中央美术学院《材料与能源前沿专题》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《材料与能源前沿专题》2023-2024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25个小题，每小题1分，共25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、对于一种泡沫材料，其密度较低但具有一定的强度和隔热性能。以下哪种发泡方法最有可能制备出这种材料？（）A.化学发泡B.物理发泡C.机械发泡D.以上方法均可2、在分析一种用于航天器热防护的隔热材料时，发现其隔热效果不理想。以下哪种因素最有可能是造成这种情况的原因？（）A.材料的热导率较高B.隔热层厚度不足C.材料的热稳定性差D.以上都是3、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）4、在研究材料的疲劳裂纹扩展时，Paris公式描述了裂纹扩展速率与应力强度因子幅的关系。对于一种材料，已知其Paris公式中的参数，当应力强度因子幅增大时，裂纹扩展速率会怎样变化？（）A.增大B.减小C.先增大后减小D.先减小后增大5、对于一种纤维增强复合材料，纤维和基体之间的界面结合强度对材料性能有重要影响。以下哪种方法可以有效地改善界面结合强度？（）A.表面处理B.改变纤维长度C.调整基体成分D.增加纤维含量6、在陶瓷材料的制备过程中，烧结是一个关键步骤。以下哪种因素对于陶瓷材料烧结过程中的致密化程度影响最大？（）A.烧结温度B.烧结时间C.粉末颗粒大小D.气氛控制7、在高分子材料的合成中，自由基聚合是一种常用的方法。以下哪种物质通常作为自由基聚合的引发剂？（）A.偶氮二异丁腈B.苯乙烯C.丁二烯D.氯乙烯8、对于纤维增强复合材料，界面结合强度对其性能有重要影响。当界面结合强度过高时，可能会导致以下哪种结果？（）A.材料强度增加B.材料韧性下降C.材料耐热性提高D.材料抗疲劳性能增强9、金属间化合物具有独特的性能和结构。以下关于金属间化合物特点和应用的描述，正确的是（）A.金属间化合物的塑性通常较好B.金属间化合物的硬度低于纯金属C.金属间化合物可用于高温结构材料D.金属间化合物在常温下容易加工成型10、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11、纳米材料由于其特殊的尺寸效应，表现出与常规材料不同的性能。对于纳米金属材料，以下哪种性能会显著提高？（）A.强度B.塑性C.导电性D.热稳定性12、复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成，其具有优异的性能，那么复合材料的主要优点有哪些？（）A.强度高、重量轻B.耐腐蚀、耐高温C.可设计性强D.以上都是13、在陶瓷材料的性能测试中，抗弯强度是一个重要指标。以下哪种测试方法常用于测定陶瓷材料的抗弯强度？（）A.三点弯曲法B.拉伸试验C.压缩试验D.冲击试验14、对于金属材料，常见的晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方，其中哪种结构的金属具有较高的塑性？（）A.面心立方B.体心立方C.密排六方D.以上三种结构塑性相同15、在研究陶瓷材料的压电性能时，发现其压电常数与晶体的极化方向有关。以下哪种晶体取向的压电常数最大？（）A.方向B.方向C.方向D.随机方向16、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17、复合材料由两种或两种以上不同性质的材料组成，具有优异的综合性能。对于碳纤维增强环氧树脂复合材料，以下关于其性能特点的描述，正确的是？（）A.强度高、模量高、耐腐蚀性好B.强度低、模量低、耐腐蚀性差C.强度高、模量低、耐腐蚀性好D.强度低、模量高、耐腐蚀性差18、材料的声学性能包括吸音、隔音等，那么影响材料声学性能的主要因素有哪些？（）A.材料的密度、孔隙率、弹性模量B.材料的厚度、形状、表面状态C.声波的频率、波长、入射角度D.以上都是19、在研究一种用于量子计算的超导材料时，发现其相干时间较短。以下哪种方法可能有助于延长相干时间？（）A.提高材料纯度B.优化制备条件C.降低工作温度D.以上都是20、对于一种用于防弹衣的纤维增强复合材料，要提高其防弹性能，以下哪种措施最为重要？（）A.增加纤维的强度B.提高纤维的含量C.优化纤维的排列方式D.改善基体的性能21、材料的热膨胀系数是指材料在温度变化时尺寸的变化率，那么影响材料热膨胀系数的主要因素有哪些？（）A.材料的化学成分、晶体结构B.温度范围、加热速率C.材料的制备工艺、微观结构D.以上都是22、玻璃是一种常见的无机非金属材料，具有多种性能特点。以下关于玻璃的结构和性能的描述，正确的是（）A.玻璃是一种晶体材料，具有固定的熔点B.玻璃的强度主要取决于其化学组成C.玻璃的热稳定性差，容易因温度变化而破裂D.玻璃的导电性良好，可用于制造电子器件23、对于一种超导材料，要提高其临界电流密度，以下哪种途径较为可行？（）A.优化晶体结构B.降低工作温度C.增加磁场强度D.改变制备方法24、在考察高分子材料的老化性能时，发现暴露在阳光下的材料性能下降较快。以下哪种因素是导致光老化的主要原因？（）A.紫外线辐射B.温度升高C.氧气作用D.湿度影响25、在材料的疲劳性能研究中，疲劳极限是衡量材料抗疲劳能力的重要指标。对于一种铝合金材料，经过多次循环加载实验，确定其疲劳极限为200MPa。如果实际工作应力为150MPa，且应力比为0.2，预计其疲劳寿命大约是多少？（）A.10^5次B.10^6次C.10^7次D.10^8次二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释材料的超导转变温度的调控方法，分析影响超导转变温度的因素。2、（本题5分）解释金属基超导材料的性能特点和研究进展，探讨其在强磁场应用中的前景。3、（本题5分）阐述复合材料的疲劳性能特点和影响因素，分析与单一材料疲劳性能的差异，并讨论如何提高复合材料的疲劳寿命。4、（本题5分）解释半导体材料的导电机制，说明本征半导体和杂质半导体的区别，以及如何通过掺杂来调控半导体的导电性能。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个圆锥形的铅合金零件，底面直径为10mm，高为20mm，铅合金的密度为11.3g/cm³，计算零件的质量。若要对其进行电镀处理，镀层厚度为0.05mm，计算所需电镀时间（假设电镀速率为0.02mm/min）。2、（本题5分）某陶瓷材料的介电损耗正切值为0.05，在频率为1000赫兹的电场作用下，相对介电常数为100，计算其介电损耗。3、（本题5分）某种磁性材料的饱和磁化强度为2T，磁畴的平均体积为5×10⁻¹⁵m³，计算一个磁畴的磁矩。4、（本题5分）一铝合金试样，原始直径为8mm，经拉伸试验后直径变为6mm，标距原为40mm，拉伸后变为60mm，计算其真应变和工程应变。5、（本题5分）有一金属块，质量为5kg，体积为2000cm³，计算该金属的比强度。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）