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时间:2018-12-03
《材料物理性能课后习题答案解析北航出版社田莳主编》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、WORD格式编辑整理材料物理习题集第一章固体中电子能量结构和状态(量子力学基础)1.一电子通过5400V电位差的电场,(1)计算它的德布罗意波长;(2)计算它的波数;(3)计算它对Ni晶体(111)面(面间距d=2.04×10-10m)的布拉格衍射角。(P5)2.有两种原子,基态电子壳层是这样填充的,请分别写出n=3的所有电子的四个量子数的可能组态。(非书上内容)专业知识分享WORD格式编辑整理1.如电子占据某一能级的几率是1/4,另一能级被占据的几率为3/4,分别计算两个能级的能量比费米能级高出多少kT?(P15)2.已知Cu的密度为8.5×103kg/m3,计算其(P16)3.计算N
2、a在0K时自由电子的平均动能。(Na的摩尔质量M=22.99,)(P16)专业知识分享WORD格式编辑整理1.若自由电子矢量K满足以为晶格周期性边界条件和定态薛定谔方程。试证明下式成立:eiKL=12.3.试用布拉格反射定律说明晶体电子能谱中禁带产生的原因。(P20)4.试用晶体能带理论说明元素的导体、半导体、绝缘体的导电性质。答:(画出典型的能带结构图,然后分别说明)5.过渡族金属物理性质的特殊性与电子能带结构有何联系?(P28)答:过渡族金属的d带不满,且能级低而密,可容纳较多的电子,夺取较高的s带中的电子,降低费米能级。补充习题1.为什么镜子颠倒了左右而没有颠倒上下?2.只考虑牛顿
3、力学,试计算在不损害人体安全的情况下,加速到光速需要多少时间?3.已知下列条件,试计算空间两个电子的电斥力和万有引力的比值专业知识分享WORD格式编辑整理1.画出原子间引力、斥力、能量随原子间距变化的关系图。2.面心立方晶体,晶格常数a=0.5nm,求其原子体密度。3.简单立方的原子体密度是。假定原子是钢球并与最近的相邻原子相切。确定晶格常数和原子半径。专业知识分享WORD格式编辑整理第二章材料的电性能1.铂线300K时电阻率为1×10-7Ω·m,假设铂线成分为理想纯。试求1000K时的电阻率。(P38)2.镍铬丝电阻率(300K)为1×10-6Ω·m,加热到4000K时电阻率增加5%,
4、假定在此温度区间内马西森定则成立。试计算由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。(P38)3.为什么金属的电阻温度系数为正的?(P37-38)答:当电子波通过一个理想晶体点阵时(0K),它将不受散射;只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方,电子波才受到散射(不相干散射),这就是金属产生电阻的根本原因,因此随着温度升高,电阻增大,所以金属的电阻温度系数为正。4.试说明接触电阻产生的原因和减小这个电阻的措施。(P86)接触电阻产生的原因有两个:一是因为接触面不平,真正接触面比看到的要小,电流通过小的截面必然产生电阻,称为会聚电阻。二是无论金属表面怎样干净,总是有异物形成的膜,可能是周围气体、水分的吸附层
5、。因此,一般情况下,接触金属时首先接触到的是异物薄膜,这种由于膜的存在而引起的电阻称为过渡电阻。5.镍铬薄膜电阻沉积在玻璃基片上其形状为矩形1mm×5mm,镍铬薄膜电阻率为1×10-6Ω·m,两电极间的电阻为1KΩ,计算表面电阻和估计膜厚。6.表2.1中哪些化合物具有混合导电方式?为什么?(P35)7.说明一下温度对过渡族金属氧化物混合导电的影响。8.表征超导体的三个主要指标是什么?目前氧化物超导体的主要弱点是什么?(P76)临界转变温度、临界磁场强度、临界电流密度。主要弱点是临界电流密度低。9.已知镍合金中加入一定含量钼,可以使合金由统计均匀状态转变为不均匀固溶体(K状态)。试问,从合
6、金相对电阻变化同形变量关系曲线图(见图2.70)中能否确定镍铁钼合金由均匀状态转变为K状态的钼含量极限,为什么?专业知识分享WORD格式编辑整理1.试评述下列建议,因为银具有良好的导电性能而且能够在铝中固溶一定的数量,为何不用银使其固溶强化,以供高压输电线使用?(a)这个意见是否基本正确(b)能否提供另一种达到上述目的的方法;(c)阐述你所提供方案的优越性。答:不对。在铝中固溶银,会进一步提高材料的电阻率,降低导电性能。2.试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷(冷加工或高温淬火)时为什么电阻测量要在低温下进行?答:根据马西森定则,晶体缺陷所带来的电阻和温度升高带来的电阻是相互独立的,在低温下
7、测量电阻,则温度带来的电阻变化很小,所测量的电阻能够反映晶体缺陷的情况。3.(P52)4.专业知识分享WORD格式编辑整理1.根据费米-狄拉克分布函数,半导体中电子占据某一能级E的允许状态几率为f(E)为f(E)=[1+exp(E-EF)/kT]-1专业知识分享WORD格式编辑整理专业知识分享WORD格式编辑整理补充习题:1.为什么锗半导体材料最先得到应用,而现在的半导体材料却大都采用硅半导体?答:锗比较容易提纯,所以最初发明的半导
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