2009材料物理考题A

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

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21αα<，根据图中所给条件，试判别这两种材料的杨氏模量1E 2E 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1

2

212111⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛'=n n w w m

10．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 ＝N exp(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=0.05 J /(cm 2.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Al 2O 3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φ＝50mm ，厚度h =2mm ，电极尺寸如下图所示，其中D 1＝26mm ，D 2＝38mm ，D 3＝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 Ω，表面电阻为50M Ω，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。

⎪⎭

⎫

⎝⎛-⋅==kT U kT q E 020exp 6δνυμ

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[)(--+=kT E E E f f 6．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：a

E m γ

σ=

11．格利菲斯裂纹断裂强度：c

E c γ

σ=

12．胡克定律：εσE =

()αμσE R f -=1h r R T m 31.01max ⨯'=∆()αμσE T f -=

∆1max ()

α

μλσE R f -='1(

)p

p f C R C E R ρρλ

αμσ'

=⋅-=''1()2max 31m f p r E C dt dT ⋅-⋅-=⎪⎭⎫ ⎝⎛αμσρλ2

212111⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛'=n n w w m 令x

e I I α-=0Sx e I I -=0

I

V

h r V ⋅=21πρI

V

h r r V ⋅+=4)(221πρI V

r r s ⋅=1

2ln 2πρ⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛--=kT E E N n f c c e exp ⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛--=kT E E N n V f V h exp 2

/32*

22⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=h kT

m N e c π2

/32*

22⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=h kT m N h V

πA

F A F φ

φσcos cos /==

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. 21E E

2. 温度、显微结构、化学组成、气孔

3. 当n 1和n 2相差较大，界面反射损失严重；当n 1=n 2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 ＝N exp(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。

P s －饱和极化强度 （1分） P r －剩余极化强度 （1分） E c －矫顽场强 （1分）

绘图（2分）