2006试题-期末(B)参考答案-(Clear)

四川大学期末考试试题（B）标准答案及评分标准（2005——2006学年第下学期）课程号：30014530课序号：0-3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2004级学生人数：326印题份数：340一、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（T），反之，则填（F）。（15分）计分方法每题1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.疲劳破坏是由于裂纹扩展引起的。(T)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.PTFE的摩擦系数很小，所以磨耗也小。(F)7.聚氯乙烯可以用作高频绝缘材料。(F)8.玻璃化转变温度是橡胶使用的上限温度（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.金属的导电性随着金属中的杂质的增加而下降。（T）12.随着离子电荷量增加离子性固体的电导率增加。（F）13.软磁材料被外磁场磁化后，去掉外磁场仍然保持较强剩磁。（F）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）二、多选题（15分）计分方法每题1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、在面心立方晶体中，塑性形变的滑移面为（B）A、（110）晶面B、（111）晶面C、（010）晶面3、格列菲斯公式ac=2Es/(.c2)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、以下关于腐蚀的哪种说法是错误的。（B）A.金属材料的腐蚀主要是电化学腐蚀，有电池作用和电解作用；B.高分子材料的腐蚀主要是化学腐蚀；C.无机非金属材料不容易发生物理腐蚀；D.任何材料，包括金属、无机非金属和高分子材料都有可能发生化学腐蚀。6、影响高分子材料耐热性的三个主要结构因素是（ACD）A、结晶B、共聚C、刚性链D、交联E、分子量7、电导率σ的量纲是（A、B、）A、Ω-1.m-1B、s.m-1C、Ω.m-18、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，Ic9、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、波尔磁子（μB）代表的是每个电子自旋磁矩的近似值，为一定值，其数值是（）（B）A、4π×10-7B、9.27×1024C、6.02×10-2412、铁磁性物质的磁化率与温度的关系符合以下关系式：（B）A、X=C/TB、X=C/T-Tc13、对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型（C）A.tension；B.shear；C.Flexuraldeformation；D.compression14、paramagnetism,diamagnetism,Ferromagnetism（A）A抗磁性,顺磁性,铁磁性B顺磁性,铁磁性,反铁磁性C铁磁性,抗磁性,,亚铁磁体D抗磁性,,亚铁磁体,顺磁性,15、荧光（A）AfluorescenceBluminescenceCphosphorescence三、填空（10分）共20空，10分。计分方法为每空0.5分1.写出两个无量纲性能参数的名称相对介电常数、磁化率。（注意该题只要写出的是无量纲的性能参数均正确）。2.介质极化主要有三种类型电子极化、离子极化、和取向极化。3.根据电导率可将材料分为四类，导体、半导体、绝缘体和超导体。4.写出三个性能参数的量纲，击穿强度MV/m(或V/m等均可)、磁导率H/m、热膨胀系数1/K。5.写出以下各性能参数之间的关系式模量E（K，ν）：E=3K(1-2ν)磁化强度M（μr、H）：M=(μr-1)H7非晶态聚合物的三种力学状态为玻璃态、高弹态、粘流态。8列出阻止金属塑性变形的三种增强方法晶粒尺寸减小强化、固溶体强化、应变强化（冷加工）、再结晶。（四种写出三种即可）四、作图题（10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）该题每条曲线0.5分，只要能示意就可。关键是区分弹性和非弹性。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。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五、简述题（15分）1、请从材料组成和结构出发，讨论温度对材料力学性能和电学性能的影响。（10分）答：金属材料由金属元素或主要由金属元素组成，键合方式金属键，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（2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）；结合键：离子键、共价键、混合键（2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；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（2分）。分别说明由于组成和结构的不同对三种材料对力学性能的影响（2分），对电学性能的影响（2分）。2、改善高分子材料的阻燃性一般有哪些方法？(5分)答：结构和组成方面：提高热稳定性；引入卤族、磷、氮等元素（3分）；加入阻燃剂或无机填料，包括三种类型：吸收热量、降低温度、和隔离氧。（2分）六、计算题（35分）1、Assumesteady-stateheatflow，calculatetheheatlossperhourthroughasheetofcopper10mmthickiftheareaofthecopperis0.2m2,andifthetemperaturesatthetwofacesare300℃and120℃,λ=398W/m·K。Calculatetheheatlossperhourifcopperisusedandthethicknessisincreasedto20mm。（9分）？解：Q=λAt（T1-T2）/d（写出公式得3分）=398×0.2×3600×(300-120)/0.01=5.158×109（J）（代入数据得，计算正确得2分）增加到20mm后，Q=λAt（T1-T2）/d=2.579×109（J）（写出公式，代入数据，计算正确得4分）2.Themagnetizationwithinabarofsomemetalalloyis3.2×105A/matanHfieldof50A/m.Computethefollowing:(a)themagneticsusceptibility,(b)thepermeabil-ity,and(c)themagneticfluxdensitywithinthismaterial.(d)Whattype(s)ofmagnetismwouldyousuggestasbeingdisplayedbythismaterial?Why?（10分）解：（a）χm=M/H=（3.2×105A/m）/（50A/m）=6400（写出公式，代入数据，计算正确得3分）（b）μr=χm+1=6401（写出公式，代入数据，计算正确得2分）μ=μrμ0=2.56π×10-3H/m（写出公式，代入数据，计算正确得2分）（c）B=μH=2.56π×10-3H/m×（50A/m）=0.402tesla（写出公式，代入数据，计算正确得2分）（d）铁磁体（1分）3、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）（8分）解：σ=KIC/Y（πa）0.5（写出公式得2分）=1032Mpa，（代入数据，计算正确得2分；先断裂，（判断正确得1分）。a=（KIC/Yσ0）2/π（写出公式得1分）=1.76mm（代入数据得，计算正确得2分）4、已知金的电导率和密度分别是4.3×107（Ω·m）-1和19.32g/cm，假定每个金原子有1.3个自由电子，（a）计算每立方米金中的自由电子数；（b）计算此时金的电子迁移率。（电子的电荷量是1.6×10-19C）（8分）解：n=ρ·NA/原子质量×1.3（写出公式得2分）=19.32×106×6.023×1023196.97×1.3=7.68×1028（个）（代入数据，计算正确得2分）μ=σ/（nq）（写出公式得2分）=4.3×107/（7.68×1028×1.6×10-19）=3.50×10-3m/s（代入数据，计算正确得2分）