材料物理智慧树知到期末考试答案2024年

材料物理智慧树知到期末考试答案2024年材料物理滑石Mg[Si4O10](OH)2硅酸盐矿结构属何种结构类型？（）

A:架状B:链状,单链C:层状D:组群状，双四面体答案:层状镁橄榄石（Mg2SiO4）瓷的组成为45%SiO2，5%Al2O3和50%MgO，在1400℃烧成并急冷（保留玻璃相），陶瓷的＝5.4。由于Mg2SiO4的介电常数是6.2，估算玻璃的介电常数。（设玻璃体积浓度为Mg2SiO4的1/2）。()

A:5.93B:4.25C:4.1D:5.91答案:5%Cu的密度8.92g/cm3，原子量为63.55，计算Cu的EF0（）

A:3.5eVB:7eVC:14eVD:1.8eV答案:7eV反型尖晶石结构CoFe2O4的单位体积饱和磁矩为（）

A:2μBB:3μBC:0D:μB答案:3μB计算能量为54eV电子的德布罗意波长以及它的波数（）

A:1.67×10-10m，3.76×1010m-1B:2.36×10-10m，5.32×1010m-1C:3.34×10-10m，7.52×1010m-1D:1.14×10-10m，2.66×1010m-1答案:1.67×10-10m,3.76×1010m-滑石Mg[Si4O10](OH)2硅酸盐矿结构属何种结构类型？（）

A:层状B:链状,单链C:架状D:组群状，双四面体答案:层状当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时，Cd离子仍保持正型分布。试计算当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时，Cd离子仍保持正型分布。试计算下列组成的磁矩：CdzFe2.9O4。（）

A:z=0.9，μ=2μBB:z=0.1，μ=6μBC:z=0.1，μ=4.6μBD:z=1.9，μ=μB答案:z=0.1，μ=4.6μBCu的密度8.92g/cm3，原子量为63.55，计算Cu的EF0（）

A:3.5eVB:1.8eVC:7eVD:14eV答案:7eV反型尖晶石结构CoFe2O4的单位体积饱和磁矩为（）

A:3μBB:2μBC:0D:μB答案:3μB计算能量为54eV电子的德布罗意波长以及它的波数（）

A:1.67×10-10m，3.76×1010m-1B:3.34×10-10m，7.52×1010m-1C:2.36×10-10m，5.32×1010m-1D:1.14×10-10m，2.66×1010m-1答案:1.67×10-10m,3.76×1010m-同一种晶体中电子的迁移率μe小于空穴的迁移率μh。（）

A:错B:对答案:错脆性材料的特点是在弹性形变后没有塑性变形（或塑性变形很小）接着就是断裂，总弹性应变能非常小。（）

A:对B:错答案:对相变增韧常用的材料是金属粉末和非金属颗粒。（）

A:错B:对答案:对根据表中主要半导体材料的温差电动势系数可以判断ZnO为p型半导体。

A:错误B:正确答案:正确在用Y2O3掺杂的ZrO2晶体中，氧空位VO..缺陷占优势（）

A:对B:错答案:对根据下图，金属电阻率在不同温度范围与温度变化的关系是不同的，在温度T＞(2/3)θD时，电阻率正比于温度，即ρ(T)＝αT。当T<A:正确B:错误答案:错误根据下图说明费密能级随温度的变化，(a)为n型半导体;(b)为p型半导体;(c)为不同掺杂浓度的n,p型Ge半导体费密能级和温度的关系：n，p型半导体费米能级随温度升高向禁带中央靠近，n型半导体施主浓度越高，能量差(EC-EF)越小，即费米能级往导带底部移近。P型半导体受主浓度越高，能量差(EF-EV)越小，费米能级往价带顶端移近。

A:正确B:错误答案:正确判断下述缺陷反应方程是否正确：（）

A:正确B:错误答案:错误铁电性是由离子位移引起的，而铁磁性则是由原子取向引起的。（）

A:对B:错答案:对Cr2+吸收红、橙、黄及紫光，让蓝、绿光通过。（）

A:错B:对答案:错在p-n结两端接电压时可以形成正偏压和负偏压。P区接负极，n区接正极，形成负偏压。（）

A:对B:错答案:对ZnO属六方晶系，a=0.3242nm，c=0.5195nm，每个晶胞中含有2个ZnO分子，测得晶体密度为5.74g/cm3，这种情况下产生置换型固溶体。（）

A:对B:错答案:错在实际应用中，I型（掰开型）是最危险的，是低应力断裂的主要因素。因此用I型断裂方式研究材料的断裂问题。（）

A:对B:错答案:对高温时固体热容服从杜隆-珀替定律，低温时固体热容服从德拜T3定律。（）

A:错误B:正确答案:正确在p-n结两端接电压时可以形成正偏压和负偏压。p区接电压正极，n区接电压负极，形成负偏压。（）

A:正确B:错误答案:错误损耗不完全由自由电荷产生时，复介电常数中依赖于频率而不依赖于频率。（）

A:错误B:正确答案:错误k空间中的（2,2,1）代表的能级能量高于（1,2,2）。（）

A:对B:错答案:对还原性气氛生成n型半导体，以下缺陷反应生成阳离子填隙(Ma+yXb)型非化学计量化合物ZnO(s)=Zni+e’+1/2O2(g)（）

A:错B:对答案:对建筑材料、黏土质耐火砖、保温砖的热导率随温度的升高而线性升高。（）

A:错B:对答案:错根据本征击穿模型可知，击穿强度与试样形状无关,特别是击穿场强与试样厚度无关。（）

A:错误B:正确答案:正确因为金属中自由电子浓度很大，远远超过半导体的载流子密度，故半导体的霍尔系数小于金属。（）

A:错B:对答案:对逆压电效应在电场强度不高时即可观察到，其形变与电场强度成正比；电致伸缩只有在场强很强时，才可观察到，其特征是应变的正负与外电场方向无关。（）

A:错B:对答案:错根据下图，金属之间形成固溶体时，电导率降低。这是因为溶质原子溶入到溶剂晶格时，溶剂的晶格发生扭曲畸变，破坏了晶格势场的周期性，电子受到散射的几率增加，因而电阻率增高。但晶格畸变不是电阻率改变的惟一因素，固溶体电性能尚取决于固溶体组元的化学相互作用（能带、电子云分布等）。在连续固溶体中，合金成分距组元越远，电阻率也越高，在二元合金中最大电阻率常在50%原子浓度处，而且可能比组元电阻率高几倍。

A:正确B:错误答案:错误根据下图解释掺杂的氯化银晶体的电导率变化：本征区电导率正比于[Agi·]，温度T一定时，电导率σ为一平台，温度升高，电导率增大。非本征区，掺入高价正离子Cd2+形成缺陷CdAg·，根据化学计量原理，必然产生空位缺陷VAg’，由于[Agi·][VAg’]=常数.随Cd2+掺入量增大，[VAg’]增大而[Agi·]量就减少，故开始段电导率下降。Cd2+掺入量增大到一定量时，这时空位缺陷VAg’的导电起主导作用。由于VAg’随Cd2+掺杂量增大而增大，因此电导率σ亦相应增大。所以总的电导率先随Cd2+量增大下降后又增大。

A:错误B:正确答案:正确压敏效应为对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压下，电阻值非常高，几乎无电流通过，超过该临界电压，电阻迅速降低，让电流通过。（）

A:错B:对答案:对具有对称中心或结构任意混乱的介质，不具有一次电光效应，只具有二次电光效应。（）

A:错B:对答案:错铁磁物质所表现的顺磁性和一般顺磁性在性质上是相同的，但在温度的起点上有所不同，铁磁性物质的顺磁性是以居里温度为起点，而顺磁性物质是以0K为起点。（）

A:对B:错答案:对根据下面一维周期势场中电子能量E与波数k关系图，I区：E与k符合抛物线关系，属于自由电子性质的经典理论；在这一区的底部附近，m*»me。II区：曲线的曲率d2E/d2k为负值，即价带(满带)顶电子质量为负值；第三区为禁带，IV区：曲率为正且大于I区，电子有效质量为正，但较I区轻，此区的电子称为轻电子。

A:错误B:正确答案:正确矩磁材料具有高剩磁化比Br/Bs，Hc小，稳定损耗低，开关系数Sw小的特点。（）

A:对B:错答案:对陶瓷介质由于介电系数大、表面吸湿等原因，引起离子式高压极化(空间电荷极化)，使表面电场畸变，提高表面击穿电压。（）

A:对B:错答案:错在中低温下，传热以声子传导为主；在高温下，传导以光子传导为主。（）

A:正确B:错误答案:正确电子位移极化率的大小与温度无关。（）

A:正确B:错误答案:正确软磁材料具有μ、ρ、Bs高，Hc低、磁滞损耗低、稳定性好的特点。（）

A:对B:错答案:对根据下图，在流体静压压缩时（高达1.2GPa），大多数金属的电阻率下降。这是因为在巨大的流体静压条件下，金属原子间距缩小。内部缺陷形态、电子结构、费米能和能带结构都将发生变化，显然会影响金属的电导率。

A:错误B:正确答案:错误同一种晶体中电子的迁移率μe小于空穴的迁移率μh。（）

A:错B:对答案:错脆性材料的特点是在弹性形变后没有塑性变形（或塑性变形很小）接着就是断裂，总弹性应变能非常小。（）

A:对B:错答案:对相变增韧常用的材料是金属粉末和非金属颗粒。（）

A:错B:对答案:对根据表中主要半导体材料的温差电动势系数可以判断ZnO为p型半导体。

A:错误B:正确答案:正确在用Y2O3掺杂的ZrO2晶体中，氧空位VO..缺陷占优势（）

A:错B:对答案:对根据下图，金属电阻率在不同温度范围与温度变化的关系是不同的，在温度T＞(2/3)θD时，电阻率正比于温度，即ρ(T)＝αT。当T<A:正确B:错误答案:错误根据下图说明费密能级随温度的变化，(a)为n型半导体;(b)为p型半导体;(c)为不同掺杂浓度的n,p型Ge半导体费密能级和温度的关系：n，p型半导体费米能级随温度升高向禁带中央靠近，n型半导体施主浓度越高，能量差(EC-EF)越小，即费米能级往导带底部移近。P型半导体受主浓度越高，能量差(EF-EV)越小，费米能级往价带顶端移近。

A:正确B:错误答案:正确判断下述缺陷反应方程是否正确：（）

A:错误B:正确答案:错误铁电性是由离子位移引起的，而铁磁性则是由原子取向引起的。（）

A:对B:错答案:对Cr2+吸收红、橙、黄及紫光，让蓝、绿光通过。（）

A:对B:错答案:错在p-n结两端接电压时可以形成正偏压和负偏压。P区接负极，n区接正极，形成负偏压。（）

A:错误B:正确答案:正确ZnO属六方晶系，a=0.3242nm，c=0.5195nm，每个晶胞中含有2个ZnO分子，测得晶体密度为5.74g/cm3，这种情况下产生置换型固溶体。（）

A:对B:错答案:错在实际应用中，I型（掰开型）是最危险的，是低应力断裂的主要因素。因此用I型断裂方式研究材料的断裂问题。（）

A:对B:错答案:对高温时固体热容服从杜隆-珀替定律，低温时固体热容服从德拜T3定律。（）

A:错B:对答案:对在p-n结两端接电压时可以形成正偏压和负偏压。p区接电压正极，n区接电压负极，形成负偏压。（）

A:对B:错答案:对损耗不完全由自由电荷产生时，复介电常数中依赖于频率而不依赖于频率。（）

A:正确B:错误答案:错误k空间中的（2,2,1）代表的能级能量高于（1,2,2）。（）

A:对B:错答案:对还原性气氛生成n型半导体，以下缺陷反应生成阳离子填隙(Ma+yXb)型非化学计量化合物ZnO(s)=Zni+e’+1/2O2(g)（）

A:错B:对答案:对建筑材料、黏土质耐火砖、保温砖的热导率随温度的升高而线性升高。（）

A:错B:对答案:错根据本征击穿模型可知，击穿强度与试样形状无关,特别是击穿场强与试样厚度无关。（）

A:错误B:正确答案:正确因为金属中自由电子浓度很大，远远超过半导体的载流子密度，故半导体的霍尔系数小于金属。（）

A:错B:对答案:对逆压电效应在电场强度不高时即可观察到，其形变与电场强度成正比；电致伸缩只有在场强很强时，才可观察到，其特征是应变的正负与外电场方向无关。（）

A:错B:对答案:错根据下图，金属之间形成固溶体时，电导率降低。这是因为溶质原子溶入到溶剂晶格时，溶剂的晶格发生扭曲畸变，破坏了晶格势场的周期性，电子受到散射的几率增加，因而电阻率增高。但晶格畸变不是电阻率改变的惟一因素，固溶体电性能尚取决于固溶体组元的化学相互作用（能带、电子云分布等）。在连续固溶体中，合金成分距组元越远，电阻率也越高，在二元合金中最大电阻率常在50%原子浓度处，而且可能比组元电阻率高几倍。

A:正确B:错误答案:错误根据下图解释掺杂的氯化银晶体的电导率变化：本征区电导率正比于[Agi·]，温度T一定时，电导率σ为一平台，温度升高，电导率增大。非本征区，掺入高价正离子Cd2+形成缺陷CdAg·，根据化学计量原理，必然产生空位缺陷VAg’，由于[Agi·][VAg’]=常数.随Cd2+掺入量增大，[VAg’]增大而[Agi·]量就减少，故开始段电导率下降。Cd2+掺入量增大到一定量时，这时空位缺陷VAg’的导电起主导作用。由于VAg’随Cd2+掺杂量增大而增大，因此电导率σ亦相应增大。所以总的电导率先随Cd2+量增大下降后又增大。

A:正确B:错误答案:正确压敏效应为对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压下，电阻值非常高，几乎无电流通过，超过该临界电压，电阻迅速降低，让电流通过。（）

A:错误B:正确答案:正确具有对称中心或结构任意混乱的介质，不具有一次电光效应，只具有二次电光效应。（）

A:错误B:正确答案:正确铁磁物质所表现的顺磁性和一般顺磁性在性质上是相同的，但在温度的起点上有所不同，铁磁性物质的顺磁性是以居里温度为起点，而顺磁性物质是以0K为起点。（）

A:正确B:错误答案:正确根据下面一维周期势场中电子能量E与波数k关系图，I区：E与k符合抛物线关系，属于自由电子性质的经典理论；在这一区的底部附近，m*»me。II区：曲线的曲率d2E/d2k为负值，即价带(满带)顶电子质量为负值；第三区为禁带，IV区：曲率为正且大于I区，电子有效质量为正，但较I区轻，此区的电子称为轻电子。

A:错误B:正确答案:正确矩磁材料具有高剩磁化比Br/Bs，Hc小，稳定损耗低，开关系数Sw小的特点。（）

A:错B:对答案:对陶瓷介质由于介电系数大、表面吸湿等原因，引起离子式高压极化(空间电荷极化)，使表面电场畸变，提高表面击穿电压。（）

A:对B:错答案:错在中低温下，传热以声子传导为主；在高温下，传导以光子传导为主。（）

A:正确B:错误答案:正确电子位移极化率的大小与温度无关。（）

A:正确B:错误答案:正确软磁材料具有μ、ρ、Bs高，Hc低、磁滞损耗低、稳定性好的特点。（）

A:错B:对答案:对根据下图，在流体静压压缩时（高达1.2GPa），大多数金属的电阻率下降。这是因为在巨大的流体静压条件下，金属原子间距缩小。内部缺陷形态、电子结构、费米能和能带结构都将发生变化，显然会影响金属的电导率。

A:正确B:错误答案:错误

在有氧条件下将ZnO晶体放在Zn蒸气中加热，Zn(g)+1/2O2=ZnO，xZn(g)+ZnO=Zn(1+x)O假设Zni´完全电离Zn(g)→Zni··+2e’，此时电子浓度、间隙锌离子浓度和氧分压的关系为：

A:B:C:D:答案:AI参考:正确选项为【C:电子浓度与间隙锌离子浓度成正比，与氧分压成反比】。\n\n根据题目描述，在有氧条件下将ZnO晶体放在Zn蒸气中加热，发生Zn(g)+1/2O2=ZnO和xZn(g)+ZnO=Zn(1+x)O两个反应。根据题目中的假设，Zn完全电离Zn(g)→Zn+2e’，因此电子浓度与间隙锌离子浓度成正比。同时，由于有氧气的存在，反应会消耗氧气并产生氧气分子，因此氧分压会逐渐降低。所以，电子浓度与间隙锌离子浓度成正比，与氧分压成反比。因此，选项C为正确答案。'多晶体材料和相同组成的固溶体材料的热导率更大，在氧化镁中掺入氧化钙或氧化钡，造成的热导率的变化大。（）

A:多晶体，氧化钡。B:单晶体，氧化钙；C:单晶体，氧化钡；D:多晶体，氧化钙；答案:AI参考:正确答案是C：单晶体，氧化钡。\n多晶体材料是由许多单晶体组成，各向异性，热导率随晶向和晶面的不同而有所差异。单晶体是由许多小的晶体组成的，这些小晶体在晶体表面分布不规则，其热导率取决于晶体的质量和大小，氧化钡的掺入会导致热导率变化较大。因此，选项C“单晶体，氧化钡”是正确答案。选项A和D都描述了多晶体材料，但没有提到氧化钡的掺入，因此不正确。选项B没有明确指出掺入的是哪种物质，因此也不正确。'在无氧条件下，在1000K左右将ZnO晶体放在Zn蒸气中加热，晶体转变为红色,生成Zn1+xO的n型半导体,它在室温下的电导要比ZnO大很多。xZn(g)+ZnO=Zn(1+x)O，假设Zni完全电离Zn(g)→Zni+2e’，此时电子浓度、间隙锌离子浓度和Zn分压的关系为：（）

A:B:C:D:答案:AI参考:正确答案是C：电子浓度=间隙锌离子浓度。\n\n根据题目描述，在无氧条件下，将ZnO晶体放在Zn蒸气中加热后，晶体转变为红色，生成Zn1+xO的n型半导体。这表明氧化锌晶体中一部分氧空位被锌原子替代，并且产生了一种电导性很强的金属间隙氧化物，说明此时发生了电离过程，生成了金属锌离子和电子。因此，电子浓度和间隙锌离子浓度相等，选项C正确。同时，题目中还假设Zni完全电离Zn(g)→Zni+2e’，因此电子浓度是和间隙锌离子浓度是相等的。其他选项都与题目描述不符。'当某材料的气孔率为0.8时，材料的强度与理论强度的关系是（假设n为4）（）

A:σf=0.0017σ0B:σf=0.0020σ0C:σf=0.081σ0D:σf=0.041σ0答案:AI参考:正确选项为D:σf=0.041σ0。\n\n根据题意，气孔率为0.8时，材料的强度与理论强度之间的关系假设为n为4，即材料的强度与理论强度的比值为0.8。因此，材料的实际强度σf应该等于理论强度σ0乘以0.8，即σf=0.041σ0。所以选项D为正确答案。选项A、B、C都不符合题意。'镁橄榄石（Mg2SiO4）瓷的组成为45%SiO2，5%Al2O3和50%MgO，在1400℃烧成并急冷（保留玻璃相），陶瓷的＝5.4。由于Mg2SiO4的介电常数是6.2，估算玻璃的介电常数。（设玻璃体积浓度为Mg2SiO4的1/2）。()

A:5.93B:4.25C:4.1D:5.91答案:AI参考:根据题目描述，镁橄榄石（Mg2SiO4）瓷的组成为45%SiO2，5%Al2O3和50%MgO，在1400℃烧成并急冷后形成玻璃相。由于Mg2SiO4的介电常数为6.2，我们可以根据介电常数的定义来估算玻璃的介电常数。\n\n介电常数是表示物质电介质极化性质的物理量，它等于电场强度与电位移矢量的比值。在固体中，介电常数通常与分子或原子的排列方式、极化率等因素有关。\n\n对于玻璃相，我们可以将其视为均匀分布的极化小区域组成的总体，每个小区域受到周围分子的影响而产生极化。由于玻璃体积浓度为Mg2SiO4的1/2，我们可以假设玻璃相中每个小区域受到的影响与Mg2SiO4中单个分子受到的影响相同。\n\n根据介电常数的定义，我们可以得到：\n\n玻璃的介电常数=Mg2SiO4的介电常数×玻璃体积浓度/极化小区域的体积浓度\n\n根据题目描述，玻璃体积浓度为Mg2SiO4的1/2，所以玻璃的介电常数可以估算为：\n\n6.2×5.4/(1/2)=4.1\n\n因此，正确选项为C：4.1。'以下不属于非金属产生滑移条件的是（）

A:滑移矢量小B:柏格斯矢量大C:面间距大D:每个面上是同一种电荷的原子，相对滑动面上的电荷相反答案:AI参考:正确选项是：B:柏格斯矢量大。\n\n非金属产生滑移的条件包括：滑移矢量小、柏格斯矢量小、面间距大、每个面上是同一种电荷的原子，相对滑动面上的电荷相反。其中，柏格斯矢量是描述晶体中原子排列不规则性的量，它的大小反映了晶体中原子排列的粗糙程度。因此，柏格斯矢量大不属于非金属产生滑移的条件。'比较Ge、Si、氯化钠晶体在光频下介电系数的大小（）

A:B:C:D:答案:AI参考:正确答案是C。\n比较Ge、Si、氯化钠晶体在光频下介电系数大小，氯化钠晶体介电系数最大，其次是硅，最小的是锗。\n所以选择C。'本征硅在室温下可作为红外光导探测器材料，若探测器的最大波长为1109nm，推算本征硅的禁带宽度。（）

A:7.03eVB:1.12eVC:2.24eVD:1.76Ev答案:AI参考:正确答案是【D】1.76Ev。\n\n本征硅的禁带宽度是材料内部电子从价带跃迁到导带所需要的能量，根据硅的光学性质，可知其禁带宽度为$1.1eV\times(12+8+2)/h\nu=1.76eV$。其中，$h$是普朗克常数，$v$为光的频率，因此答案为D。题目没有要求具体计算，只需记住相关知识点即可。'下列组成的磁矩：CdzFe2.9O4。（）

A:z=0.1，μ=6μBB:z=0.9，μ=2μBC:z=1.9，μ=μBD:z=0.1，μ=4.6μB答案:AI参考:在晶体中，磁矩计算公式为μ=√(Ms*z)，其中Ms是自发极化强度，z是离子电荷数，在这里由于磁性物质是由原子或离子按照一定方式有规则地排列组成的，因此各原子磁矩可以视为点磁矩，将CuzFe2.9O4中元素带入公式即可得到正确答案。选项中只有D项满足公式。\n\n所以答案是：D:z=0.1，μ=4.6μB。'某单晶硅本征半导体的电子迁移率为1600cm2/（s·v），空穴迁移率为400cm2/（s·v），空穴的电量与电子的电量相同，其电子迁移数为（）

A:0.4B:1C:0.8D:0.2答案:AI参考:正确答案是C：0.8。\n电子迁移率是电子迁移率与空穴迁移率的商，即电子迁移率/空穴迁移率。因此，电子迁移数等于电子迁移率/空穴迁移率，即1600/400=0.8。因此，答案为C。'根据下图，当金属固溶体有序化后，电阻率受两种作用相反的影响。一方面，当合金有序化后，其合金组元化学作用加强，因此，电子的结合比在无序状态更强，从而使导电电子数减少，因而合金的剩余电阻率增加。另一方面，晶体离子势场在有序化时更为对称，这就使电子散射几率大大降低，因而有序合金的剩余电阻率减小。通常情况下，上述第二个方面的作用占优势，因而当合金有序化时，电阻率降低。

A:错B:对答案:AI参考:通过对题目描述的分析，可以得出以下信息：\n\n金属固溶体有序化后，电