4课程号：0302053《材料物理A》期末考试试卷（A）标准答案考试形式：闭卷考试考试时间：120分钟一、填空题（每小题3分，共30分）1.21EE2.温度、显微结构、化学组成、气孔3.当n1和n2相差较大，界面反射损失严重；当n1=n2时，界面反射几乎没有损失。4.热敏效应、光敏效应、压敏效应、磁敏效应。5.本征电导，杂质离子电导，本征离子电导。6.极化电场、极化温度、极化时间7.电子的自旋磁矩，自旋磁矩、自发磁化8.两类，正压电效应、逆压电效应。9.空位扩散、间隙扩散、亚晶格间隙扩散。10.高电阻、低损耗。二、简答题（每小题5分，共35分）1．简述半导体的分类。（1）本征半导体：载流子：电子和空穴（2分）（2）杂质半导体（3分）i.n型半导体：掺入施主杂质的半导体。载流子：多余的电子ii.p型半导体：掺入受主杂质的半导体（空穴半导体）。载流子：空穴2．典型铁电体的极化曲线和电滞回线：3．提高无机材料透光性的措施有（1）提高原材料纯度（2）掺加外加剂（3）提高工艺措施。采取比普通烧结法更好的热压法和热等静压法，效果更好。4．本征离子电导的导电离子（载流子）主要由晶体的热缺陷所缺陷提供。其载流子浓度：n＝Nexp(E/2kT)中E的物理意义是缺陷形成能，离解一阳离子和一阴离子达到表面所需要的能量。Ps－饱和极化强度（1分）Pr－剩余极化强度（1分）Ec－矫顽场强（1分）绘图（2分）中国地质大学（北京）2009年秋季学期第页（共3页）2009年12月55．影响离子迁移率的主要因素是与晶体结构有关(δ、U0、ν0)，T6．任何电介质在电场作用下，总是或多或少地把部分的电能转变成热能使介质发热，在单位时间内因发热而消耗的能量就称介质的损耗。（2分）损耗形势有：电导损耗，极化损耗，电离损耗，结构损耗，宏观结构不均匀的损耗答对其中3个给（3分）7．相变增韧、微裂纹增韧、裂纹偏折和弯曲增韧、裂纹分支增韧、桥联与拔出增韧、延性颗粒增韧、残余热应力增韧、电畴翻转增韧、复合韧化机制。（以上任意4种）三、计算题（共20分，其中1、2题各5分，3题10分）1．解：根据=1082ºC…………3分……………2分2．076.0112nnm…………2分dsemII)(20)1(………………………….2分110).(020)076.01(85.0seII……………1047.0cms………………………..1分3．（1）画出测量试样体电阻率和表面电阻率的接线电路图。（4分）（2）若采用500V直流电源测出试样的体电阻为250M，表面电阻为50M，计算该材料的体电阻率和表面电阻率。（6分）mV8100048.181028.8s).(6.1001scmRERfhrRShrESTmmf31.0131.011maxhEbgVAr2r1ahabgVxA中国地质大学（北京）2009年秋季学期第页（共3页）2009年12月6四、综述题（共15分）软磁、硬磁及矩磁材料的磁滞回线分别是软磁铁磁体的磁化曲线和磁滞回线：用磁畴概念解释造成M—B非线性关系的原因铁磁体自发磁化区域一致的区域称为磁畴（4分）举例说明软磁材料的应用（5分）Ms－饱和磁化强度（1分）Mr－剩余磁化强度（1分）Hc－矫顽磁场（1分）绘图（3分）