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文档简介

1、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: 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

2、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. For pure metals, heat is only transported

3、 by free electrons. (F) 15n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a c =2E g s / (p.s c 2 ) 中,a c 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

4、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( A C D )A、结晶 B、共聚 C、刚性链 D、交联 E、分子量7、电导率的量纲是 (A、B、) A、-1.m-1 B、s.m-1 C、.m-18、表征超导体性能的三个主要指标是 (B)A. Tc, Hc, IcB. Hc,Tc, Jc

5、C. Jc, Hc, Ic9、影响tg的因素主要包括五个方面 ( A B D)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。 (A B) 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(B)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、410-7 B、9.271024 C、6.0210-2412、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/T B、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.

6、tension; B. shear; C. Flexural deformation; D. compression 14、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)A fluorescenceB luminescenceC phosphorescence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

7、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,):E= 3K(1-2) 磁化强度M(r、H): M= (r-1)H 7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

8、、 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)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。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

9、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

10、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、Assume steady-state heat flow,calculate the heat loss per hour through a sheet of copper 10mm thick if the area of the copper is 0.2m2,and if the temperatures at the two faces are 300and 120,=398W/mK。Calculate the heat loss per hou

11、r if copper is used and the thickness is increased to 20mm。(9分) ?解:Q=At(T1-T2)/d (写出公式得3分)=3980.23600(300-120)/0.01=5.158109 (J)(代入数据得,计算正确得2分)增加到20mm后,Q=At(T1-T2)/d=2.579109 (J)(写出公式,代入数据,计算正确得4分)2. The magnetization within a bar of some metal alloy is 3.2 105 A/m at an H field of 50 A/m. Compute t

12、he following: (a) the magnetic susceptibility, (b) the permeabil-ity, and (c) the magnetic flux density within this material. (d) What type(s) of magnetism would you suggest as being displayed by this material? Why? (10分)解:(a)m=M/H=(3.2105A/m)/(50A/m)=6400(写出公式,代入数据,计算正确得3分)(b)r=m+1=6401(写出公式,代入数据,计

13、算正确得2分) =r 0=2.5610-3H/m (写出公式,代入数据,计算正确得2分)(c)B=H=2.5610-3H/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90MPam1/2。(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:= KIC/Y(a)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/Y0)2/(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(m)-1和19.32 g/cm,假定每个金原子

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