2004级试题-期末考试标准答案及评分标准B

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