江南大学《计算机在材料科学中的应用》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《计算机在材料科学中的应用》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在研究金属间化合物的性能时，发现其通常具有较高的熔点和硬度，但塑性较差。以下哪种因素是导致其塑性差的主要原因？（）A.复杂的晶体结构B.原子间结合力强C.存在大量的位错D.成分不均匀2、对于高分子材料，其玻璃化转变温度（Tg）是一个重要的性能指标。已知某种聚合物在较低温度下呈现脆性，随着温度升高逐渐变得柔韧。当温度升高到一定值时，材料的性能发生显著变化，这个转变温度通常被称为玻璃化转变温度。在以下哪种测试方法中最容易准确测定该聚合物的Tg？（）A.热重分析（TGA）B.差示扫描量热法（DSC）C.动态力学分析（DMA）D.红外光谱分析（IR）3、材料的磁性能包括磁化强度、矫顽力等参数。对于软磁材料和硬磁材料，以下关于其磁性能的描述，正确的是？（）A.软磁材料矫顽力高，磁化强度低B.软磁材料矫顽力低，磁化强度高C.硬磁材料矫顽力低，磁化强度高D.硬磁材料矫顽力高，磁化强度低4、在研究超导材料的应用时，以下哪个领域是超导材料最有前景的应用方向之一？（）A.电力传输B.航空航天C.医疗器械D.汽车制造5、在研究金属材料的晶体结构时，面心立方晶格的原子配位数是12，而体心立方晶格的原子配位数是8。以下关于这两种晶格结构特点的描述，正确的是（）A.面心立方晶格的致密度高于体心立方晶格B.体心立方晶格的塑性优于面心立方晶格C.面心立方晶格的硬度大于体心立方晶格D.体心立方晶格的熔点高于面心立方晶格6、一种新型的超导材料在低温下能够实现零电阻，但临界电流密度较低。为了提高其临界电流密度，以下哪种方法可能最为有效？（）A.优化晶体结构B.引入缺陷C.增加超导层厚度D.改变磁场方向7、在分析材料的声学性能时，发现一种材料具有良好的隔音效果。以下哪种因素对其隔音性能的贡献最大？（）A.材料的密度B.材料的弹性模量C.材料的内部孔隙结构D.材料的表面粗糙度8、在研究金属材料的晶体结构时，面心立方晶格的原子配位数为12，致密度为0.74。对于体心立方晶格，其原子配位数和致密度分别是多少？（）A.8和0.68B.12和0.74C.6和0.58D.4和0.349、在研究材料的磨损性能时，磨损量是衡量磨损程度的重要指标。对于在润滑条件下工作的滑动轴承，其磨损量主要取决于什么？（）A.润滑剂的种类B.载荷大小C.轴的转速D.以上因素均有关10、在研究材料的电学性能时，电导率是一个重要的参数。以下关于电导率的影响因素的描述，错误的是（）A.温度升高，金属的电导率通常降低B.杂质的存在会提高金属的电导率C.晶体缺陷会降低材料的电导率D.材料的电导率与晶体结构有关11、在研究材料的光学性能时，发现一种材料对特定波长的光具有很强的吸收。以下哪种结构特征可能是导致这种吸收的原因？（）A.晶格缺陷B.微晶结构C.有序排列D.无序结构12、在研究高分子材料的结晶行为时，发现结晶温度对晶体结构和性能有重要影响。一般来说，较高的结晶温度会导致（）A.晶体完善程度提高B.晶体尺寸增大C.结晶速度加快D.结晶度降低13、对于一种用于太阳能电池的半导体材料，要提高其光电转换效率，以下哪种方法可能最为有效？（）A.优化晶体结构B.掺杂杂质元素C.制备纳米结构D.增加材料厚度14、陶瓷材料通常具有高硬度、耐高温等特点，那么陶瓷材料的主要化学键类型是什么？（）A.金属键B.离子键和共价键C.分子键D.氢键15、一种聚合物在加工过程中出现熔体破裂现象。以下哪种方法可以减少这种现象的发生？（）A.降低加工温度B.提高加工速度C.增加润滑剂D.调整模具结构16、研究一种新型复合材料，其由纤维增强体和基体组成。在承受拉伸载荷时，以下哪种情况最能有效地发挥纤维增强体的作用？（）A.纤维与基体的结合强度适中B.纤维的长度较短C.纤维的体积分数较低D.纤维的弹性模量低于基体17、在材料的失效分析中，断裂是一种常见的失效形式。以下关于断裂类型和特征的描述，正确的是（）A.脆性断裂通常伴随着较大的塑性变形B.韧性断裂的断口呈现出河流花样C.疲劳断裂的断口具有明显的疲劳辉纹D.环境断裂与材料的内部结构无关18、一种新型的储氢材料在实验中表现出了较高的储氢容量。以下哪种材料体系最有可能具有这种性能？（）A.金属氢化物B.碳纳米管C.金属有机框架（MOF）D.以上均有可能19、对于一种生物医用材料，需要其具有良好的生物相容性和力学性能。以下哪种材料最有可能满足这些要求？（）A.钛合金B.不锈钢C.钴铬合金D.聚乙烯20、在考察材料的阻尼性能时，发现一种材料具有较高的阻尼系数。以下哪种微观机制对其阻尼性能的贡献最大？（）A.位错运动B.晶界滑移C.分子链内摩擦D.界面摩擦二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细分析纳米材料的特性（如表面效应、量子尺寸效应），以及这些特性在材料性能改进中的应用。2、（本题5分）解释材料的电性能与材料的能带结构的关系。分析导体、半导体和绝缘体的能带结构特点，并举例说明在电子器件中的应用。3、（本题5分）论述材料声学性能中吸声效果的影响因素，分析多孔结构材料吸声的原理和在声学工程中的应用。4、（本题5分）深入探讨材料的光电性能，包括光电转换效率、光响应特性等，分析影响光电性能的因素，以及在太阳能电池和光电探测器中的应用。5、（本题5分）阐述高温结构材料在高温下抗氧化和抗蠕变的性能要求，分析常见高温结构材料的特点和应用场景。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一块玻璃的折射率为1.5，要使其对波长为500nm的光发生全反射，计算入射角至少应为多少度。2、（本题5分）某种高分子材料的玻璃化转变温度为80℃，比热容在玻璃态为1.8J/(g·K)，在橡胶态为2.5J/(g·K)。现有100g该材料从20℃加热到120℃，计算所需的热量。3、（本题5分）一块面积为120cm²的压电陶瓷片，压电系数为350pC/N，受到压力为60N，计算产生的电压。4、（本题5分）某种磁性材料的饱和磁化强度为500emu/cm³，在200Oe的磁场下，计算磁化强度。5、（本题5分）一块厚度为2mm的铝板，热扩散系数为8×10⁻⁵m²/s，初始温度为30°C，一侧面突然加热到150°C，计算5s后距离加热面1mm处的温度。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）全面论述材料的电学性能中的介电损耗，分析介电损耗的产生机制和影响因素，