試題答案clear

1、四川大學期 末 考試試題（A）標準答案及評分標準（2005 2006 學年第 下 學期）課程號：30014530 課序號：0-4 課程名稱：材料科學與工程基礎 適用專業(yè)年級：高分子材料與工程2004級 學生人數(shù)：345 印題份數(shù)：360 一、判斷下列說法是否正確，如果你認為是正確的，請在括號內填（T），反之，則填（F）。（15分）計分方法每題1分1. 聚丙烯比聚乙烯更容易老化。 ( T )2. 在同樣的加熱條件下，材料的熱容量越大，材料的溫度上升得越快。 ( F )3. 淬火方法可以提高結晶性聚合物的透明性。 (T )4. 在現(xiàn)有的超導材料中，金屬的超導轉變溫度比金屬氧化物的超導轉變溫度更高。

2、 ( F )5. 材料的剛性越大，材料就越脆。 ( F )6. 面心立方晶格的金屬沒有韌-脆性轉變溫度 ( T )7. PE可以用作高頻絕緣材料。 ( T )8. 材料的線膨脹系數(shù)在所有溫度下都是常數(shù)。 ( F)9. 氯丁橡膠的介電常數(shù)比聚氯乙烯的介電常數(shù)大 ( T )10 P.型半導體的載流子是空穴。 ( T )11. 自由電子在任何情況下都具有導電性 （ F ）12、塑性形變的滑移面是晶體結構中原子排列最密的晶面。 （ T ）13、半導體硅對可見光是透明的。 （ F ） 14、鐵磁性來源于原子內部存在永久磁矩 （ F ） 15. The larger the inter-atomic bo

3、nding energy, the lower the coefficient of thermal expansion （ T ）二、多選題（15分） 計分方法每題1分1、矯頑力 （ B ）A Hysteresis loopB coercivityc C remanence2、下列哪個不適用于表征材料的延性大?。ɡ欤?（ B ）A. Percent elongation； B. Stain; C. Percent reduction in area3、對各向同性材料，應變的三種基本類型是（ A ）A tension, shear and compression；B tension, she

4、ar and torsional deformation；C. tension, shear and flexural deformation4、光通過材料的透射光的強度可用式（ C ）表示 A、IOR B、Io-x C、Io（1-R）2-x5、鐵氧體Fe3O4屬于反尖晶石結構（ B ） A、A2=B23+O4 B、B3+（A2+B3+）O44 6、從Fe原子的介電子軌道構型可知，F(xiàn)e原子的波爾磁子數(shù)目為（ B ）個 A、6 B、4 C、57、電容介質材料應具有 的介電常數(shù)和 的介質損耗。（ B ） A、大、大、 B、大、小、 C、小、大、8、目前超導材料可達到的最高超導臨界溫度是 （ B ）

5、 A、100K B、140K C、160K9、超導體在超導臨界溫度Tc以下，具有（ A 、B ）A完全的導電性B完全的抗磁性10、影響金屬導電性的三個外界因素是 （ A 、C 、D ） A、溫度 B、濕度C、雜質D、塑性形變11、從原子的電子結構分析，銅、銀和金屬于下圖中哪一種能帶結構。 （ A ） A. B. C D12、添加阻燃劑和無機填料而提高高分子材料阻燃性的原理主要有三個方面：（ A、B、C ）A、隔離氧 B、降低溫度 C、吸收熱量 D、產生大量的水 E、降低聚合物的燃點13.材料的熱失重曲線可測定材料的 ， 和 。（ B ）A. 馬丁耐熱溫度，熱變形溫度，維卡軟化溫度 B. 起始分

6、解溫度，半分解溫度，殘?zhí)悸?14、 按照粘附摩擦的機理，摩擦系數(shù)的大小取決于材料的（ C ）。 A. 剪切強度和拉伸強度； B. 剪切強度和斷裂強度；C. 抗壓強度和剪切強度；D. 硬度和斷裂強度15、 金屬材料的強化（抵抗永久形變）可以通過多種途徑，以下哪一種是錯誤的。（ A ） A. 提高結晶度強化；B. 晶粒減小強化；C. 固溶體強化；D. 應變強化三、填空（10分） 共20空，10分。計分方法為每空0.5分1. 材料內熱傳導機制主要有 自由電子（的傳導） 、 晶格振動（的傳導） 和 分子（的傳導） 等。 2. 按照馬克三角形，影響聚合物耐熱性的三個主要因素是 交聯(lián) 、結晶 、和 剛性鏈

7、 。3. 隨著溫度的升高，高分子材料的下列性能值是升高還是降低：介電常數(shù) 升高 、拉伸強度 降低 、熱導率 升高 。（注意，用符號表示也算對）4. 寫出以下材料性能參數(shù)的量綱：模量 GPa (MPa也算對) 、沖擊強度 KJ/m2 （或KJ.m-2 ）、比熱容 J.kg-1.K-1 (或kJ.kg-1.K-1)、磁矩 A.m2 。5.寫出按照壓痕硬度法原理測試材料硬度的三種主要方法的名稱 布氏 、 洛氏 、 維氏 。6. 寫出以下各性能參數(shù)之間的關系式 滲透率（ 液體）J （ D、 L、c1、c2），J= D（c1-c2）/L （或=D（c2-c1）/L，或前面加負號均算正確） 本征半導體的電

8、導率（Eg、T）：= 0 exp(-Eg/2kT) 或0 e(-Eg/2kT)7. 寫出兩種無量綱性能參數(shù)的名稱 相對介電常數(shù) 、 磁化率 。（注意該題只要寫出的是無量綱的性能參數(shù)均正確）。四、作圖題（10分）1、 畫出鋼、鑄鐵、陶瓷、橡膠、聚乙烯、聚苯乙烯、固化的酚醛樹脂（電木）、玻璃、Al2O3、碳纖維復合材料的應力-應變曲線示意圖。（5分）鑄鐵鋼陶瓷、玻璃Al2O3碳纖維復合材料電木聚乙烯橡膠聚苯乙烯該題每條曲線0.5分，只要能示意就可。關鍵是區(qū)分彈性和非彈性。2、畫出磁滯回線示意圖 （5分）+H+B-H-B-HcBr該題共5分，畫出曲線示意圖得4分；標注再得1分。五、簡述題（15分）1

9、、 從高分子材料、金屬材料和陶瓷材料在組成和結構方面的差別，解釋它們在模量和強度、導電和導熱性、耐腐蝕性、熱膨脹性方面的差別（10分）答案：金屬材料由金屬元素或主要由金屬元素組成，鍵合方式為金屬鍵（1分），金屬正離子和自由電子作用，易形成晶體，如立方結構、面心立方、密堆六方 （ 0.5分）。無機非金屬材料除有機物和金屬以外，包括常見的陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料；組分：硅酸鹽類、氧化物類，氮、碳（不含H）（1分）；結合鍵：離子鍵、共價鍵、混合鍵（0.5分）。高分子材料主要有C、H、O元素組成，鏈內由共價鍵組成，鏈間由范德華氏力構成（1分）；多層次結構（鏈結構、聚集態(tài)結構和微區(qū)結構等），聚集態(tài)包括

10、無定形，取向，半晶等，分子鏈以特定構象進入晶胞，多種結晶形態(tài)（0.5分）。模量：金屬材料和陶瓷材料模量高，高分子材料模量低（1分）。強度：金屬材料和陶瓷材料強度大；高分子材料強度?。?.5分）導電性：金屬材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1分）。導熱性：金屬材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1分）。耐腐蝕性：金屬材料主要電化學腐蝕；陶瓷材料主要是化學腐蝕 ；高分子材料物理腐蝕為主（1分）。熱膨脹性：陶瓷材料和金屬材料較小，高分子材料較大（1分）。注意只要將意思表達即可得到相應的分數(shù)。(若能簡要說明原因最好,如原子或分子間鍵合類型和強度的影響,自由電子的影響等)2、(a) Briefly e

11、xplain why metals are opaque to electromagnetic radiation having photon energies within the visible region of the spectrum.(b) Why are metals transparent to high-frequency x-ray and -ray radiation? （5分）答案：(a) 高能級(價帶）只部分填充電子，具有可見光頻率的輻射，會激發(fā)電子到費米能級以上的空能級（吸收再發(fā)射光子）（3分）。(b 對高頻輻射無吸收，故透明（2分）。六、計算題（35分）1、At

12、room temperature the electrical conductivity and the electron mobility for copper are 6.0 ×107 (·m)-1 and 0.0030 m2/V·s, respectively. (a) Compute the number of free electrons per cubic meter for copper at room temperature. (b) What is the number of free electrons per copper atom? Ass

13、ume a density of 8.9 g/cm3. （atomic weight of copper is 63.5g/mol ）（10分）解： （a） s = n |e| me ，所以 n =s /|e| me （寫出公式得2分，公式轉換得1分）=(6.0 ´107-1m-1) ¸ (1.6´10-19C)´ (0.0030 m2/V-s)=1.25´1029（個/m3） （代入數(shù)據得1分，計算正確再得1分）（b） 每立方米銅原子數(shù)，N= (r/M)´NA （寫出公式得2分）= 8.9´106(g/m3) ¸

14、 63.5(g/mol) ´ 6.02´1023 =8.44´1028個/m3 （代入數(shù)據得1分，計算正確再得1分） 每個銅原子的自由電子數(shù)：1.25´1029（個/m3）/8.44´1028（個/m3）=1.48（代入數(shù)據計算正確得1分）說明：如未按照上述步驟寫出公式代入數(shù)據，而在計算中遵循公式和步驟，直接代入數(shù)據計算，且計算正確也可以得到全分。 2. The fraction of nonreflected radiation that is transmitted through a 20-mm thickness of a transp

15、arent material is 0.80. If the thickness is decreased to 10 mm, what fraction of light will be transmitted? （8分） 解： IT=I0（1-R）2e-l，無反射則 IT=I0 e- l （寫出公式得1分，寫出變換再得1分，如直接寫出變換后正確的無反射的公式，也可得全分）； IT / I0 =e - l 0.80= e- ´ 0.02 計算 =11.16 （代入數(shù)據得1分；計算正確再得1分） 厚度減少為10mm時： T= e - l = e - ´ 0.01 =0.89

16、4 （代入數(shù)據正確計算再得3分，或IT =0.894 I0 ） 如果厚度減少為10mm，則透過分數(shù)為0.894。正確說明得1分）3、一高為30.5mm的長方體由面積為25×25mm2薄鋁板和硫化橡膠（厚度分別為0.5mm和.75mm）交替層壓制成。問該復合板的熱導率為多少？（a）平行板的方向；（b）垂直板的方向。（Al=0.22，R=0.00012，單位J·S-1·m-1·K-1）（7分）解：鋁板和橡膠板的層數(shù)：30.5mm /（1.25mm）= 24.4層 ，即24層多0.5mm；因此該復合材料為25層薄鋁板和24層橡膠板，即兩邊為薄鋁板，中間交替層壓

17、。（只要得到層數(shù)分別為25和24，即可得1分）體積分數(shù)分別為：VA1=（25´0.5）/30.5=0.41 VR =（24´0.75）/30.5=0.59（或=1-0.41=0.59） （知道計算體積分數(shù)得1分，體積分數(shù)計算正確得1分。）（a）平行板方向：L=V A1A1 +VRR （寫出公式得1.5分。）=0.41*0.22+0.59*0.00012=0.090（J·S-1·m-1·K-1）（代入數(shù)據，并計算正確再得0.5分。）（b）垂直板方向：1/T=V A1 /A1 +VR/R （寫出公式得1.5分。） =0.41/0.22 +0.59/

18、0.0012=1.82+5000=4918.53，T=1/4918.53=2.0´10-4 （J·S-1·m-1·K-1） （代入數(shù)據，并計算正確再得0.5分。）說明：如未按照上述步驟寫出公式代入數(shù)據，而在計算中遵循公式和步驟，直接代入數(shù)據計算，且計算正確也可以得到全分。4、A cylindrical rod 100 mm long and having a diameter of 10.0 mm is to be deformed using a tensile load of 27,500 N. It must not experience either plastic deformation or a diameter reduction of more than 7.5 × 10-3 mm. Of the materials listed as follows, which are possible candidates? Justify your choice(s). （10分） 解：s=F/A0=F/(pd02/4) （寫出公式得1分）=27500N /(3.14´102 mm2/4)=350 MPa （代入數(shù)據計算正確再得1分）因此若沒有塑性變形，從屈服