什么是材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性

什么是材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性什么是材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性專業(yè)課理論基礎(chǔ)部分一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種材料屬于半導(dǎo)體材料？A.鋁B.銅C.硅D.鐵2.材料的導(dǎo)電性主要取決于其哪種微觀結(jié)構(gòu)？A.分子結(jié)構(gòu)B.原子結(jié)構(gòu)C.晶體結(jié)構(gòu)D.分子間作用力3.下列哪種材料具有較高的導(dǎo)熱性？A.塑料B.木材C.金屬D.玻璃4.在金屬中，自由電子是導(dǎo)致其導(dǎo)電性的主要原因，自由電子的運(yùn)動(dòng)主要受到哪種力的作用？A.電磁力B.分子間作用力C.彈力D.摩擦力5.材料的導(dǎo)熱性主要與哪種因素有關(guān)？A.分子間距離B.原子間距離C.晶體結(jié)構(gòu)D.分子振動(dòng)6.下列哪種材料屬于超導(dǎo)材料？A.鋁B.銅C.硅D.鉛7.在常溫下，哪種材料的導(dǎo)電性最差？A.金屬B.半導(dǎo)體C.絕緣體D.導(dǎo)體8.下列哪種材料主要用于制造散熱器？A.塑料B.木材C.金屬D.玻璃9.材料的導(dǎo)熱性與其導(dǎo)電性的關(guān)系是什么？A.導(dǎo)熱性越好，導(dǎo)電性越好B.導(dǎo)熱性越好，導(dǎo)電性越差C.導(dǎo)熱性越差，導(dǎo)電性越好D.導(dǎo)熱性較差，導(dǎo)電性較差10.下列哪種材料主要用于制造電子器件？A.塑料B.木材C.金屬D.玻璃二、判斷題（每題2分，共10分）1.材料的導(dǎo)電性越差，其導(dǎo)熱性一定越差。（）2.半導(dǎo)體的導(dǎo)電性受溫度影響較大。（）3.金屬的導(dǎo)熱性主要取決于其原子結(jié)構(gòu)。（）4.絕緣體的內(nèi)部沒有自由電子。（）5.超導(dǎo)材料的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低。（）三、填空題（每題2分，共10分）1.材料的導(dǎo)電性是指材料_______的能力。2.材料的導(dǎo)熱性是指材料_______的能力。3.金屬的導(dǎo)電性主要取決于其_______。4.半導(dǎo)體的導(dǎo)電性介于_______和_______之間。5.超導(dǎo)材料在_______狀態(tài)下具有零電阻和完全抗磁性。四、簡(jiǎn)答題（每題2分，共10分）1.請(qǐng)簡(jiǎn)要說明材料的導(dǎo)電性是如何產(chǎn)生的。2.請(qǐng)簡(jiǎn)要說明材料的導(dǎo)熱性是如何產(chǎn)生的。3.請(qǐng)簡(jiǎn)要說明金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性之間的關(guān)系。4.請(qǐng)簡(jiǎn)要說明半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性如何受溫度影響。5.請(qǐng)簡(jiǎn)要說明超導(dǎo)材料的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域。五、計(jì)算題（每題2分，共10分）1.一段長(zhǎng)度為10cm的銅導(dǎo)線，橫截面積為2mm2，求該導(dǎo)線的電阻。2.一段長(zhǎng)度為20cm的鋁板，厚度為1cm，求該鋁板的導(dǎo)熱系數(shù)。3.一段長(zhǎng)度為10cm的半導(dǎo)體材料，橫截面積為1mm2，電阻率為2×10^-5Ω·m，求該半導(dǎo)體的電阻。4.一段長(zhǎng)度為15cm的絕緣材料，橫截面積為5mm2，求該絕緣材料的電阻。5.一塊面積為1m2，厚度為0.1m的金屬板，導(dǎo)熱系數(shù)為40W/(m·K)，求該金屬板的導(dǎo)熱性。六、作圖題（每題5分，共10分）1.請(qǐng)繪制一段長(zhǎng)度為20cm的銅導(dǎo)線的電阻-溫度曲線。2.請(qǐng)繪制一段長(zhǎng)度為10cm的半導(dǎo)體材料的電阻-溫度曲線。七、案例分析題（共5分）某電子器件制造廠欲生產(chǎn)一種新型的電子器件，要求其具有較高的導(dǎo)電性和較低的導(dǎo)熱性。請(qǐng)從所學(xué)的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性知識(shí)出發(fā)，為該廠提供一種合適的材料選擇方案，并八、案例設(shè)計(jì)題（共5分）某建筑公司計(jì)劃建造一座節(jié)能型大樓，要求大樓的墻體材料具有優(yōu)良的保溫性能。請(qǐng)從所學(xué)的導(dǎo)熱性知識(shí)出發(fā)，為該建筑公司設(shè)計(jì)一種合適的墻體材料選擇方案，并說明理由。九、應(yīng)用題（每題2分，共10分）1.一塊厚度為5cm的鋁板，導(dǎo)熱系數(shù)為230W/(m·K)，另一塊厚度為10cm的銅板，導(dǎo)熱系數(shù)為386W/(m·K)。假設(shè)兩塊板之間接觸良好，求在穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)條件下，兩塊板之間的熱流密度。2.某電熱器內(nèi)部采用了一種具有高導(dǎo)熱性的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)為10W/(m·K)。已知電熱器的功率為1000W，厚度為5cm，求電熱器表面的溫度。十、思考題（共10分）1.請(qǐng)從微觀角度解釋為什么金屬的導(dǎo)電性優(yōu)于半導(dǎo)體和絕緣體。2.請(qǐng)從實(shí)際應(yīng)用角度分析，如何提高材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。3.請(qǐng)分析在現(xiàn)代科技發(fā)展中，新型導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料的研究意義及其應(yīng)用前景。本專業(yè)課理論基礎(chǔ)試卷答案及知識(shí)點(diǎn)總結(jié)如下一、選擇題（每題2分，共20分）二、判斷題（每題2分，共10分）三、填空題（每題2分，共10分）1.傳導(dǎo)電流2.傳導(dǎo)熱量3.自由電子4.金屬半導(dǎo)體四、簡(jiǎn)答題（每題2分，共10分）1.材料的導(dǎo)電性是由于其內(nèi)部存在自由電子，在外加電場(chǎng)的作用下，自由電子發(fā)生定向移動(dòng)形成電流。2.材料的導(dǎo)熱性是由于其內(nèi)部存在溫度梯度，熱量通過分子間的碰撞和振動(dòng)傳遞，從而實(shí)現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)。3.金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性之間存在一定的關(guān)系，一般來說，導(dǎo)電性好的材料導(dǎo)熱性也較好。4.半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性受溫度影響較大，隨著溫度的升高，導(dǎo)電性會(huì)增強(qiáng)。5.超導(dǎo)材料的特點(diǎn)是在低溫下具有零電阻和完全抗磁性，應(yīng)用領(lǐng)域包括磁懸浮列車、MRI等。五、計(jì)算題（每題2分，共10分）1.電阻R=ρ*(L/A)=1.68*(0.1/2*10^-6)=840Ω2.導(dǎo)熱系數(shù)α=QL/A(ΔT*t)=20*10^3*1/(1*10^-4*1)=200W/(m·K)3.電阻R=ρ*(L/A)=2*10^-5*(0.1/1*10^-6)=2Ω4.電阻R=ρ*(L/A)=2*10^-5*(0.15/5*10^-6)=6Ω5.Q=α*A*ΔT*t=40*1*10^-2*1*1=0.4W六、作圖題（每題5分，共10分）1.請(qǐng)參考附圖1，繪制銅導(dǎo)線和半導(dǎo)體材料的電阻-溫度曲線。2.請(qǐng)參考附圖2，繪制鋁板和銅板之間的熱流密度分布圖。附圖1：電阻-溫度曲線附圖2：熱流密度分布圖本試卷所涵蓋的理論基礎(chǔ)部分的知識(shí)點(diǎn)分類和總結(jié)如下：1.導(dǎo)電性：-材料的導(dǎo)電性產(chǎn)生的原因-自由電子的作用-金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的導(dǎo)電性比較-導(dǎo)電性的影響因素2.導(dǎo)熱性：-材料的導(dǎo)熱性產(chǎn)生的原因-溫度梯度的作用-分子碰撞和振動(dòng)傳遞熱量-導(dǎo)熱性的影響因素3.導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性的關(guān)系：-導(dǎo)電性好的材料導(dǎo)熱性一般較好-導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性的聯(lián)系與區(qū)別各題型所考察學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)詳解及示例：一、選擇題：-考察學(xué)生對(duì)導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性基本概念的理解，如材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的定義、影響因素等。-示例：選擇題1考查了學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性的理解，正確答案為C，因?yàn)榘雽?dǎo)體的導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間。二、判斷題：-考察學(xué)生對(duì)導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性知識(shí)的判斷能力，如材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)