2025年大學(xué)《功能材料-磁功能材料》考試參考題庫及答案解析單位所屬部門：________姓名：________考場號(hào)：________考生號(hào)：________一、選擇題1.磁功能材料中，鐵磁性主要是由（）引起的A.自旋磁矩的量子化B.電子軌道磁矩的取向C.磁晶各向異性D.磁致伸縮效應(yīng)答案：A解析：鐵磁性源于材料內(nèi)部電子自旋磁矩的有序排列，這種排列在微觀上形成磁疇，使得材料宏觀表現(xiàn)出強(qiáng)磁性。電子軌道磁矩和磁致伸縮效應(yīng)雖然也會(huì)對(duì)磁性產(chǎn)生影響，但不是鐵磁性的主要原因。磁晶各向異性是材料結(jié)構(gòu)對(duì)稱性導(dǎo)致的磁矩易取向方向，是鐵磁性表現(xiàn)的一個(gè)方面，而非成因。2.磁功能材料中，矯頑力是指（）所需的磁場強(qiáng)度A.使磁化強(qiáng)度從最大值減到零B.使磁化強(qiáng)度從零增加到最大值C.使磁化曲線開始上升D.使磁化曲線達(dá)到飽和答案：A解析：矯頑力表征了材料抵抗退磁的能力，具體定義為使已磁化的材料磁化強(qiáng)度從飽和狀態(tài)減至零所需的反向磁場強(qiáng)度。這是衡量硬磁材料性能的關(guān)鍵參數(shù)。3.磁功能材料中，磁致伸縮是指（）現(xiàn)象A.材料在磁場作用下發(fā)生尺寸變化B.材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生磁化C.材料磁化強(qiáng)度隨溫度變化D.材料在磁場作用下產(chǎn)生電阻變化答案：A解析：磁致伸縮是某些磁功能材料在受到外部磁場作用時(shí)，其宏觀尺寸發(fā)生微小變化的物理現(xiàn)象。這是磁彈耦合效應(yīng)的一種表現(xiàn)，是某些磁傳感器和驅(qū)動(dòng)器的原理基礎(chǔ)。4.磁功能材料中，磁化率是衡量（）的物理量A.材料被磁化的難易程度B.材料退磁的快慢C.材料磁化強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的比值D.材料磁化曲線的陡峭程度答案：C解析：磁化率定義為材料的磁化強(qiáng)度M與施加的磁場強(qiáng)度H的比值，即χ=M/H。它直接反映了材料在磁場作用下被磁化的程度，是表征材料磁性的基本參數(shù)。5.磁功能材料中，反鐵磁體與鐵磁體的主要區(qū)別是（）不同A.磁矩排列方向B.磁化強(qiáng)度大小C.熱力學(xué)穩(wěn)定性D.磁晶各向異性答案：A解析：鐵磁體內(nèi)部磁矩平行排列形成磁疇，而反鐵磁體中相鄰原子或離子的磁矩大小相等但方向相反，整體上不表現(xiàn)出宏觀磁性。這種磁矩排列方式的根本差異導(dǎo)致了兩者在磁性和應(yīng)用上的不同。6.磁功能材料中，巨磁阻效應(yīng)是指（）現(xiàn)象A.材料電阻隨溫度變化顯著B.材料電阻隨外加磁場變化顯著C.材料磁化強(qiáng)度隨應(yīng)力變化顯著D.材料在交變磁場中損耗顯著答案：B解析：巨磁阻效應(yīng)是指某些磁性材料（如Co/Cu多層膜）的電阻在外加磁場作用下發(fā)生大幅度變化的現(xiàn)象，這種效應(yīng)在硬盤驅(qū)動(dòng)器讀頭等應(yīng)用中具有重要價(jià)值。7.磁功能材料中，軟磁材料通常具有（）特點(diǎn)A.高矯頑力，低磁導(dǎo)率B.低矯頑力，高磁導(dǎo)率C.高矯頑力，高剩磁D.低矯頑力，低剩磁答案：B解析：軟磁材料易于磁化和退磁，通常具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率，以便在交變磁場中能夠高效地感應(yīng)磁通。高剩磁和低磁導(dǎo)率是硬磁材料的特征。8.磁功能材料中，自旋電子學(xué)是研究（）交叉學(xué)科A.電子學(xué)與光學(xué)B.電子學(xué)與磁學(xué)C.材料學(xué)與化學(xué)D.生物學(xué)與醫(yī)學(xué)答案：B解析：自旋電子學(xué)是研究電子自旋運(yùn)動(dòng)及其與宏觀電磁現(xiàn)象相互作用的交叉學(xué)科，它不同于傳統(tǒng)電子學(xué)只關(guān)注電荷運(yùn)動(dòng)，而是利用自旋自由度進(jìn)行信息存儲(chǔ)和處理。9.磁功能材料中，坡印廷矢量表示（）的通量密度A.磁能B.電能C.磁荷D.磁流答案：A解析：坡印廷矢量是描述電磁場中能量流動(dòng)的物理量，其方向表示能量流動(dòng)方向，大小表示單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的能量通量。在磁學(xué)中，它常用于分析磁場能量的傳輸。10.磁功能材料中，磁泡是（）形成的微小磁化區(qū)域A.磁場作用B.自發(fā)磁化C.磁疇壁移動(dòng)D.應(yīng)力作用答案：C解析：磁泡是在某些鐵磁薄膜中，由于疇壁移動(dòng)形成的微米尺寸的、自旋方向與周圍相反的磁化區(qū)域。這種結(jié)構(gòu)在磁記錄和磁存儲(chǔ)器中有重要應(yīng)用。11.磁功能材料中，下列哪項(xiàng)不是影響材料磁導(dǎo)率的主要因素（）？A.材料的化學(xué)成分B.材料的微觀結(jié)構(gòu)C.材料的溫度D.材料的外加電壓答案：D解析：磁導(dǎo)率是衡量材料對(duì)磁場響應(yīng)能力的物理量，主要受材料的化學(xué)成分（決定磁矩性質(zhì)）、微觀結(jié)構(gòu)（如晶粒大小、雜質(zhì)分布）和溫度（影響磁矩活躍程度和晶格振動(dòng)）等因素影響。外加電壓主要影響材料的電學(xué)性質(zhì)，對(duì)磁導(dǎo)率沒有直接的決定性作用，除非電壓引起的焦耳熱顯著改變了材料溫度。12.磁功能材料中，鐵電體與鐵磁體的共同點(diǎn)是都具有（）。A.熱釋電效應(yīng)B.磁滯現(xiàn)象C.自發(fā)對(duì)稱破缺D.壓電效應(yīng)答案：C解析：鐵電體和鐵磁體都是鐵性材料，其共同特征是在沒有外加場的情況下，內(nèi)部會(huì)自發(fā)形成某種有序狀態(tài)（電偶極矩或磁矩的有序排列），打破了宏觀對(duì)稱性，即存在自發(fā)對(duì)稱破缺。熱釋電效應(yīng)和壓電效應(yīng)是鐵電體的特性，磁滯現(xiàn)象是鐵磁體的特性。13.磁功能材料中，抗退磁能力最強(qiáng)的材料是（）。A.軟磁材料B.硬磁材料C.順磁材料D.鐵磁材料答案：B解析：抗退磁能力，即矯頑力的大小，是區(qū)分軟磁材料和硬磁材料的主要標(biāo)志。硬磁材料具有高矯頑力，能夠抵抗退磁場的作用，保持較長時(shí)間的磁性，因此抗退磁能力最強(qiáng)。軟磁材料矯頑力低，易于退磁。14.磁功能材料中，隧道磁阻效應(yīng)主要出現(xiàn)在（）結(jié)構(gòu)中。A.單層薄膜B.多層膜C.納米線D.量子點(diǎn)答案：B解析：隧道磁阻效應(yīng)是指自旋相關(guān)的電子通過磁性多層結(jié)構(gòu)（如鐵/非磁性金屬/鐵）時(shí)，其隧穿電流隨層間磁化方向變化的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象只有在具有勢壘且兩層磁性材料之間有足夠重疊的能帶的特定多層膜結(jié)構(gòu)中才能顯著發(fā)生。15.磁功能材料中，以下哪種效應(yīng)是指材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生磁化現(xiàn)象？A.磁致伸縮B.壓磁效應(yīng)C.磁彈效應(yīng)D.磁阻效應(yīng)答案：B解析：壓磁效應(yīng)（或稱磁致伸縮小效應(yīng)）是某些材料在受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生形變導(dǎo)致磁矩取向改變，從而產(chǎn)生附加磁化或改變磁性的現(xiàn)象。磁致伸縮是應(yīng)力引起尺寸變化，磁彈效應(yīng)是磁致伸縮和壓磁效應(yīng)的總稱，磁阻效應(yīng)是電阻隨磁場變化。16.磁功能材料中，用于制造磁性存儲(chǔ)器的材料應(yīng)具備（）特性。A.高矯頑力B.高磁導(dǎo)率C.高剩磁D.巨磁阻效應(yīng)答案：D解析：磁性存儲(chǔ)器需要材料能夠穩(wěn)定地存儲(chǔ)信息，通常要求有較高的矯頑力（防止信息丟失）和剩磁（代表存儲(chǔ)的信息狀態(tài)）。然而，能夠顯著提高存儲(chǔ)密度和讀取效率的關(guān)鍵特性是巨磁阻效應(yīng)，它使得存儲(chǔ)器的讀出電流對(duì)磁化方向極為敏感。17.磁功能材料中，反鐵磁體具有的特點(diǎn)是（）。A.宏觀上表現(xiàn)出強(qiáng)磁性B.居里溫度高于鐵磁體C.磁矩在微觀上呈反平行排列D.易于磁化和退磁答案：C解析：反鐵磁體內(nèi)部相鄰磁矩大小相等、方向相反，宏觀上磁性相互抵消，因此不顯示宏觀磁性。其磁矩排列是反平行的，而非平行（鐵磁體）或無序（順磁體）。反鐵磁體通常具有較高的奈爾溫度（類比居里溫度），且磁化過程需要比鐵磁體更強(qiáng)的場。18.磁功能材料中，坡印廷矢量的方向表示（）。A.電場強(qiáng)度的方向B.磁場強(qiáng)度的方向C.電磁波傳播的方向D.磁化方向答案：C解析：坡印廷矢量是描述電磁場能量流動(dòng)的物理量，其方向代表單位時(shí)間內(nèi)電磁能量傳播的方向，大小代表能量通量密度。因此，它表示電磁波（或場）能量的傳播方向。19.磁功能材料中，自旋電子學(xué)利用了電子的（）特性。A.電荷B.質(zhì)量C.自旋D.能級(jí)答案：C解析：自旋電子學(xué)是研究電子自旋量子態(tài)及其與宏觀電磁現(xiàn)象相互作用的交叉學(xué)科。它利用和操控電子的自旋自由度，而不僅僅是電荷，來實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)刃滦凸δ堋?0.磁功能材料中，磁泡疇壁的移動(dòng)通常通過施加（）來實(shí)現(xiàn)。A.電場B.熱場C.磁場D.應(yīng)力場答案：C解析：磁泡疇壁是分隔磁泡內(nèi)部反向磁化區(qū)域和外部順向磁化區(qū)域的磁化方向改變區(qū)域。改變磁泡的位置或尺寸，通常需要通過施加局部磁場來驅(qū)動(dòng)疇壁的移動(dòng)，從而控制磁泡的動(dòng)力學(xué)行為。二、多選題1.磁功能材料中，下列哪些屬于鐵磁性材料的特征（）？A.具有較高的矯頑力B.宏觀上表現(xiàn)出強(qiáng)磁性C.磁化強(qiáng)度隨溫度升高而減小D.磁化曲線具有磁滯回線E.磁矩在微觀上平行排列形成磁疇答案：BCDE解析：鐵磁性材料通常具有高剩磁、高磁導(dǎo)率和較高的矯頑力（B正確）。其磁化強(qiáng)度隨溫度升高而減小，并在居里溫度以下自發(fā)磁化（C正確）。磁化過程不可逆，存在磁滯現(xiàn)象，表現(xiàn)為磁化曲線和退磁曲線不重合，形成磁滯回線（D正確）。在微觀上，磁矩傾向于平行排列，形成磁疇結(jié)構(gòu)（E正確）。高矯頑力（A）雖然也是鐵磁性材料的一個(gè)特點(diǎn)，但并非所有鐵磁材料都具有特別高的矯頑力，例如軟磁鐵氧體矯頑力也較高，但硬磁材料的矯頑力才特別高。因此，B、C、D、E更全面地描述了鐵磁性的普遍特征。2.磁功能材料中，影響材料磁致伸縮系數(shù)的因素主要有（）。A.材料的化學(xué)成分B.材料的晶格結(jié)構(gòu)C.材料的溫度D.材料的應(yīng)力狀態(tài)E.材料的磁化方向答案：ABCD解析：磁致伸縮系數(shù)是描述材料在磁場作用下發(fā)生尺寸變化的物理量，其大小受到多種因素影響。材料的化學(xué)成分（決定原子間結(jié)合力）會(huì)影響磁致伸縮（A正確）。不同的晶格結(jié)構(gòu)具有不同的對(duì)稱性和相互作用，導(dǎo)致磁致伸縮行為不同（B正確）。溫度會(huì)影響材料的晶格振動(dòng)和磁矩狀態(tài)，從而改變磁致伸縮系數(shù)（C正確）。施加應(yīng)力會(huì)改變材料的晶格間距，進(jìn)而影響磁致伸縮效應(yīng)的大小和方向（D正確）。磁化方向與磁致伸縮的效應(yīng)有關(guān)，但通常系數(shù)本身是對(duì)稱的，主要影響因素還是材料本身的性質(zhì)（E影響較小，非主要因素）。因此，A、B、C、D是主要影響因素。3.磁功能材料中，下列哪些效應(yīng)與材料的自旋運(yùn)動(dòng)有關(guān)（）？A.巨磁阻效應(yīng)B.磁隧道結(jié)效應(yīng)C.自旋軌道矩效應(yīng)D.磁場熵變效應(yīng)E.壓電效應(yīng)答案：ABCD解析：自旋電子學(xué)關(guān)注電子自旋的自由度及其與宏觀電磁現(xiàn)象的相互作用。巨磁阻效應(yīng)（A）依賴于自旋相關(guān)的隧穿電子的干涉。磁隧道結(jié)（MTJ）中的隧穿電流也具有自旋選擇性，構(gòu)成磁存儲(chǔ)器的核心原理（B）。自旋軌道矩效應(yīng)（SOT）是指自旋與動(dòng)量的耦合，在驅(qū)動(dòng)自旋極化電流偏轉(zhuǎn)磁矩中起重要作用（C）。磁場熵變效應(yīng)（DMET）利用了磁性材料在磁場下熵的變化，這源于自旋自由度的變化（D）。壓電效應(yīng)（E）是材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生表面電荷的效應(yīng)，主要與材料的晶格結(jié)構(gòu)對(duì)稱性破缺有關(guān)，與電子自旋運(yùn)動(dòng)無直接關(guān)系。因此，A、B、C、D都與自旋運(yùn)動(dòng)有關(guān)。4.磁功能材料中，硬磁材料通常具有哪些特點(diǎn)（）？A.高矯頑力B.高剩磁C.高磁導(dǎo)率D.易于磁化和退磁E.穩(wěn)定性好，不易失磁答案：ABE解析：硬磁材料（永磁材料）的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在退磁場中保持較強(qiáng)的永久的磁性。這要求它們具有高矯頑力（A），以抵抗退磁；高剩磁（B），以便能夠提供較強(qiáng)的磁場；以及良好的磁穩(wěn)定性（E），即在溫度變化或外界因素干擾下不易失磁。軟磁材料的特性是低矯頑力、高磁導(dǎo)率和易磁化易退磁，用于需要反復(fù)磁化的場合。因此，C和D不是硬磁材料的主要特點(diǎn)。5.磁功能材料中，下列哪些結(jié)構(gòu)或現(xiàn)象與磁泡技術(shù)相關(guān)（）？A.磁性多層膜B.磁疇壁C.磁泡D.自旋軌道耦合E.隧道結(jié)答案：ABC解析：磁泡技術(shù)是利用特定磁性薄膜（如具有高飽和磁化強(qiáng)度和各向異性的鐵氧體薄膜）中形成的微米尺寸的磁化反向區(qū)域——磁泡（C），來進(jìn)行信息存儲(chǔ)或傳輸?shù)募夹g(shù)。磁泡的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)與薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，特別是磁疇壁（B）的性質(zhì)密切相關(guān)。這些薄膜通常也是磁性多層膜（A）的一種，其層結(jié)構(gòu)決定了磁泡的形成條件和穩(wěn)定性。自旋軌道耦合（D）和隧道結(jié)（E）是自旋電子學(xué)中的概念和結(jié)構(gòu)，雖然可能在磁泡器件中有所應(yīng)用，但它們不是磁泡現(xiàn)象本身的核心構(gòu)成要素。因此，A、B、C與磁泡技術(shù)直接相關(guān)。6.磁功能材料中，磁化曲線通常包含哪些部分或階段（）？A.磁化飽和階段B.磁飽和階段（同A）C.磁化起始階段D.磁飽和終點(diǎn)E.磁滯回線答案：ABCE解析：磁化曲線描述了材料在磁場強(qiáng)度從零逐漸增加時(shí)，其磁化強(qiáng)度（或磁感應(yīng)強(qiáng)度）的變化過程。典型的磁化曲線包括：當(dāng)磁場較弱時(shí)，磁化強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度線性增加的階段（有時(shí)稱為起始磁化階段，C）；隨著磁場強(qiáng)度繼續(xù)增大，磁化強(qiáng)度迅速增加直至達(dá)到飽和（A/B，D可視為飽和階段結(jié)束的點(diǎn)）。磁滯回線（E）是描述磁化過程不可逆性的完整循環(huán)，由去磁曲線和磁化曲線共同構(gòu)成，而不是磁化曲線本身包含的一個(gè)獨(dú)立“階段”。因此，A、B、C、E是磁化曲線描述的內(nèi)容或相關(guān)概念。7.磁功能材料中，下列哪些因素會(huì)影響材料的飽和磁化強(qiáng)度（）？A.材料的化學(xué)成分B.材料的晶粒尺寸C.材料的微觀結(jié)構(gòu)（如缺陷）D.材料的溫度E.材料是否經(jīng)過退火處理答案：ACDE解析：飽和磁化強(qiáng)度是材料中所有磁矩能夠沿外加磁場方向排列的最大程度。材料的化學(xué)成分（A）通過改變磁矩大小和數(shù)量直接影響飽和磁化強(qiáng)度。材料的微觀結(jié)構(gòu)，包括晶粒尺寸（B，晶界可能釘扎磁矩）、雜質(zhì)、缺陷（C）等都會(huì)通過影響磁疇結(jié)構(gòu)、疇壁能等來改變宏觀上的有效飽和磁化強(qiáng)度。溫度（D）會(huì)影響磁矩的活躍程度和晶格間距，從而改變飽和磁化強(qiáng)度，通常在居里溫度以下存在。退火處理（E）可以改變材料的微觀結(jié)構(gòu)（如減少缺陷、調(diào)整晶粒尺寸、優(yōu)化取向）和成分均勻性，從而顯著影響飽和磁化強(qiáng)度。因此，A、C、D、E都會(huì)影響飽和磁化強(qiáng)度。8.磁功能材料中，自旋電子學(xué)器件可能利用哪些效應(yīng)或原理（）？A.巨磁阻效應(yīng)B.磁隧道結(jié)效應(yīng)C.磁場調(diào)節(jié)的電阻效應(yīng)D.磁場調(diào)節(jié)的載流子遷移率效應(yīng)E.霍爾效應(yīng)答案：ABCD解析：自旋電子學(xué)器件的核心是利用電子的自旋自由度。巨磁阻效應(yīng)（A）是自旋電子學(xué)最早也是最成功的應(yīng)用之一，用于磁存儲(chǔ)和讀頭。磁隧道結(jié)（B）利用自旋相關(guān)的隧穿電流差，是新型存儲(chǔ)器的關(guān)鍵。磁場可以調(diào)節(jié)材料的電阻（C，包括巨磁阻、隧道磁阻等）、載流子遷移率（D，如自旋霍爾效應(yīng)導(dǎo)致的電荷偏移），這些都是自旋電子學(xué)器件的工作基礎(chǔ)?；魻栃?yīng)（E）是測量磁場或電流的基本效應(yīng)，雖然有時(shí)與自旋相關(guān)（自旋霍爾效應(yīng)），但其基本原理是電荷在磁場中的運(yùn)動(dòng)，更偏向于傳統(tǒng)電磁學(xué)，而非典型的自旋電子學(xué)效應(yīng)利用。因此，A、B、C、D是自旋電子學(xué)器件利用的主要效應(yīng)或原理。9.磁功能材料中，下列哪些因素會(huì)影響材料的磁晶各向異性（）？A.材料的化學(xué)成分B.材料的晶體結(jié)構(gòu)C.材料的單晶取向D.材料的多晶織構(gòu)E.材料的溫度答案：ABC解析：磁晶各向異性源于材料晶體結(jié)構(gòu)本身在磁晶各向異性常數(shù)不為零的情況下，使得磁矩在不同晶向的磁化能不同。因此，材料的化學(xué)成分（A）會(huì)決定其晶體結(jié)構(gòu)。材料的晶體結(jié)構(gòu)（B）是決定磁晶各向異性的內(nèi)在因素。對(duì)于單晶材料，其磁晶各向異性直接由晶體學(xué)取向決定（C）。對(duì)于多晶材料，整體的磁晶各向異性不僅取決于單晶的各向異性常數(shù)和取向分布（織構(gòu)），還與多晶的取向分布有關(guān)，但材料本身的晶體結(jié)構(gòu)（由成分決定）是基礎(chǔ)（D的影響相對(duì)復(fù)雜，但根源在A和B）。溫度（E）主要通過影響磁矩的活躍程度和晶格參數(shù)來間接影響宏觀磁性表現(xiàn)，但通常不改變磁晶各向異性常數(shù)本身。因此，A、B、C是影響磁晶各向異性的主要因素。10.磁功能材料中，磁致伸縮效應(yīng)在哪些應(yīng)用中發(fā)揮作用（）？A.聲波換能器B.磁記錄讀頭C.磁驅(qū)動(dòng)器D.磁傳感器E.防振減振結(jié)構(gòu)答案：ACE解析：磁致伸縮效應(yīng)是指材料在磁場作用下發(fā)生尺寸變化的物理現(xiàn)象。利用這一效應(yīng)，可以制造聲波換能器（A），將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)（聲波）反之亦然。也可以用于制造磁驅(qū)動(dòng)器（C），通過磁場控制材料的伸縮來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。在某些磁傳感器中，磁致伸縮引起的尺寸或形變也可能被用作傳感元件（D）。此外，磁致伸縮材料可以用來制造防振減振結(jié)構(gòu)，利用其對(duì)外界振動(dòng)產(chǎn)生的反作用力來抑制振動(dòng)（E）。磁記錄讀頭主要利用的是巨磁阻效應(yīng)（B），而非磁致伸縮效應(yīng)。因此，A、C、E是磁致伸縮效應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。11.磁功能材料中，下列哪些屬于鐵磁材料的特性（）？A.具有較高的矯頑力B.宏觀上表現(xiàn)出強(qiáng)磁性C.磁化強(qiáng)度隨溫度升高而減小D.磁化曲線具有磁滯回線E.磁矩在微觀上平行排列形成磁疇答案：BCDE解析：鐵磁性材料通常具有高剩磁、高磁導(dǎo)率和較高的矯頑力（B正確）。其磁化強(qiáng)度隨溫度升高而減小，并在居里溫度以下自發(fā)磁化（C正確）。磁化過程不可逆，存在磁滯現(xiàn)象，表現(xiàn)為磁化曲線和退磁曲線不重合，形成磁滯回線（D正確）。在微觀上，磁矩傾向于平行排列，形成磁疇結(jié)構(gòu)（E正確）。高矯頑力（A）雖然也是鐵磁性材料的一個(gè)特點(diǎn)，但并非所有鐵磁材料都具有特別高的矯頑力，例如軟磁鐵氧體矯頑力也較高，但硬磁材料的矯頑力才特別高。因此，B、C、D、E更全面地描述了鐵磁性的普遍特征。12.磁功能材料中，影響材料磁致伸縮系數(shù)的因素主要有（）。A.材料的化學(xué)成分B.材料的晶格結(jié)構(gòu)C.材料的溫度D.材料的應(yīng)力狀態(tài)E.材料的磁化方向答案：ABCD解析：磁致伸縮系數(shù)是描述材料在磁場作用下發(fā)生尺寸變化的物理量，其大小受到多種因素影響。材料的化學(xué)成分（A）通過改變原子間結(jié)合力）會(huì)影響磁致伸縮（A正確）。不同的晶格結(jié)構(gòu)具有不同的對(duì)稱性和相互作用，導(dǎo)致磁致伸縮行為不同（B正確）。溫度（C）會(huì)影響材料的晶格振動(dòng)和磁矩狀態(tài)，從而改變磁致伸縮系數(shù)（C正確）。施加應(yīng)力會(huì)改變材料的晶格間距，進(jìn)而影響磁致伸縮效應(yīng)的大小和方向（D正確）。磁化方向與磁致伸縮的效應(yīng)有關(guān)，但通常系數(shù)本身是對(duì)稱的，主要影響因素還是材料本身的性質(zhì)（E影響較小，非主要因素）。因此，A、B、C、D是主要影響因素。13.磁功能材料中，下列哪些效應(yīng)與材料的自旋運(yùn)動(dòng)有關(guān)（）？A.巨磁阻效應(yīng)B.磁隧道結(jié)效應(yīng)C.自旋軌道矩效應(yīng)D.磁場熵變效應(yīng)E.壓電效應(yīng)答案：ABCD解析：自旋電子學(xué)關(guān)注電子自旋的自由度及其與宏觀電磁現(xiàn)象的相互作用。巨磁阻效應(yīng)（A）依賴于自旋相關(guān)的隧穿電子的干涉。磁隧道結(jié)（MTJ）中的隧穿電流也具有自旋選擇性，構(gòu)成磁存儲(chǔ)器的核心原理（B）。自旋軌道矩效應(yīng)（SOT）是指自旋與動(dòng)量的耦合，在驅(qū)動(dòng)自旋極化電流偏轉(zhuǎn)磁矩中起重要作用（C）。磁場熵變效應(yīng)（DMET）利用了磁性材料在磁場下熵的變化，這源于自旋自由度的變化（D）。壓電效應(yīng)（E）是材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生表面電荷的效應(yīng)，主要與材料的晶格結(jié)構(gòu)對(duì)稱性破缺有關(guān)，與電子自旋運(yùn)動(dòng)無直接關(guān)系。因此，A、B、C、D都與自旋運(yùn)動(dòng)有關(guān)。14.磁功能材料中，硬磁材料通常具有哪些特點(diǎn)（）？A.高矯頑力B.高剩磁C.高磁導(dǎo)率D.易于磁化和退磁E.穩(wěn)定性好，不易失磁答案：ABE解析：硬磁材料（永磁材料）的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在退磁場中保持較強(qiáng)的永久的磁性。這要求它們具有高矯頑力（A），以抵抗退磁；高剩磁（B），以便能夠提供較強(qiáng)的磁場；以及良好的磁穩(wěn)定性（E），即在溫度變化或外界因素干擾下不易失磁。軟磁材料的特性是低矯頑力、高磁導(dǎo)率和易磁化易退磁，用于需要反復(fù)磁化的場合。因此，C和D不是硬磁材料的主要特點(diǎn)。15.磁功能材料中，下列哪些結(jié)構(gòu)或現(xiàn)象與磁泡技術(shù)相關(guān)（）？A.磁性多層膜B.磁疇壁C.磁泡D.自旋軌道耦合E.隧道結(jié)答案：ABC解析：磁泡技術(shù)是利用特定磁性薄膜（如具有高飽和磁化強(qiáng)度和各向異性的鐵氧體薄膜）中形成的微米尺寸的磁化反向區(qū)域——磁泡（C），來進(jìn)行信息存儲(chǔ)或傳輸?shù)募夹g(shù)。磁泡的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)與薄膜的微觀結(jié)構(gòu)，特別是磁疇壁（B）的性質(zhì)密切相關(guān)。這些薄膜通常也是磁性多層膜（A）的一種，其層結(jié)構(gòu)決定了磁泡的形成條件和穩(wěn)定性。自旋軌道耦合（D）和隧道結(jié)（E）是自旋電子學(xué)中的概念和結(jié)構(gòu)，雖然可能在磁泡器件中有所應(yīng)用，但它們不是磁泡現(xiàn)象本身的核心構(gòu)成要素。因此，A、B、C與磁泡技術(shù)直接相關(guān)。16.磁功能材料中，磁化曲線通常包含哪些部分或階段（）？A.磁化飽和階段B.磁飽和階段（同A）C.磁化起始階段D.磁飽和終點(diǎn)E.磁滯回線答案：ABCE解析：磁化曲線描述了材料在磁場強(qiáng)度從零逐漸增加時(shí)，其磁化強(qiáng)度（或磁感應(yīng)強(qiáng)度）的變化過程。典型的磁化曲線包括：當(dāng)磁場較弱時(shí)，磁化強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度線性增加的階段（有時(shí)稱為起始磁化階段，C）；隨著磁場強(qiáng)度繼續(xù)增大，磁化強(qiáng)度迅速增加直至達(dá)到飽和（A/B，D可視為飽和階段結(jié)束的點(diǎn)）。磁滯回線（E）是描述磁化過程不可逆性的完整循環(huán)，由去磁曲線和磁化曲線共同構(gòu)成，而不是磁化曲線本身包含的一個(gè)獨(dú)立“階段”。因此，A、B、C、E是磁化曲線描述的內(nèi)容或相關(guān)概念。17.磁功能材料中，下列哪些因素會(huì)影響材料的飽和磁化強(qiáng)度（）？A.材料的化學(xué)成分B.材料的晶粒尺寸C.材料的微觀結(jié)構(gòu)（如缺陷）D.材料的溫度E.材料是否經(jīng)過退火處理答案：ACDE解析：飽和磁化強(qiáng)度是材料中所有磁矩能夠沿外加磁場方向排列的最大程度。材料的化學(xué)成分（A）通過改變磁矩大小和數(shù)量直接影響飽和磁化強(qiáng)度。材料的微觀結(jié)構(gòu)，包括晶粒尺寸（B）、雜質(zhì)、缺陷（C）等都會(huì)通過影響磁疇結(jié)構(gòu)、疇壁能等來改變宏觀上的有效飽和磁化強(qiáng)度。溫度（D）會(huì)影響磁矩的活躍程度和晶格間距，從而改變飽和磁化強(qiáng)度，通常在居里溫度以下存在。退火處理（E）可以改變材料的微觀結(jié)構(gòu)（如減少缺陷、調(diào)整晶粒尺寸、優(yōu)化取向）和成分均勻性，從而顯著影響飽和磁化強(qiáng)度。因此，A、C、D、E都會(huì)影響飽和磁化強(qiáng)度。18.磁功能材料中，自旋電子學(xué)器件可能利用哪些效應(yīng)或原理（）？A.巨磁阻效應(yīng)B.磁隧道結(jié)效應(yīng)C.磁場調(diào)節(jié)的電阻效應(yīng)D.磁場調(diào)節(jié)的載流子遷移率效應(yīng)E.霍爾效應(yīng)答案：ABCD解析：自旋電子學(xué)器件的核心是利用電子的自旋自由度。巨磁阻效應(yīng)（A）是自旋電子學(xué)最早也是最成功的應(yīng)用之一，用于磁存儲(chǔ)和讀頭。磁隧道結(jié)（B）利用自旋相關(guān)的隧穿電流差，是新型存儲(chǔ)器的關(guān)鍵。磁場可以調(diào)節(jié)材料的電阻（C）、載流子遷移率（D，如自旋霍爾效應(yīng)導(dǎo)致的電荷偏移），這些都是自旋電子學(xué)器件的工作基礎(chǔ)?；魻栃?yīng)（E）是測量磁場或電流的基本效應(yīng)，雖然有時(shí)與自旋相關(guān)（自旋霍爾效應(yīng)），但其基本原理是電荷在磁場中的運(yùn)動(dòng)，更偏向于傳統(tǒng)電磁學(xué)，而非典型的自旋電子學(xué)效應(yīng)利用。因此，A、B、C、D是自旋電子學(xué)器件利用的主要效應(yīng)或原理。19.磁功能材料中，下列哪些因素會(huì)影響材料的磁晶各向異性（）？A.材料的化學(xué)成分B.材料的晶體結(jié)構(gòu)C.材料的單晶取向D.材料的多晶織構(gòu)E.材料的溫度答案：ABC解析：磁晶各向異性源于材料晶體結(jié)構(gòu)本身在磁晶各向異性常數(shù)不為零的情況下，使得磁矩在不同晶向的磁化能不同。因此，材料的化學(xué)成分（A）會(huì)決定其晶體結(jié)構(gòu)。材料的晶體結(jié)構(gòu)（B）是決定磁晶各向異性的內(nèi)在因素。對(duì)于單晶材料，其磁晶各向異性直接由晶體學(xué)取向決定（C）。對(duì)于多晶材料，整體的磁晶各向異性不僅取決于單晶的各向異性常數(shù)和取向分布（織構(gòu)），還與多晶的取向分布有關(guān)，但材料本身的晶體結(jié)構(gòu)（由成分決定）是基礎(chǔ)（D的影響相對(duì)復(fù)雜，但根源在A和B）。溫度（E）主要通過影響磁矩的活躍程度和晶格參數(shù)來間接影響宏觀磁性表現(xiàn)，但通常不改變磁晶各向異性常數(shù)本身。因此，A、B、C是影響磁晶各向異性的主要因素。20.磁功能材料中，磁致伸縮效應(yīng)在哪些應(yīng)用中發(fā)揮作用（）？A.聲波換能器B.磁記錄讀頭C.磁驅(qū)動(dòng)器D.磁傳感器E.防振減振結(jié)構(gòu)答案：ACE解析：磁致伸縮效應(yīng)是指材料在磁場作用下發(fā)生尺寸變化的物理現(xiàn)象。利用這一效應(yīng)，可以制造聲波換能器（A），將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)（聲波）反之亦然。也可以用于制造磁驅(qū)動(dòng)器（C），通過磁場控制材料的伸縮來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。在某些磁傳感器中，磁致伸縮引起的尺寸或形變也可能被用作傳感元件（D）。此外，磁致伸縮材料可以用來制造防振減振結(jié)構(gòu)，利用其對(duì)外界振動(dòng)產(chǎn)生的反作用力來抑制振動(dòng)（E）。磁記錄讀頭主要利用的是巨磁阻效應(yīng)（B），而非磁致伸縮效應(yīng)。因此，A、C、E是磁致伸縮效應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。三、判斷題1.鐵磁材料在居里溫度以上會(huì)失去鐵磁性，是因?yàn)榇藭r(shí)材料的磁晶各向異性消失了。（）答案：錯(cuò)誤解析：鐵磁材料在居里溫度以上失去鐵磁性，是因?yàn)闊崮茏阋钥朔啪亻g的交換作用，導(dǎo)致磁矩隨機(jī)取向，宏觀上表現(xiàn)為磁性消失。這一現(xiàn)象是由于材料的磁有序狀態(tài)被熱激發(fā)破壞，與磁晶各向異性是否存在無關(guān)。磁晶各向異性是指材料晶體結(jié)構(gòu)本身導(dǎo)致的不同晶向磁化能不同，即使在居里溫度以上，如果材料仍保持其晶體結(jié)構(gòu)，磁晶各向異性常數(shù)依然存在，只是宏觀磁性消失了。因此，題目表述錯(cuò)誤。2.巨磁阻效應(yīng)是指材料電阻隨溫度變化顯著的現(xiàn)象。（）答案：錯(cuò)誤解析：巨磁阻效應(yīng)（GMR）是指某些磁性多層結(jié)構(gòu)（如鐵/非磁性金屬/鐵）的電阻隨外加磁場方向變化發(fā)生大幅度變化的現(xiàn)象，這種變化可達(dá)幾個(gè)百分點(diǎn)甚至更高。它是一種與自旋相關(guān)的電子輸運(yùn)現(xiàn)象，主要出現(xiàn)在納米尺度結(jié)構(gòu)中。而材料電阻隨溫度變化顯著的現(xiàn)象通常稱為熱阻效應(yīng)或電阻溫度系數(shù)大，這與巨磁阻效應(yīng)的機(jī)制和表現(xiàn)完全不同。因此，題目表述錯(cuò)誤。3.硬磁材料是利用其高矯頑力和高剩磁特性來制造需要長期保持磁性的部件。（）答案：正確解析：硬磁材料（永磁材料）的主要特性是具有較高的矯頑力（抵抗退磁的能力）和較高的剩磁（去磁后仍能保持的磁性）。這些特性使得硬磁材料能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的穩(wěn)定磁場，非常適合用于制造各種需要長時(shí)間保持磁性的應(yīng)用，如磁記錄介質(zhì)、揚(yáng)聲器磁鐵、電機(jī)永磁體等。因此，題目表述正確。4.順磁材料的磁化強(qiáng)度隨外加磁場強(qiáng)度的增加而線性增加，且不受溫度影響。（）答案：錯(cuò)誤解析：順磁材料的磁化強(qiáng)度確實(shí)隨外加磁場強(qiáng)度的增加而增加，但遵循居里定律，其磁化強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度成正比，與溫度成反比（M∝H/T）。因此，溫度會(huì)顯著影響順磁材料的磁化強(qiáng)度。題目說不受溫度影響是錯(cuò)誤的。因此，題目表述錯(cuò)誤。5.磁泡技術(shù)是利用磁性薄膜中形成的微米尺寸的磁化反向區(qū)域（磁泡）來進(jìn)行信息存儲(chǔ)或傳輸?shù)募夹g(shù)。（）答案：正確解析：磁泡技術(shù)確實(shí)是利用在特定磁性薄膜中，通過疇壁移動(dòng)可以控制和移動(dòng)的微米尺寸的磁化反向區(qū)域——磁泡，來實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)和傳輸。這種技術(shù)具有密度高、非易失性等優(yōu)點(diǎn)，曾是信息存儲(chǔ)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。因此，題目表述正確。6.磁致伸縮效應(yīng)是指材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生磁性的現(xiàn)象。（）答案：錯(cuò)誤解析：磁致伸縮效應(yīng)是指材料在磁場作用下發(fā)生尺寸變化的物理現(xiàn)象，是應(yīng)力引起尺寸變化，而壓磁效應(yīng)（或稱磁致伸縮小效應(yīng)）才是指材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生磁化現(xiàn)象。題目將兩者混淆了。因此，題目表述錯(cuò)誤。7.磁化曲線和磁滯回線是同一個(gè)概念。（）答案：錯(cuò)誤解析：磁化曲線描述了材料在磁場強(qiáng)度從零逐漸增加時(shí)，其磁化強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度的變化關(guān)系（從零到飽和）。而磁滯回線是描述當(dāng)磁場強(qiáng)度從飽和值減小到零，再反向增大到飽和，最后回到初始飽和值的整個(gè)循環(huán)過程中，磁場強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度之間的關(guān)系。磁滯回線包含了磁化曲線（正向部分）和退磁曲線（反向部分），它們描述的是不同的磁化過程。因此，題目表述錯(cuò)誤。8.自