安徽工业大学材料物理性能习题
《材料物理性能》期末考试试卷A卷及参考答案A,2019年12月
第 1 页#############材料科学与工程专业 《材料物理性能》期末考试试卷（A) （后附参考答案及评分标准）考试时间：120分钟 考试日期：2019年12月一、单项选择题。
（请将正确答案填入对应题号处，共 20 分，每题 2 分） 1. 关于材料热容的影响因素，下列说法中不正确的是 。
A ．热熔是一个与温度相关的物理量，因此需要用微分来精确定义B ．实验证明，高温下化合物的热容可由柯普定律描述C ．德拜热容模型已经能够精确描述材料热容随温度的变化D ．材料热容与温度的精确关系一般由实验来确定2. 晶格的热传导必须用声子的（1） 近似来解释，此时的声子（2）理想气体， 因为声子之间 （3） 碰撞。
A ．（1）简谐 （2） 是 （3）不发生B ．（1）非简谐 （2）是 （3）发生C ．（1）近自由电子 （2）不是 （3）发生D ．（1）紧束缚 （2）不是 （3）不发生3. 在评价电介质的主要电学性能指标中，属于导电性性能指标的是_________。
A ．介电常数B ．耐电强度C ．损耗因素D ．体电阻率与表面电阻率年级 专业 姓名 学号装订线4. 附图是导体、半导体、绝缘体在热力学温度T = 0 K时的能带结构图。
其中属于绝缘体的能带结构是。
A. (1)B. (2)C. (1)、(3)D. (3)5. 如果(1)锗用锑(五价元素)掺杂，(2)硅用铝(三价元素)掺杂，则获得的半导体分别属于下述类型：。
A．(1)、(2)均为n型半导体B．(1)为n型半导体，(2)为p型半导体C. (1)为p型半导体，(2)为n型半导体D．(1)、(2)均为p型半导体6. 根据电介质的分类，H2O属于。
A．非极性电介质B．极性电介质C．铁电体D．铁磁体7. 对于顺磁体与抗磁体，下面表述正确的是__________。
A．正常顺磁体的磁化率随温度变化而变化，反常顺磁体的磁化率与温度无关B．不论是正常顺磁体，还是反常顺磁体，其磁化率都随温度变化而变化C．正常抗磁体的磁化率随温度变化而变化，反常抗磁体的磁化率与温度无关D．不论是正常抗磁体，还是反常抗磁体，其磁化率都与温度无关8. 下面列举的磁性中属于强磁性的是。
(完整word版)材料物理性能A试卷答案及评分标准
材料物理性能A 试卷答案及评分标准一、是非题（1分×10=10分）1√；2×；3×；4√；5×；6√；7√；8√；9√；10×。
二、名词解释（3分×6=18分，任选6个名词。
注意：请在所选题前打“√”）1、磁后效应：处于外电场为H0的磁性材料，突然受到外磁场的跃迁变化到H1，则磁性材料的磁感应强度并不是立即全部达到稳定值，而是一部分瞬时到达，另一部分缓慢趋近稳定值，这种现象称为磁后效应。
2、塑性形变：是指在超过材料的屈服应力作用下产生形变，外应力移去后不能恢复的形变。
无机材料的塑性形变，远不如金属塑性变形容易。
3、未弛豫模量：测定滞弹性材料的形变时，如果测量时间小于τε、τσ，则由于随时间的形变还没有机会发生，测得的是应力和初始应变的关系，这时的弹性模量叫未驰豫模量。
4、介质损耗：由于导电或交变场中极化弛豫过程在电介质中引起的能量损耗，由电能转变为其他形式的能，统称为介质损耗。
5、光频支振动：光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间的位相差很大，邻近质点的运动几乎相反时，频率往往在红外光区，称为“光频支振动”。
6、弹性散射：散射前后，光的波长（或光子能量）不发生变化的散射。
7、德拜T3定律：当温度很低时，即T<<θD，c v=1939.7(T/θD)3j.K-1.mol-1，即当T→0 K时，c v∝T3→0。
8、BaTiO3半导体的PTC现象：价控型BaTiO3半导体在晶型转变点附近，电阻率随温度上升发生突变，增大了3~4个数量级的现象。
三、简答题（5分×5=25分，任选5题。
注意：请在所选题前打“√”）1、（1）构成材料元素的离子半径；（2）材料的结构、晶型；（3）材料存在的内应力；（4）同质异构体。
2、（1）透过介质表面镀增透膜；（2）将多次透过的玻璃用折射率与之相近的胶将它们黏起来，以减少空气界面造成的损失。
安徽工业大学材料力学性能复习题
第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能—1、名词解释强度、塑性、韧性、包申格效应2、说明下列力学性能指标的意义E、σ0.2、σs、n、δ、ψ3、今有45、40Cr、35CrMo钢和灰铸铁几种材料，你选择哪些材料作机床床身？为什么？4、试述并画出退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸-伸长曲线图上的区别。
*5、试述韧性断裂和脆性断裂的区别？（P21-22）6、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？7、何谓拉伸断口三要素？8、试述弥散强化与沉淀强化的异同？9、格雷菲斯判据是断裂的充分条件、必要条件还是充分必要条件？*10、试述构件的刚度与材料的刚度的异同。
(P4)第二章金属在其它静载荷下的力学性能—1、名词解释缺口效应、缺口敏感度、应力状态软性系数2、说明下列力学性能指标及表达的意义σbc、NSR、600HBW1/30/203、缺口试样拉伸时应力分布有何特点？4、根据扭转试样的宏观断口特征，可以了解金属材料的最终断裂方式，比如切断、正断和木纹状断口。
试画出这三种断口特征的宏观特征。
第三章金属在冲击载荷下的力学性能—1、名词解释低温脆性、韧脆转变温度2、说明下列力学性能指标的意义A K、FATT503、现需检验以下材料的冲击韧性，问哪种材料要开缺口？哪些材料不要开缺口？为什么？W18Cr4V、Cr12MoV、3Cr2W8V、40CrNiMo、30CrMnSi、20CrMnTi、铸铁第四章金属的断裂韧度—1、名词解释应力场强度因子K I、小范围屈服2、说明断裂韧度指标K IC和K C的意义及其相互关系。
3、试述K I与K IC的相同点和不同点。
4、试述K IC和A KV的异同及其相互关系。
*5、合金钢调质后的性能σ0.2＝1400MPa, K IC=110MPa▪m1/2，设此种材料厚板中存在垂直于外界应力的裂纹，所受应力σ＝900MPa，问此时的临界裂纹长度是多少？*6、有一大型薄板构件，承受工作应力为400MN/m2，板的中心有一长为3mm的裂纹，裂纹面垂直于工作应力，钢材的σs＝500 MN/m2，试确定：裂纹尖端的应力场强度因子K I及裂纹尖端的塑性区尺寸R 。
安徽工业大学-物理习题册参考答案(精)
练习一机械振动 (一参考解答1. (C ;2. (B3. 212/5cos(1022π-⨯=-t x (SI4. 3.43 ( s ; -2π/3 .5. 解: k = m 0g / ∆l 25.12N/m 08.08.91.0=⨯=N/m11s 7s 25.025.12/--===m k ω 5cm 721(4/2222020=+=+=ωv x A cm4/374/(21(/(tg 00=⨯--=-=ωφx v , φ = 0.64 rad64.07cos(05.0+=t x (SI6. 周期25.0/2=π=ωT s , 振幅 A = 0.1 m , 初相φ = 2π/3, v max = ω A = 0.8π m/s ( = 2.5 m/s ,a max = ω 2A = 6.4π2 m/s 2 ( =63 m/s 2 . O x练习二机械振动(二参考解答1.(D ;2. (C .3. 21c o s (04.0π-πt ;4. 3/2π± ;5. 解:(1 势能 221kx W P =总能量 221kA E = 由题意,4/2122kA kx =, 21024.42-⨯±=±=A x m(2 周期T = 2π/ω = 6 s从平衡位置运动到2A x ±= 的最短时间∆t 为 T /8.∴ ∆t = 0.75 s .6. 解: x 2 = 3×10-2 sin(4t - π/6 = 3×10-2cos(4t - π/6- π/2 = 3×10-2cos(4t - 2π/3. 作两振动的旋转矢量图,如图所示.由图得:合振动的振幅和初相分别为 A = (5-3cm = 2 cm ,φ = π/3.合振动方程为 x = 2×10-2cos(4t + π/3 (SIxO ωωπ/3-2π/3A1A2A1.(A ;2. (D;3. }]/1([c o s {φω+++=u x t A y (SI4. ]/2cos[1φ+π=T t A y , ]//(2cos[2φλ++π=x T t A y5. 解:(1 由P 点的运动方向,可判定该波向左传播.画原点O 处质点t = 0 时的旋转矢量图, 得4/0π=φO 处振动方程为 41500cos(0π+π=t A y (SI 由图可判定波长λ = 200 m ,故波动表达式为 ]41200250(2cos[π++π=x t A y (SI (2 距O 点100 m 处质点的振动方程是 4 5500cos(1π+π=t A y振动速度表达式是 45500s i n (500v πππ+-=t A (SI6. 解:(1 设x = 0 处质点的振动方程为2c o s (φν+π=t A y A画原点O 处质点t = t '时的旋转矢量图得2'πϕω=+t '22t πνπϕ-=∴x = 0处的振动方程为 ]21(2cos[π+'-π=t t A y ν (2 该波的表达式为 ]21/(2cos[π+-'-π=u x t t A y ν XOO YO1. (C ;2. (B ;3. S 1的相位比S 2的相位超前π/2 ;★4. ]/(2cos[π++πλνx t A , 212cos(21/2cos(2π+ππ+πt x A νλ ;5. 解:(1 如图A ,取波线上任一点P ,其坐标设为x ,由波的传播特性,P 点的振动超前于λ /4处质点的振动.该波的表达式为 ]4(22cos[λλλ-+=x utA y ππ222cos(x ut A λλπππ+-= (SIt = T 时的波形和 t = 0时波形一样. t = 0时22cos(x A y λπ+π-=22cos(π-π=x A λ 按上述方程画的波形图见图B .6. 解:=-π--=∆(21212r r λφφφ422412/r r π-=π+π-πλλ 464.0cos 2(2 /1212221=++=∆φA A A A A m x (mt = T图B.A u O λy (m-A43λ-4λ-4λ 43λO xP x λ/ 4u 图A练习五光的干涉 (一参考解答1. (B2. (B3. d sin θ +(r 1-r 24. 7.32 mm5. 解:根据公式x = k λ D / d相邻条纹间距∆x =D λ / d则λ=d ∆x / D =562.5 nm .6. 解:(1 ∵ dx / D ≈ k λx ≈Dk λ / d = (1200×5×500×10-6 / 0.50mm= 6.0 mm (2 从几何关系,近似有r 2-r 1≈ D /x d ' 有透明薄膜时,两相干光线的光程差δ = r 2 – ( r 1 –l +nl = r 2 – r 1 –(n -1l(l n D x 1/d --'=对零级明条纹上方的第k 级明纹有λδk = 零级上方的第五级明条纹坐标([]d /k l 1n D x λ+-='=1200[(1.58-1×0.01+5×5×10-4] / 0.50mm =19.9 mmO P r 1 r 2 dλ s 1s 2d nl x 'D练习六光的干涉 (二参考解答1. A2. B3. 22n λ 4. 539.15. 解:加强, 2ne+21λ = k λ, 123000124212-=-=-=k k ne k ne λnm k = 1, λ1 = 3000 nm , k = 2, λ2 = 1000 nm ,k = 3, λ3 = 600 nm ,k = 4, λ4 = 428.6 nm ,k = 5, λ5 = 333.3 nm .∴在可见光范围内,干涉加强的光的波长是λ=600 nm 和λ=428.6 nm .6. 解:空气劈形膜时,间距θλθλ2s i n 21≈=n l 液体劈形膜时,间距θλθλn 2sin n 2l 2≈= ((θλ2//1121n l l l -=-=∆ ∴ θ = λ ( 1 –1 / n / ( 2∆l =1.7×10-4 rad1.(C 2. (B3. 子波子波干涉(或答“子波相干叠加”4. 500 nm(或5×10-4 mm5. 解:中央明纹宽度∆x ≈2f λ / a =2×5.46×10-4×500 / 0.10mm =5.46 mm6. 解(a a a λϕλ<<-sin mmm f x 2102300=⨯=≈-ϕ∆∆(b rad m m a 330102105.05.022-⨯=⨯⨯=≈μμλϕ∆(c mm m a a f x 1101102(12(3321=⨯-⨯⨯=-≈--λλ∆1. (D2. (D3. 10λ4. 35. 解:由光栅公式 (a +b sin ϕ=k λk =1, φ =30°,sin ϕ1=1 / 2∴ λ=(a +b sin ϕ1/ k =625 nm若k =2, 则 sin ϕ2=2λ / (a + b = 1, ϕ2=90°实际观察不到第二级谱线6. 解:(1 由光栅衍射主极大公式得(1330sin λ=+b a cm 1036.330sin 341-⨯==+ λb a (2 (2430sin λ=+ b a (4204/30sin 2=+=b a λnmn 1n 2 i 0练习九光的偏振参考解答1. (A2. (A3. I 0 / 84. 见图5. 解:以P 1、P 2、P 3分别表示三个偏振片,I 1为透过第一个偏振片P 1的光强,且 I 1 = I 0 / 2. 设P 2与P 1的偏振化方向之间的夹角为θ,连续穿过P 1、P 2后的光强为I 2, (θθ20212cos 21cos I I I == 设连续穿过三个偏振片后的光强为I 3,(θ-= 90cos 223I I (θθ220sin cos 21I =(8/2sin 20θI = 显然,当2θ=90°时,即θ=45°时,I 3最大.6. 解:光自水中入射到玻璃表面上时,tg i 0=1.56 / 1.33 i 0=49.6°光自玻璃中入射到水表面上时,tg 0i '=1.33 / 1.56 0i '=40.4° (或 0i '=90°-i 0=40.4°练习十狭义相对论(一参考解答1. (A2. (D3. (B4. (A5. 解:(1 观测站测得飞船船身的长度为=-=20/(1c L L v 54 m则∆t 1 = L /v =2.25×10-7 s (2 宇航员测得飞船船身的长度为L 0,则∆t 2 = L 0/v =3.75×10-7s6. 解:令S '系与S 系的相对速度为v ,有2/(1c tt v -='∆∆, 22/(1/(c t t v -='∆∆则 2/12/(1(t t c '-⋅=∆∆v ( = 2.24×108 m ·s -1 那么,在S '系中测得两事件之间距离为: 2/122(t t c t x ∆∆∆∆-'='⋅='v =6.72×108 m练习十一狭义相对论(二参考解答1. (C2. 5.8×10-13, 8.04×10-23. (A4. (C5. 解:设立方体的长、宽、高分别以x 0,y 0,z 0表示,观察者A 测得立方体的长、宽、高分别为 221cx x v -=,0y y =,0z z =.相应体积为 2201c V xyz V v -==观察者A测得立方体的质量 221c m m v -=故相应密度为V m /=ρ22022011/c V c m v v --=1(2200cV m v -=6、解:据相对论动能公式 2 02c m mc E K -=得 1/(11(220--=c c m E K v即419.11/(11202==--cm E c Kv 解得 v = 0.91c 平均寿命为 821031.5/(1-⨯=-=c v ττ s练习十二分子运动论(一参考解答1. (B2. (D3. 6.23×10 36.21×10 - 21 1.035×10 - 21 4. 氩氦5. 解:(1 ∵ T 相等, ∴氧气分子平均平动动能=氢气分子平均平动动能w =6.21×10-21 J .且 ((483/22/12/12==m w vm/s(2 (k w T 3/2==300 K .6 解: 由 pV =((mol22H H M M RT 和pV =((molH H M M e e RT得((e H H M M 2=((molmol 2H H M M e =42=21. 由 E (H 2= ((mol 22H H M M 25RT 和RT 2 3M M (E ((mol He He He =得((e 2H E H E =((((mol mol22He M /He M 3H M /H M 5∵ ((m o l 22H M H M = ((mole H M e H M (p 、V 、T 均相同, ∴((e H E H E 2=35.练习十三分子运动论(二参考解答1. (C2. (B3. 1 210/3 4. 1.934.01×1045. 解:据力学平衡条件,当水银滴刚好处在管的中央维持平衡时,左、右两边氢气的压强相等、体积也相等,两边气体的状态方程为: p 1V 1=(M 1 / M mol RT 1 ,p 2V 2=(M 2 / M mol RT 2 .由p 1= p 2 得:V 1 / V 2= (M 1 / M 2(T 1 / T 2 . 开始时V 1= V 2,则有M 1 / M 2= T 2/ T 1=293/ 273. 当温度改变为1T '=278 K ,2T '=303 K 时,两边体积比为(221121//T M T M V V ''=''=0.9847 <1. 即21V V '<' .可见水银滴将向左边移动少许.6. 解:根据kT m 23212=v , 可得 N k Tm N 23212=v , 即=(RT M M m ol /23=(V M RT ρm ol /23=7.31×106 . 又(T iR M M E ∆=∆21/m ol =(T iR M V ∆21/m ol ρ=4.16×104 J .及 (((2/1212/1222/12v vv-=∆= ((122/1m ol /3T TM R -=0.856 m/s .1. (C2. (A3. 166 J4. ||1W - , ||2W -5. 解:(1 等温过程气体对外作功为⎰⎰===V 3V V 3V 3ln RT V d VRTV d p W =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J (2 绝热过程气体对外作功为V VV p V p W V V V V d d 03003⎰⎰-==γγRT V p 1311131001--=--=--γγγγ=2.20×103 J6. 解:(1 312111035.5/ln(⨯==V V RT Q J(2 25.0112=-=T T η. 311034.1⨯==Q W η J (3 3121001.4⨯=-=W Q Q J1. (D2. (B3. 等压等压等压4. 124.7 J -84.3 J5. 解:氦气为单原子分子理想气体,3=i (1 等体过程,V =常量,W =0据Q =∆E +W 可知 (12T T C M ME Q V m o l-=∆==623 J (2 定压过程,p = 常量, (12T T C M MQ p mol-==1.04×103 J ∆E 与(1 相同. W = Q - ∆E =417 J(3 Q =0,∆E 与(1 同 W = -∆E=-623 J (负号表示外界作功6. 解:由图,p A =300 Pa ,p B = p C =100 Pa ;V A =V C =1 m 3,V B =3 m 3. (1 C →A 为等体过程,据方程p A /T A = p C /T C 得T C = T A p C / p A =100 K . B →C 为等压过程,据方程V B /T B =V C /T C 得 T B =T C V B /V C =300 K .(2 各过程中气体所作的功分别为A →B : ((211C B B A V V p p W -+==400 J . B →C : W 2 = p B (V C -V B = -200 J . C →A : W 3 =0(3 整个循环过程中气体所作总功为W = W 1 +W 2 +W 3 =200 J .因为循环过程气体内能增量为ΔE =0,因此该循环中气体总吸热Q =W +ΔE =200 J .练习十六静电场(一参考解答1. (C2. (C3. 单位正试验电荷置于该点时所受到的电场力4. 4N / C , 向上5. 解:设杆的左端为坐标原点O ,x 轴沿直杆方向.带电直杆的电荷线密度为λ=q / L ,在x处取一电荷元d q = λd x = q d x / L ,它在P 点的场强:(204d d x d L q E -+π=ε(204d x d L L x q -+π=ε 总场强为⎰+π=Lx d L x L q E 02(d 4-ε(d L d q+π=04ε方向沿x 轴,即杆的延长线方向.6. 解:把所有电荷都当作正电荷处理. 在θ 处取微小电荷d q = λd l = 2Q d θ / π它在O 处产生场强θεεd 24d d 20220RQR q E π=π= 按θ 角变化,将d E 分解成二个分量:θθεθd sin 2sin d d 202RQE E x π==θθεθd cos 2cos d d 202R QE E y π-=-=对各分量分别积分,积分时考虑到一半是负电荷⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π=⎰⎰πππθθθθε2/2/0202d sin d sin 2R QE x =0 2022/2/0202d cos d cos 2R QR Q E y εθθθθεππππ-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π-=⎰⎰所以 j R Q j E i E E y x202επ-=+=d qR O xyθd θθP Ld d q x (L+d -x d E x O练习十七静电场(二参考解答1. (D2. (B3. -(σ S /ε 0 (σ S /ε 04. πR 2E5. 解:在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳,该壳内所包含的电荷为r r Ar V q d 4d d 2π⋅==ρ在半径为r 的球面内包含的总电荷为403d 4Ar r Ar dV q rVπ=π==⎰⎰ρ (r ≤R以该球面为高斯面,按高斯定理有 0421/4εAr r E π=π⋅得到(0214/εAr E =, (r ≤R方向沿径向,A >0时向外, A <0时向里.在球体外作一半径为r 的同心高斯球面,按高斯定理有 04 22/4εAR r E π=π⋅得到 (20424/rAR E ε=, (r >R方向沿径向,A >0时向外,A <0时向里.6. 证:用高斯定理求球壳内场强:(02/d 4d ερ⎰⎰+=π⋅=⋅VSV Q r E S E而⎰⎰⎰π=π⋅=r ra v r r A r r r A V 02d 4d 4d ρ(222a r A -π=(2220202414a r A rr Q E -π⋅π+π=εε202020224r Aa A r Q E εεε-+π= 要使E 的大小与r 无关,则应有02420220=-πr Aa r Q εε, 即22a QA π=r Qa bρ练习十八静电场(三参考解答1. (D2. (B3. Q / (4πε 0R 2 , 0, Q / (4πε0R , Q / (4πε0r 24. λ / (2ε 05.解:在圆盘上取一半径为r →r +d r 范围的同心圆环.其面积为d S =2πr d r其上电荷为d q =2πσr d r它在O 点产生的电势为02d 4d d εσεrr q U =π=总电势 0002d 2d εσεσRr U U R S ===⎰⎰6. 解:(1 球心处的电势为两个同心带电球面各自在球心处产生的电势的叠加,即⎪⎪⎭⎫⎝⎛+π=22110041r q r q U ε⎪⎪⎭⎫⎝⎛π-ππ=22212104441r r r r σσε(210r r +=εσ2100r r U +=εσ=8.85×10-9 C / m 2(2 设外球面上放电后电荷面密度为σ',则应有(2101r r U σσε'+='= 0 即σσ21r r -=' 外球面上应变成带负电,共应放掉电荷 (⎪⎪⎭⎫⎝⎛+π='-π='212222144r r r r q σσσ (20021244r U r r r εσπ=+π==6.67×10-9 C Od rR练习十九静电场中的导体与电介质(一参考解答1. (B2. (A3. 18/(202R Q επ4. σ (x ,y ,z /ε0, 与导体表面垂直朝外(σ > 0 或与导体表面垂直朝里(σ < 05. 解:选坐标如图.由高斯定理,平板内、外的场强分布为:E = 0 (板内2/(0εσ±=x E (板外 1、2两点间电势差⎰=-2121d x E U U x (20a b -=εσ6. 解:(1 两导体球壳接地,壳外无电场.导体球A 、B 外的电场均呈球对称分布.今先比较两球外场强的大小,击穿首先发生在场强最大处.设击穿时,两导体球A 、B 所带的电荷分别为Q 1、Q 2,由于A 、B 用导线连接,故两者等电势,即满足:R Q R Q 0110144εεπ-+πRQ R Q 0220244εεπ-+π=代入数据解得 7/1/21=Q Q两导体表面上的场强最强,其最大场强之比为744/421222122022101max 2max 1==ππ=R Q R Q R Q R Q E E εε B 球表面处的场强最大,这里先达到击穿场强而击穿,即 62202max 21034⨯=π=R Q E ε V/m (2 由E 2 max 解得 Q 2 =3.3 ×10-4 C==2171Q Q 0.47×10-4 C 击穿时两球所带的总电荷为 Q = Q 1+ Q 2 =3.77×10-4 C12σd a bxO练习二十静电场中的导体与电介质(二参考解答1. (B2. (B3. 0/εσ4. 增大增大5. 解: 200E 21W ε=, 其中 E 为真空中的场强。
安徽工业大学材料力学性能复习总结资料
安徽工业大学材料力学性能13周总复习资料整理人：料085 季承玺注：题后标注的（重要）或（必考）悉丁汉林老师所划，全题加粗表明重要。
第一章1、 解释下列名词。
1．弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后在同向加载，规定残余应力增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂的能力。
脆性：材料在外力作用下（如拉伸、冲击等）仅产生很小的变形即断裂破坏的性质11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变2、 说明下列力学性能指标的意义。
答：E 弹性模量G 切变模量r σ规定残余伸长率2.0σ屈服强度3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？答：主要决定于原子本性和晶格类型。
合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。
组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型为发生改变，故弹性模量对组织不敏感。
4、试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？（必考）答：见丁汉林老师班级课堂笔记5、决定金属屈服强度的因素有哪些？答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素：温度、应变速率和应力状态。
6、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险？（重要）答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。
《材料物理性能》试卷B.doc
一、是非题（I 分X1O=10分） 得分 评分人1、 非等轴晶系的晶体，在膨胀系数低的方向热导率最大。
（）2、 粉末和纤维材料的导热系数比烧结材料的低得多。
（）3、 第一热应力因子/?是材料允许承受的最大温度差。
（）4、 同一种物质，多晶体的热导率总是比单晶的小。
（）5、 电化学老化的必要条件是介质中的离子至少有一种参加电导。
（）6、 玻璃中的电导基本上是离子电导。
（）7、 薄玻璃杯较厚玻璃杯更易因冲开水而炸裂。
（）8、 压应力使单晶材料的弹性模量变小。
（） 9、 多晶陶瓷材料断裂表面能比单晶大。
（）10、材料的断裂强度取决于裂纹的数量。
（）二、名词解释（2分X 10=20分）得分 评分人题号 -------- -« ---- *四 五 六 七 八 九 总分 合分人得分材料物理性能课程结束B 试卷考试形式 闭卷 考试用时120分钟1、固体电解质:2、表面传热系数：3、P型半导体：4、施主能级：5、声频支：6、稳定传热：7、载流了的迁移率:8、蠕变：9、弛豫：10、滑移系统:三、简答题（5分X4=20分，任选4题）得分评分人1、导温系数。
的物理意义及其量纲?2、显微结构对材料脆性断裂的影响?3、写出两个抗热应力损伤因子的表达式并对其含义及作用加以说明。
4、不同材料在外力作用时有何不同的变形特征?四、问答题（9分X4=36分）得分评分人1、何为裂纹的亚临界生长？试用应力腐蚀理论解释裂纹的亚临界生长?2、请对图1表示的氧化铝单晶的入-丁曲线分析说明。
oIJIO0 200 400 600 800 1000 1200 1400T/K图1氧化铝单晶的热导率随温度的变化3、掺杂固溶体瓷与两相陶瓷的热导率随成分体积分数而变化的规律有何不同？请画图说明。
4、裂纹形成原因有哪些？哪些措施可防止裂纹扩展?五、计算、分析题（14分）得分评分人1、（l）BaTiO3的半导化常通过添加微量的稀土元素形成价控半导体。
《材料物理性能》课后习题答案.doc
1-1 一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm,且拉伸变形后圆杆的体积不变，求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：真应力OY = — = ―"°。
—=995(MP Q)A 4.524 xlO-6真应变勺=In — = In — = In^v = 0.0816/0 A 2.42名义应力a = — = ―4°°°_ 一= 917(MPa)A) 4.909x1()2名义应变£ =翌=& —1 = 0.0851I。
A由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1- 5 一陶瓷含体积百分比为95%的/\12O3(E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa), 试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5%的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令Ei=380GPa, E2=84GPa, V^O. 95, V2=0. 05o则有上限弹性模量=E]% +E2V2 = 380 X 0.95 +84 X 0.05 =365.2(GP Q)下限弹性模量战=(¥ +3)T =(?料+誓尸=323.1(GP Q)E]380 84当该陶瓷含有5%的气孔时，将P二0. 05代入经验计算公式E=E O(1-1. 9P+0. 9P2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293. 1 GPa。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0, t = oo和t二£时的纵坐标表达式。
解：Maxwell模型可以较好地模拟应力松弛过程：其应力松弛曲线方程为：b⑴=贝0光必则有:<7(0) = b(0);cr(oo) = 0;<7(r)= a(0)/e.Voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程：其蠕变曲线方程为：的)=火(1 -广")=£(00)(1 _g")E则有：£(0)=0； £(OO)= 21;冶)=%1-(尸).以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上山于材料力学性能的复杂性，我们会用到 用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
安徽工业大学材料分析测试技术复习题及答案
复习的重点及思考题以下蓝色的部分作为了解第一章X射线的性质X射线产生的基本原理。
●X射线的本质―――电磁波、高能粒子、物质●X射线谱――管电压、电流对谱的影响、短波限的意义等●高能电子与物质相互作用可产生哪两种X射线？产生的机理？连续X射线：当高速运动的电子(带电粒子)与原子核内电场作用而减速时会产生电磁辐射,这种辐射所产生的X射线波长是连续的,故称之为～特征(标识)X射线：由原子内层电子跃迁所产生的X射线叫做特征X射线。
X射线与物质的相互作用●两类散射的性质●吸收与吸收系数意义及基本计算●二次特征辐射（X射线荧光）、饿歇效应产生的机理与条件二次特征辐射（X射线荧光）：由X射线所激发出的二次特征X射线叫X射线荧光。
俄歇电子：俄歇电子的产生过程是当原子内层的一个电子被电离后，处于激发态的电子将产生跃迁，多余的能量以无辐射的形式传给另一层的电子，并将它激发出来。
这种效应称为俄歇效应。
●选靶的意义与作用第二章X射线的方向晶体几何学基础●晶体的定义、空间点阵的构建、七大晶系尤其是立方晶系的点阵几种类型在自然界中，其结构有一定的规律性的物质通常称之为晶体● 晶向指数、晶面指数（密勒指数）定义、表示方法，在空间点阵中的互对应 ● 晶带、晶带轴、晶带定律，立方晶系的晶面间距表达式● 倒易点阵定义、倒易矢量的性质● 厄瓦尔德作图法及其表述，它与布拉格方程的等同性证明λ1= 为半径作一球； (b) 将球心置于衍射晶面与入射线的交点。
(c) 初基入射矢量由球心指向倒易阵点的原点。
(d) 落在球面上的倒易点即是可能产生反射的晶面。
(e) 由球心到该倒易点的矢量即为衍射矢量。
布拉格方程要灵活应用，比如结合消光规律等2d hkl sin θ ＝ n λ ‥‥ 布拉格公式d hkl 产生衍射的晶面间距θ 入射线或衍射线与晶面的夹角－布拉格角n 称之为反射级数● 布拉格方程的导出、各项参数的意义，作为产生衍射的必要条件的含义。
安工大 材料科学基础1 作业习题答案 资料1.doc
4Niatoms unit cell (3.6x10 8cm)3 = 8.57x1()22 atoms 3 cmAC 0-8.57 xlQ 22Ax 0.05= -1.71xl024 atoms cm 3 • cmNi/M安工大材料科学基础1作业习题答案资料（扩散习题纯金属凝固作业题）1. 说明下列概念的物理意义：（1）扩散通量；（2）扩散系数；（3）稳态扩散和非稳态扩散；（4）克根达耳效应；（5）互 扩散系数；（6）间隙式扩散；（7）空位机制；（8）扩散激活能；（9）扩散驱动力；（10）反 应扩散；（11）热力学因子。
2. 如图所示，在Ni 和Ta 中间插入一个0.05cm 厚的MgO 层作为扩散屏障以阻止Ni 和Ta 两种金属之间的相互作用。
在1400 °C 时，Ni 原子能穿过MgO 层扩散到Ta 中。
计算：① 每秒钟通过MgO 层的Ni 原子数；②Ni 原子层减少一微米厚度所需的时间是多少？已知Ni 原子在MgO 中的扩散系数是9X 10^12cm 2/s,且1400°C 时Ni 原子的晶格常数为3.6 X 10'8cm o解：在Ni 和MgO 界面上Ni 的浓度为:在Ta 和MgO 界面上Ni 的浓度应为0,所以浓度梯度为: Ni 通过MgO 的扩散通量为： J =-£)—= (9X 10_12)(-1.71X 1024) Ax= 1.54xl013^^ cm -s因此，每秒钟透过界面的Ni 原子总数为:1.54X1013X2X2=6.16X1013 Niatoms/s在一秒钟之内，从Ni/MgO界面扩散出去的Ni原子的6.16xl013 Ni atoms/s 8.57 x 1022 Ni atoms / cm3=0.72x1-9cm3则Ni层每秒钟减少的厚0.72X1Q-9 cm3/s=18xl()_104 cm2cm/s 由此可得，Ni层减少一微米所需的时10 _4cm 1.8xlO-10 cm/s =556,000 s=154 h3.设碳原子在铁中的八面体间隙三:维空间中跃迁。
材料物理性能题库
材料物理性能题库 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN《材料物理性能》题库一、填空1．相对无序的固溶体合金，有序化后，固溶体合金的电阻率将。
2．马基申定则指出，金属材料的电阻来源于两个部分，其中一个部分对应于声子散射与电子散射，此部分是与温度的金属基本电阻，另一部分来源于与化学缺陷和物理缺陷而与温度的残余电阻。
3．某材料的能带结构是允带内的能级未被填满，则该材料属于。
4．离子晶体的导电性主要是离子电导，离子电导可分为两大类，其中第一类源于离子点阵中基本离子的运动，称为或，第二类是结合力比较弱的离子运动造成的，这些离子主要是，因而称为。
在低温下，离子晶体的电导主要由决定。
5．绝缘体又叫电介质，按其内部正负电荷的分布状况又可分为，，与。
6．半导体的导电性随温度变化的规律与金属，。
在讨论时要考虑两种散射机制，即与。
7．超导体的三个基本特性包括、与。
金属的电阻8．在弹性范围内，单向拉应力会使金属的电阻率；单向压应力会使率。
9．某合金是等轴晶粒组成的两相机械混合物，并且两相的电导率相近。
其中一相电导率为σ1，所占体积分数为φ，另一相电导率为σ2，则该合金的电导率σ= 。
10．用双臂电桥法测定金属电阻率时，测量精度不仅与电阻的测量有关，还与试样的的测量精度有关，因而必须考虑的影响所造成的误差。
11．适合测量绝缘体电阻的方法是。
12．适合测量半导体电阻的方法是。
13．原子磁矩包括、与三个部分。
14．材料的顺磁性来源于。
15．抗磁体和顺磁体都属于弱磁体，可以使用测量磁化率。
16．随着温度的增加，铁磁体的饱和磁化强度。
17．弹性的铁磁性反常是由于铁磁体中的存在引起所造成的。
18．奈尔点是指。
19．磁畴畴壁的厚度是由交换能与的平衡决定的。
20．在弹性范围内，当应力方向与铁磁性金属磁致伸缩为同向时，则应力对磁化有作用，反之起作用。
21．从微观上分析，光与固体材料的相互作用，实际上是光子与固体材料中的原子、离子与电子的相互作用，这种作用有两个重要的结果是与。
材料物理性能课后习题答案
《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。
安徽工业大学物理参考答案
安工大物理答案练习一 机械振动 (一) 参考解答1. (C) ;2. (B)3. )212/5cos(1022π-⨯=-t x (SI)4. 3.43 ( s ) ; -2π/3 .5. 解： k = m 0g / ∆l 25.12N/m 08.08.91.0=⨯= N/m11s 7s25.025.12/--===m k ω5cm )721(4/2222020=+=+=ωv x A cm4/3)74/()21()/(tg 00=⨯--=-=ωφx v ， φ = 0.64 rad)64.07cos(05.0+=t x (SI)6. 周期 25.0/2=π=ωT s ， 振幅 A = 0.1 m ， 初相 φ = 2π/3， v max = ω A = 0.8π m/s ( = 2.5 m/s )，a max = ω 2A = 6.4π2 m/s 2 ( =63 m/s 2)．练习二 机械振动(二) 参考解答1．(D) ； 2. （C ） .3. )21c o s (04.0π-πt ;4. 3/2π± ;5. 解：(1) 势能 221kx W P =总能量 221kA E =由题意，4/2122kA kx=， 21024.42-⨯±=±=Ax m(2) 周期 T = 2π/ω = 6 s从平衡位置运动到2Ax ±= 的最短时间 ∆t 为 T /8．∴ ∆t = 0.75 s ．6. 解： x 2 = 3×10-2 sin(4t - π/6) = 3×10-2cos(4t - π/6- π/2) = 3×10-2cos(4t - 2π/3)． 作两振动的旋转矢量图，如图所示．由图得：合振动的振幅和初相分别为 A = (5-3)cm = 2 cm ，φ = π/3．合振动方程为 x = 2×10-2cos(4t + π/3) (SI)xO ωωπ/3-2π/3A1A2A练习三 波动 (一) 参考解答1．(A ); 2. (D);3. }]/)1([c o s {φω+++=u x t A y (SI)4. ]/2cos[1φ+π=T t A y , ])//(2c o s [2φλ++π=x T t A y5. 解：(1) 由P 点的运动方向，可判定该波向左传播．画原点O 处质点t = 0 时的旋转矢量图, 得4/0π=φO 处振动方程为 )41500cos(0π+π=t A y (SI)由图可判定波长λ = 200 m ，故波动表达式为 ]41)200250(2cos[π++π=x t A y (SI)(2) 距O 点100 m 处质点的振动方程是 )45500cos(1π+π=t A y振动速度表达式是 )45500sin(500v πππ+-=t A (SI)6. 解：(1) 设x = 0 处质点的振动方程为2c o s (νπ=t A y 画原点O 处质点t = t ＇时的旋转矢量图 得2'πϕω=+t '22t πνπϕ-=∴x = 0处的振动方程为 ]2)(2c o s [π+'-π=t t A y ν (2) 该波的表达式为 ]21)/(2c o s [π+-'-π=u x t t A y ν练习四 波动（二）参考解答1． (C) ； 2. (B) ;3. S 1的相位比S 2的相位超前π/2 ;★4. ])/(2c o s [π++πλνx t A , )212cos()21/2cos(2π+ππ+πt x A νλ ;5. 解：(1) 如图A ，取波线上任一点P ，其坐标设为x ，由波的传播特性，P 点的振动超前于λ /4处质点的振动．该波的表达式为 )]4(22cos[λλλ-+=x utA y ππ)222c o s (x utA λλπππ+-= (SI)t = T 时的波形和 t = 0时波形一样． t = 0时)22cos(x A y λπ+π-=)22cos(π-π=x A λ按上述方程画的波形图见图B ．6. 解：=-π--=∆)(21212r r λφφφ422412/r r π-=π+π-πλλ464.0)c o s 2(2/1212221=++=∆φA A A A A mx Px u图 A练习五 光的干涉 (一) 参考解答1. （B ）2. （B ）3. d sin θ ＋(r 1－r 2)4. 7.32 mm5. 解：根据公式 x ＝ k λ D / d相邻条纹间距 ∆x ＝D λ / d则 λ＝d ∆x / D ＝562.5 nm ．6. 解：(1) ∵ dx / D ≈ k λx ≈Dk λ / d = (1200×5×500×10-6 / 0.50)mm= 6.0 mm (2) 从几何关系，近似有r 2－r 1≈ D /x d ' 有透明薄膜时，两相干光线的光程差 δ = r 2 – ( r 1 –l +nl ) = r 2 – r 1 –(n -1)l()l n D x 1/d --'= 对零级明条纹上方的第k 级明纹有 λδk = 零级上方的第五级明条纹坐标()[]d /k l 1n D x λ+-='=1200[(1.58－1)×0.01+5×5×10-4] / 0.50mm =19.9 mmP dλ x '练习六 光的干涉 (二) 参考解答1. A2. B3.22n λ4. 539.15. 解：加强， 2ne+21λ = k λ，123000124212-=-=-=k k ne k neλnmk = 1， λ1 = 3000 nm ， k = 2， λ2 = 1000 nm ， k = 3， λ3 = 600 nm ， k = 4， λ4 = 428.6 nm ，k = 5， λ5 = 333.3 nm ． ∴ 在可见光范围内，干涉加强的光的波长是λ＝600 nm 和λ＝428.6 nm ．6. 解：空气劈形膜时，间距 θλθλ2s i n 21≈=n l液体劈形膜时，间距 θλθλn 2s i n n 2l 2≈=()()θλ2//1121n l l l -=-=∆∴ θ = λ ( 1 – 1 / n ) / ( 2∆l )＝1.7×10-4rad练习七光的衍射(一) 参考解答1.（C）2.（B）3. 子波子波干涉(或答“子波相干叠加”)4. 500 nm(或5×10-4 mm)5. 解：中央明纹宽度∆x≈2fλ / a =2×5.46×10-4×500 / 0.10mm =5.46 mm6. 解练习八 光的衍射(二) 参考解答1. （D ）2. （D ）3. 10λ4. 35. 解：由光栅公式 (a ＋b )sin ϕ =k λk =1， φ =30°，sin ϕ1=1 / 2∴ λ=(a ＋b )sin ϕ1/ k =625 nm 若k =2, 则 sin ϕ2=2λ / (a + b ) = 1, ϕ2=90°实际观察不到第二级谱线6. 解：(1) 由光栅衍射主极大公式得 ()1330sin λ=+ b a cm 1036.330sin 341-⨯==+λb a(2) ()2430sin λ=+ b a()4204/30sin 2=+= b a λnm练习九 光的偏振 参考解答1. （A ）2. （A ）3. I 0 / 84. 见图5. 解：以P 1、P 2、P 3分别表示三个偏振片，I 1为透过第一个偏振片P 1的光强，且 I 1 = I 0 / 2．设P 2与P 1的偏振化方向之间的夹角为θ，连续穿过P 1、P 2后的光强为I 2， ()θθ2212c o s 21c o s II I ==设连续穿过三个偏振片后的光强为I 3，()θ-=90cos 223I I ()θθ220s i n c o s 21I=()8/2s i n 2θI=显然，当2θ＝90°时,即θ＝45°时，I 3最大．6. 解：光自水中入射到玻璃表面上时，tg i 0＝1.56 / 1.33 i 0＝49.6°光自玻璃中入射到水表面上时，tg 0i '＝1.33 / 1.56 0i '＝40.4° (或 0i '＝90°－i 0＝40.4°)练习十 狭义相对论（一）参考解答1． (A)2． (D)3． (B)4． (A)5． 解：(1) 观测站测得飞船船身的长度为 =-=20)/(1c L L v 54 m则 ∆t 1 = L /v =2.25×10-7s(2) 宇航员测得飞船船身的长度为L 0，则∆t 2 = L 0/v =3.75×10-7s6． 解：令S ＇系与S 系的相对速度为v ，有 2)/(1c tt v -='∆∆， 22)/(1)/(c t t v -='∆∆则 2/12))/(1(t t c '-⋅=∆∆v ( = 2.24×108 m ·s -1)那么，在S ＇系中测得两事件之间距离为：2/122)(t t c t x ∆∆∆∆-'='⋅='v = 6.72×108m练习十一 狭义相对论（二）参考解答1． (C)2． 5.8×10-13， 8.04×10-23． （A ）4． (C)5． 解：设立方体的长、宽、高分别以x 0，y 0，z 0表示，观察者A 测得立方体的长、宽、高分别为 2201cx x v -=，0y y =，0z z =．相应体积为 2201cV xyz V v -== 观察者Ａ测得立方体的质量 2201cm m v -=故相应密度为 V m /=ρ22022011/cV cm v v --=)1(2200cV m v -=6、解：据相对论动能公式 202c m mcE K -=得 )1)/(11(220--=c c m E K v即419.11)/(11202==--cm E c K v解得 v = 0.91c 平均寿命为821031.5)/(1-⨯=-=c v ττs练习十二 分子运动论(一) 参考解答1. (B)2. (D)3. 6.23×10 36.21×10 - 21 1.035×10 - 214. 氩氦5. 解：(1) ∵ T 相等, ∴氧气分子平均平动动能＝氢气分子平均平动动能w＝6.21×10-21 J ．且 ()()483/22/12/12==m w vm/s(2) ()k w T 3/2=＝300 K ．6 解： 由 pV =()()mol 22H H MM RT 和pV =()()molH H MM e e RT得()()e H H MM 2=()()molmol 2H H MM e =42=21 ．由 E (H 2)= ()()mol22H H MM 25RT 和RT 23M M )(E )()(mol He He He =得 ()()e 2H E HE =()()()()mol mol 22He M /He M 3H M /H M 5∵ ()()m o l 22H M H M = ()()mol e H M e H M (p 、V 、T 均相同)，∴()()e H E H E 2=35．练习十三 分子运动论（二）参考解答1. (C)2. (B)3. 1 210/3 4. 1.934.01×1045. 解：据力学平衡条件，当水银滴刚好处在管的中央维持平衡时，左、右两边氢气的压强相等、体积也相等，两边气体的状态方程为：p 1V 1=(M 1 / M mol )RT 1 ，p 2V 2=(M 2 / M mol )RT 2 ．由p 1= p 2 得：V 1 / V 2= (M 1 / M 2)(T 1 / T 2) ． 开始时V 1= V 2，则有M 1 / M 2= T 2/ T 1＝293/ 273． 当温度改变为1T '＝278 K ，2T '＝303 K 时，两边体积比为 ()221121//T M T M V V ''=''＝0.9847 <1． 即21V V '<' ．可见水银滴将向左边移动少许．6. 解：根据kT m 23212=v ， 可得 N k T m N23212=v，即 ()m N R T N m m Nd /23212=v=()RT MMmol/23 =()V MRT ρmol/23＝7.31×106 ．又 ()T iR M M E ∆=∆21/mol＝()T iR MV ∆21/molρ＝4.16×104J ．及 ()()()2/1212/1222/12vvv-=∆＝ ()()122/1mol/3T T MR -＝0.856 m/s ．练习十四 热力学（一）参考解答1. (C)2. (A)3. 166 J4. ||1W - ， ||2W -5. 解：(1) 等温过程气体对外作功为⎰⎰===V 3V V 3V 3ln RT V d VRT V d p W=8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J(2) 绝热过程气体对外作功为V VV p Vp W V V V V d d 0003003⎰⎰-==γγRT V p 1311131001--=--=--γγγγ＝2.20×103J6. 解：(1) 312111035.5)/ln(⨯==V V RT Q J(2) 25.0112=-=T T η.311034.1⨯==Q W η J (3) 3121001.4⨯=-=W Q Q J练习十五 热力学（二）参考解答1. (D)2. (B)3. 等压等压等压4. 124.7 J-84.3 J5. 解：氦气为单原子分子理想气体，3=i (1) 等体过程，V ＝常量，W =0据 Q ＝∆E +W 可知 )(12T T C MM E Q V m o l-=∆=＝623 J(2) 定压过程，p = 常量， )(12T T C MM Q p m o l-==1.04×103J∆E 与(1) 相同． W = Q - ∆E ＝417 J(3) Q =0，∆E 与(1) 同 W = -∆E=-623 J (负号表示外界作功)6. 解：由图，p A =300 Pa ，p B = p C =100 Pa ；V A =V C =1 m 3，V B =3 m 3． (1) C →A 为等体过程，据方程p A /T A = p C /T C 得 T C = T A p C / p A =100 K ． B →C 为等压过程，据方程V B /T B =V C /T C 得 T B =T C V B /V C =300 K ．(2) 各过程中气体所作的功分别为 A →B ： ))((211C B B A V V p p W -+==400 J ．B →C ： W 2 = p B (V C －V B ) = -200 J ． C →A ： W 3 =0(3) 整个循环过程中气体所作总功为W = W 1 +W 2 +W 3 =200 J ．因为循环过程气体内能增量为ΔE =0，因此该循环中气体总吸热Q =W +ΔE =200 J ．练习十六 静电场（一）参考解答1. (C)2. (C)3. 单位正试验电荷置于该点时所受到的电场力4. 4N / C ， 向上5. 解：设杆的左端为坐标原点O ，x 轴沿直杆方向．带电直杆的电荷线密度为λ=q / L ，在x处取一电荷元d q = λd x = q d x / L ，它在P()204d d x d L q E -+π=ε()204d x d L L x q -+π=ε 总场强为 ⎰+π=Lx d L x L q E 020)(d 4－ε()d L d q+π=04ε方向沿x 轴，即杆的延长线方向．6. 解：把所有电荷都当作正电荷处理. 在θ 处取微小电荷 d q = λd l = 2Q d θ / π它在O 处产生场强θεεd 24d d 20220R QR q E π=π= 按θ 角变化，将d E 分解成二个分量：θθεθd sin 2sin d d 202RQ E E x π==θθεθd cos 2cos d d 202RQ E E y π-=-= 对各分量分别积分，积分时考虑到一半是负电荷⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π=⎰⎰πππθθθθε2/2/0202d sin d sin 2R Q E x ＝0 2022/2/0202d c o s d c o s 2R QR QE y εθθθθεππππ-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π-=⎰⎰ 所以 j RQj E i E E y x 202επ-=+=练习十七 静电场（二）参考解答1. (D)2. (B)3. －(σ S ) /ε 0 (σ S ) /ε 04. πR 2E5. 解：在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳，该壳内所包含的电荷为r r Ar V q d 4d d 2π⋅==ρ在半径为r 的球面内包含的总电荷为43d 4Ar r Ar dV q rVπ=π==⎰⎰ρ (r ≤R)以该球面为高斯面，按高斯定理有 0421/4εAr r E π=π⋅得到()0214/εArE =， (r ≤R )方向沿径向，A >0时向外, A <0时向里．在球体外作一半径为r 的同心高斯球面，按高斯定理有0422/4εAR r E π=π⋅得到 ()20424/r AR E ε=， (r >R )方向沿径向，A >0时向外，A <0时向里．6. 证：用高斯定理求球壳内场强：()02/d 4d ερ⎰⎰+=π⋅=⋅V S V Q r E S E 而 ⎰⎰⎰π=π⋅=rr a v r r A r r r A V 02d 4d 4d ρ ()222ar A -π=()2220202414ar A rrQ E -π⋅π+π=εε20220224rAaA r Q Eεεε-+π=要使E的大小与r 无关，则应有02420220=-πrAarQ εε， 即22aQA π=练习十八 静电场（三）参考解答1. (D)2. (B)3． Q / (4πε 0R 2) ， 0， Q / (4πε0R ) ， Q / (4πε0r 2)4. λ / (2ε 0)5.解：在圆盘上取一半径为r →r ＋d r 范围的同心圆环．其面积为d S =2πr d r其上电荷为 d q =2πσr d r它在O 点产生的电势为02d 4d d εσεr r q U =π= 总电势 02d 2d εσεσRr U U RS===⎰⎰6. 解：(1) 球心处的电势为两个同心带电球面各自在球心处产生的电势的叠加，即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+π=22110041r q r q U ε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛π-ππ=22212104441r r r r σσε()210r r +=εσ2100r r U +=εσ＝8.85×10-9C / m 2(2) 设外球面上放电后电荷面密度为σ'，则应有()21001r r U σσε'+='= 0 即 σσ21r r -='外球面上应变成带负电，共应放掉电荷()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+π='-π='212222144r r r r q σσσ ()20021244r U r r r εσπ=+π=＝6.67×10-9 C练习十九 静电场中的导体与电介质（一）参考解答1. (B)2. (A)3. )18/(202R Q επ4. σ (x ，y ，z )/ε0， 与导体表面垂直朝外(σ > 0) 或 与导体表面垂直朝里(σ < 0)5. 解：选坐标如图．由高斯定理，平板内、外的场强分布为：E = 0 (板内) )2/(0εσ±=x E (板外) 1、2两点间电势差 ⎰=-2121d x EU U x)(20a b -=εσ6. 解：(1) 两导体球壳接地，壳外无电场．导体球A 、B 外的电场均呈球对称分布．今先比较两球外场强的大小，击穿首先发生在场强最大处．设击穿时，两导体球A 、B 所带的电荷分别为Q 1、Q 2，由于A 、B 用导线连接，故两者等电势，即满足：RQ R Q 0110144εεπ-+πRQ R Q 0220244εεπ-+π=代入数据解得 7/1/21=Q Q 两导体表面上的场强最强，其最大场强之比为744/421222122022101max 2max 1==ππ=R Q R Q R Q R Q E E εε B 球表面处的场强最大，这里先达到击穿场强而击穿，即62202max 21034⨯=π=R Q E ε V/m (2) 由E 2 max 解得 Q 2 =3.3 ×10-4 C==2171Q Q 0.47×10-4C击穿时两球所带的总电荷为 Q = Q 1+ Q 2 =3.77×10-4 C1练习二十 静电场中的导体与电介质（二）参考解答1. （B ）2. (B)3. 0/εσ4. 增大 增大5. 解： 200E 21W ε=， 其中 E 为真空中的场强。
安徽工业大学材料物理性能习题
习题第一章材料的热容1 热容的本质是什么？2 什么叫德拜温度?影响德拜温度的因素是什么？3影响固体热容的因素有哪些？4 爱因斯坦热容理论的基本思想是什么?他在哪些方面获得了成功?5 什么是非简谐振动？由于非简谐振动，引起声子发生怎样的变化？6 解释热膨胀的机理。
8 影响热膨胀的因素有哪些？9 热应力裂纹安定因子Rst=[λ2G/(α2E0)]。
请分别给出式中的物理量λ、α、G 及E0的定义及其常用计量单位，并导出Rst的常用计量单位。
什么叫抗热震性？陶瓷材料在热冲击下的损坏有哪几种类型？10. 举例说明如何提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能？第二章材料的电导1.电导率的微观本质是什么？2.试用能带模型解释金属，半导体和绝缘体的导电性.3.分析教材P58图2－12,13 Cu3Au合金的电阻与温度的关系曲线，解释退火态电阻低于淬火态的原因，以及形变的影响.4.分析教材P71图2－31 淬火钢回火对电阻的影响。
5.什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式？晶体中离子电导分为哪几类？6.晶体的缺陷有几种？写出各缺陷的浓度表达式及式中各量的物理意义？7.固体电解质有哪些特性？8.简述p -n结能带图的形成过程第三章材料的磁性1.何谓磁矩? 磁矩的最小单元是什么？2.何谓铁磁性?铁磁性物质与顺磁性物质有何区别?3.何谓抗磁性?产生抗磁性的根源是什么?4.列表给出主要磁学量的国际单位和高斯单位，并给出它们之间的换算关系。
5.列出确定下列各项的主要因素(a) 布洛赫畴壁（180︒）能的大小(b) 畴壁的尺寸(c) 亚铁磁性材料的居里温度(d) 铁电材料的居里温度(e) 磁滞回线上最大磁能积B〃H，Br、矫顽力。
6.当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时，Cd离子仍保持正型分布。
试计算下列组成的磁矩：CdxFe3-xO4，(x=0,x=0.1,x=0.5)。
7.试述气孔和晶粒尺寸对MgFe2O4这类软磁铁氧体性能的影响，并与BaFe12O19这类硬磁铁氧体作比较。
材料物理性能习题
一、名词解释：
牛顿流体比热容粘性系数静态疲劳动态疲劳声子格波介电强度
电导率载流子迁移率色散离子电导和电子电导本征电导和杂质电导光电效应介质损耗
二、简答题（每题6分，共30分）：
1、以杜隆－珀替定律为例，简要回答热容模型的推导步骤。
2、直接交换作用是如何解释自发磁化现象
3、什么是霍耳效应，简要回答其在电学性能中的应用。
4、如何理解反射系数和折射率的关系？
5、以BaTiO
晶体为例，简要说明热运动引起的自发极化。
3
6. 什么是滑移系统？举例说明
7. 影响粘度的因素有哪些？
8. 假定硬度特征和塑性及键强度有关，你预期SiC的六边形立体比立方变体硬还是软？为什么？
9. 试用弹簧加粘壶的模型解释高分子的松弛时间（画出模型图、写出表达式）
1. 简述固体材料热膨胀的物理本质
2. 简述导热系数与导温系数的物理含义
3. 试分析材料导热机理。
金属、陶瓷和透明材料的导热机制有何区别？
4. 试述频率、温度、湿度等因素对介质损耗的影响
5. 影响材料击穿强度的因素有哪些？
1.介质结构不均匀；
2.材料中有气泡；
3.材料表面状态及边缘电场；
4.固体表面击穿电压常低于没有固体介质时的空气击穿电压。
6. 为什么金属的电阻温度系数为正的？
7. 讨论动态磁化过程中，磁损耗与频率的关系。
安徽工业大学大学物理练习册习题解答
安徽⼯业⼤学⼤学物理练习册习题解答练习⼗六狭义相对论（⼀）答案 1、 (D) 2、 (B) 3、 (B) 4、c ·?t ，2)/(1c t c v -分析：在飞船所处惯性系中测定的飞船的长度为其固有长度o L = c ·?t （这和我们平常的长度测量没有区别，不涉及尺缩效应），⽽地⾯观测者测定运动飞船的长度发⽣尺缩，1o L L γ-=。
5、10.4m分析：设实验室为相对静⽌的惯性系S 系，π介⼦所处为运动的惯性系S ＇系，此时π介⼦在S ＇系中的寿命为固有寿命0τ，在实验室参考系S 系中的寿命为0t γτ?=，故⾏距离0l v t v γτ=?==10.4m.6、解：设地球和⽉球位于K 系x 轴上，地球与⽉球距离为o L ，飞船为K ’系，相对于K 系以速度v 沿x 轴正⽅向作匀速直线运动。
地球上的时钟显⽰的旅⾏时间为s v L t o 27.41033.01084.388===? 在飞船上测量地、⽉距离L 时，K 系的o L 是固有长度，由“长度收缩”效应：2821 3.6610ovL L mc =-=? 飞船上的时钟显⽰的旅⾏时间为s v Lt 07.41033.01066.3'88===? t t ?在飞船上，即同地发⽣的两事件，所以飞船时钟所显⽰的时间间隔是“固有时间”。
练习⼗七狭义相对论（⼆）答案1、 (B)2、 (C)3、12-K Kc4、 1.04分析：由220-K E mc m c = 得： 2K m E c ?=00K m m E m c m m c++==1.045、解：当薄板以速度v 沿其长度⽅向匀速直线运动时，相对于板静⽌的观察者测得该板的长为2'c v 1a a ??-=,宽b b '=，此时板的质量20c v 1m m ??-=则该板的⾯积密度为：??-=?-? -==ρ20220''c v 1ab m b 1c v 1a 1c v 1m ba m6、解：（1）由相对论的功能关系，电⼦由静⽌加速到0.1c 所需的功为：2020222021005.0)1/11(-c m c m c v c m mc W =--==（2）同理，电⼦由速率0.89c 加速到0.99c 所需的功为：2022122221222)/11/11(-c m c v c v c m c m W ---==2020221、 (C) ;2、 (C)3、单位正电荷在该点受到的电场⼒4、2204a +b qπε（）; O 点指向D 点. 5、解： 1、求左棒在右棒处各点的场强：2、右棒x'处电荷元受的电场⼒：3、右棒受的总电场⼒：⽅向：x ⽅向6、 0U =0 /2Q R πλ= d q d l R dλλθ== 20044dq dE d R Rλθπεπε== 202202sin 2sin 4E dE d RQR πλθθθπεπε===Oxl2lλ dxx'20011()4()4ldx E x x x l xλλπεπε==-'''--?2011()4dF dx E dx x l x λλπε''=?=-''-322002114()ln 443l l F dx x l xλλπεπε'=-=''-?1、 (C) ;2、 (C)3、24016Q SRπε?4、 0 ; ⾼斯⾯上各点处 .5、解：通过平⾯S1的电通量:通过平⾯S2的电通量:总电通量:6、解：板外⼀点：⽅向：垂直板⾯向外。
安徽工业大学材料科学基础(上)试题答案 (2)
???安徽工业大学材料科学基础作业整理整理人：季承玺晶体结构习题1、试计算面心立方晶体的(100)，(110)，(111)，等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。
2、Cr 的晶格常数a=0.28844nm ，密度为ρ=7.19g/cm 3，试确定此时Cr 的晶体结构。
bcc 结构。
3、.MgO 具有NaCl 型结构。
Mg 2+的离子半径为0.078nm ，O 2-的离子半径为0.132nm 。
试求MgO 的密度(ρ)、致密度(k)。
ρ=3.613(g/cm 3)，K=0.627 4、试计算金刚石结构的致密度(答案在《材料科学基础辅导与习题P77 第2-37题) K=0.345、已知Cd,Zn,Sn,Sb 等元素在Ag 中的固熔度（摩尔分数）极限分别为210/5.42-=Cd x ，210/20-=Zn x ，210/12-=Sn x ，210/7-=Sb x ，它们的原子直径分别为0.3042nm ，0.314nm ，0.316nm ，0.3228nm ，Ag 为0.2883nm 。
试分析其固熔度（摩尔分数）极限差别的原因，并计算它们在固熔度（摩尔分数）极限时的电子浓度。
在原子尺寸因素相近的情况下，上述元素在Ag 中的固熔度(摩尔分数)受原子价因素的影响，即价电子浓度e/a 是决定固熔度(摩尔分数)的一个重要因素。
它们的原子价分别为2，3，4，5价，Ag 为1价，相应的极限固熔度时的电子浓度可用公式c ＝Z A (1一x B )＋Z B x B 计算。
式中，Z A ，Z B 分别为A ，B 组元的价电子数；x B 为B 组元的摩尔分数。
上述元素在固溶度(摩尔分数)极限时的电子浓度分别为1.43，1.42，1.39，1.31注意以上答案和下面的有点冲突，，哪个对哪个错。
自己比较6、试分析H 、N 、C 、B 在-αFe 和-γFe 中形成固熔体的类型、存在位置和固溶度（摩尔分数）。
各元素的原子半径如下：H 为0.046nm ，N 为0.071nm ，C 为0.077nm ，B 为0.091nm ，-αFe 为0.124nm ， -γFe 为0.126 nm 。
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习题
第一章材料的热容
1 热容的本质是什么？
2 什么叫德拜温度?影响德拜温度的因素是什么？
3影响固体热容的因素有哪些？
4 爱因斯坦热容理论的基本思想是什么?他在哪些方面获得了成功?
5 什么是非简谐振动？由于非简谐振动，引起声子发生怎样的变化？
6 解释热膨胀的机理。
8 影响热膨胀的因素有哪些？
9 热应力裂纹安定因子Rst=[λ2G/(α2E0)]。
请分别给出式中的物理量λ、α、G 及E0的定义及其常用计量单位，并导出Rst的常用计量单位。
什么叫抗热震性？陶瓷材料在热冲击下的损坏有哪几种类型？
10. 举例说明如何提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能？
第二章材料的电导
1.电导率的微观本质是什么？
2.试用能带模型解释金属，半导体和绝缘体的导电性.
3.分析教材P58图2－12,13 Cu3Au合金的电阻与温度的关系曲线，解释退火态电阻低于淬火态的原因，以及形变的影响.
4.分析教材P71图2－31 淬火钢回火对电阻的影响。
5.什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式？晶体中离子电导分为哪几类？
6.晶体的缺陷有几种？写出各缺陷的浓度表达式及式中各量的物理意义？
7.固体电解质有哪些特性？
8.简述p -n结能带图的形成过程
第三章材料的磁性
1.何谓磁矩? 磁矩的最小单元是什么？
2.何谓铁磁性?铁磁性物质与顺磁性物质有何区别?
3.何谓抗磁性?产生抗磁性的根源是什么?
4.列表给出主要磁学量的国际单位和高斯单位，并给出它们之间的换算关系。
5.列出确定下列各项的主要因素
(a) 布洛赫畴壁（180︒）能的大小
(b) 畴壁的尺寸
(c) 亚铁磁性材料的居里温度
(d) 铁电材料的居里温度
(e) 磁滞回线上最大磁能积B〃H，Br、矫顽力。
6.当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时，Cd离子仍保持正型分布。
试计算下列组成的磁矩：CdxFe3-xO4，(x=0,x=0.1,x=0.5)。
7.试述气孔和晶粒尺寸对MgFe2O4这类软磁铁氧体性能的影响，并与BaFe12O19这类硬磁铁氧体作比较。
晶粒尺寸和气孔是在烧结过程形成，硬磁铁氧体与软磁铁氧体相比，生产中哪些因素是重要的参数？
8.试述下列反型尖晶石结构的单位体积饱和磁矩，以玻尔磁子数表示：MgFe2O4 CoFe2O4 Zn0.2Mn0.8Fe2O4 LiFe5O8 γ-Fe2O3 如各组成物在
1200℃淬火急冷，对μB有什么影响？
第四章材料的光学性能
1. 试解释为什么碳化硅的介电常数和其折射率的平方相同。
对KBr，你会预期有ε=n2吗？为什么？所有物质在足够高的频率下，折射率等于1。
试解释之。
2. 求MgO在10千赫时的极化率及每摩尔的极化率，以及在波长为0.590微米的光线的摩尔折射率。
试比较这些值并评价之。
如果采用复合介电常数，有何差别？
3. 红外传输光学愈益重要。
三硫化砷玻璃适用于此目的。
试根据它们的吸收特性结实为什么不用硅酸盐玻璃。
你认为在As2S3中何种常见的杂质是有害的？为什么？
4. 你预料在LiF及PbS之间的折射率及色散有什么不同？说出理由。
5. 在瓷器生产上希望有高的半透明性，但这常常做不到。
做为一种可测量的特性，你如何定义半透明性？讨论对瓷器的半透明性起作用的因素，并解释在组成选择；制造方法；烧成制度上所采用的增强半透明性的技术。
6. 二氧化钛广泛地应用于不透明搪瓷釉。
其中的光散射颗粒是什么？颗粒的什么特性使这些釉获得高度不透明的品质？解释折射率，颗粒尺寸、晶体结构、颜色、透明度等的相对及绝对重要性。
解释光散射颗粒在搪瓷釉中是怎样形成的。
7. 硫化锌是一种重要的荧光物质，对于立方结构（闪锌矿）其禁带宽度是3.64eV。
在适当的激发下，掺杂Cu2+（0.01原子%）的闪锌矿发射6700Å的辐射。
在闪锌矿晶格中由于掺入Cl-离子而产生锌空位时，所发射的辐射中心在4400Å左右。
假设激发与杂质能级无关，计算能够产生荧光的最长波长；确定在禁带中杂质能级相对于价带的位置（用图说明）。
第五章材料的弹性与内耗
1.弹性的物理本质是什么? 影响弹性模量的因素有哪些?
2.什么叫滞弹性内耗？它与静滞后内耗有何不同？置换原子是否能产生应力感生有序？与溶质原子浓度有何关系？
3.什么叫置换原子应力感生有序?举例说明.
4.什么叫斯诺克（J.Snoek）内耗峰，它与C(N)原子浓度及晶粒大小有何关系？
5.如何测定碳在α-Fe中的扩散激活能？。