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关键词： 物理竞赛   欧姆定律   理科基础   强基   单选题   电容器   连续性   磁矩  

摘要： 清华大学2020年“强基计划”理科基础组笔试共考数学、物理、化学三门。物理有10道单选题和10道不定项选择题,共计20道题。据参加笔试的考生反应,考核了不少竞赛知识点,比如一道关于电容器与电路的题为竞赛难度,考查电容器与电路的结合,涉及含介质电容器、电流连续性与微观形式、欧姆定律等内容,这是在物理竞赛的预赛和复赛中都出现过的知识点;一道关于磁矩的题也为竞赛难度,磁矩是竞赛里的一个专有概念,是指电流和面积的乘积得到的矢量。

关键词： 钢   合金碳化物   第一性原理   磁矩   电子结构  

摘要： 合金碳化物的析出行为决定了耐热钢在中、高温条件下的服役寿命。利用Diamond软件探索了合金碳化物M_(7)C_(3)(M=Fe,Cr)的晶体结构,并统计了M_(7)C_(3)中原子间的成键情况。同时,利用第一性原理计算其在0 K、0 Pa条件下M_(7)C_(3)中各原子的磁矩和电子结构。结果表明,M_(7)C_(3)中的Fe、C原子沿着〈001〉方向分层排列,且Fe原子沿着〈001〉方向构成了正方形、三角形、六角环;Fe—C键的键长越长,对应Fe原子的磁矩越大;态密度分布显示M_(7)C_(3)的磁矩贡献主要来自于Fe原子的d轨道,Fe原子d轨道与C原子的p轨道发生了杂化,形成了共价键、离子键,且M_(7)C_(3)具有金属性。Cr原子的自旋极化度小于Fe原子,所以Cr原子的加入使得M_(7)C_(3)的磁性减小。此研究有助于拓展碳化物的应用与控制技术,为碳化物的析出强化机制提供了理论基础。

关键词： 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾制备   电子光谱   红外光谱   磁矩   综合化学实验  

摘要： 介绍一个综合化学实验,主要内容为用三氯化铁和草酸钾为原料水相制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾并对其结构进行表征。测定了配合物的组成和配离子电荷,重点研究了配体和配合物的电子光谱和红外光谱,测定了配合物的磁矩、XRD和热稳定性等。实验结果表明,制得的配合物组成为K_(3)[Fe(C_(2)O_(4))_(3)]·3H_(2)O,产率90.0%;电子光谱吸收峰数值小于350~400 nm,是由配体到中心离子的电子跃迁产生的;红外光谱归属推断配合物中存在双齿或螯合的草酸根;配合物磁矩为5.16 B.M.,中心离子Fe^(3+)的杂化态为sp^(3)d^(2),配合物为高自旋的外轨配合物,八面体结构。通过该实验,学生能够理解配合物制备、组成测定和结构表征系列实验的原理,熟悉各种现代测试技术,激发学生对科学研究的兴趣,培养学生综合实验能力和创新能力。

关键词： 密度泛函理论   金团簇   稳定性   磁矩  

摘要： 采用密度泛函理论对阴离子团簇Aun+1^-1、AunCr^-1(n=1~10)的基态结构、稳定性、电子构型与磁性做了系统研究.结果表明:Aun+1^-1均为平面构型,AunCr^-1(n=1~6)为平面结构,AunCr^-1(n=7~10)为体结构;Aun+1^-1替代掺杂Cr原子提高团簇的稳定性;离解能与二阶差分能结果表明偶数的Aun+1^-1、AunCr^-1稳定性比相邻奇数团簇高;轨道的有效电荷分布结果说明Cr原子的掺入使得Au原子内部spd杂化变得更复杂,AunCr^-1中Cr原子成为价电荷的主要接受者;轨道磁矩分布结果则表明Aun+1^-1电子结构随尺寸增长表现为明显的开闭壳层结构,AunCr^-1的电子结构均为开壳层,Aun+1^-1的磁矩主要由Au 5d轨道贡献,而AunCr^-1的磁矩则主要由Cr 3d轨道贡献.

关键词： 学科核心素养   学科素养   教育转化   新课标   学生终身发展   电离能   培养核心素养   转变教学  

摘要： 2017年版新课标指出,要重视开展以素养为本的教学,使学科素养成为学生终身发展的重要基础^([1])。这就要求教师及时转变教学思想,把为了知识的教育转化为通过活动获得知识,通过知识得到教育;认识到知识是学科核心素养的主要载体,学科活动是培养核心素养的主要途径^([2])。

关键词： 第一性原理研究   Co_(2)VZ(Z=Ga,Si)   磁矩   弹性常数  

摘要： 计算不同磁有序下的相稳定性及弹性常数对实验上设计具有良好性能的Co2VZ(Z=Ga,Si)基形状记忆合金具有重要意义。采用精确Muffin-Tin轨道结合相干势近似方法,系统计算了0 K下Co2VZ基合金立方奥氏体和四方马氏体相的晶格结构、磁矩、弹性常数及总能。结果表明,在FM状态下,Co2VGa具有L21立方结构,当磁无序度y≥0.2时发生马氏体相变,具有D022四方结构;无论在FM还是PM状态下,Co_(2)VSi均能发生马氏体相变。Co_(2)VGa和Co_(2)VSi的总磁矩主要源于Co原子;它们对应L21相的总磁矩远大于D022相,导致由FM到PM的磁激发过程D022相电子总能相对越来越低。在2种状态下,Co2VSi的四方剪切弹性常数C′((C_(11)-C_(12))/2)值均较小,因而更容易发生马氏体相变。该结果有望为实验上Co2VZ基合金形状记忆及力学性能的优化提供理论参考。

关键词： 磁有序   LaFeO3   量子阱   信息存储   磁矩   特定方向   可控性   反铁磁  

摘要： Rare earth orthoferrites(RFeO3,R=Y,Gd,Sm,Nd)have recently attracted much attention due to their novel magnetic and electrical properties such as magneto-electrics,*** magneto-optics[1-3].The complex interactions between the two sublattices of R^3+and Fe^3+in RFeO3 provide the feasibility of control-ling spins in these solids,which makes them promising candidates for the spintronics[4].

关键词： 电势诱导衰减   PN结   减反射膜   介电常数  

摘要： 电势诱导衰减(potential induced degradation, PID)效应是导致光伏组件输出功率下降的主要原因之一。本文通过优化N型电池工艺,包括增加PN结的深度,提高减反射膜的介电常数,采用叠层减反射膜等方式,可以阻挡钠离子破坏电池的PN结,将电池的PID衰减控制在1.5%以内。同时结合离子注入技术,电池的量产效率可以达到21%以上,形成了一套高效率高稳定性的太阳电池制备工艺。

关键词： 磁异常探测   磁矩   磁梯度张量   磁偶极子   Levenberg-Marquardt优化算法  

摘要： 针对目前磁矩计算方法中出现的对磁性目标出厂参数精度要求较高且计算繁琐、受地磁场影响较大、反演精度较差等问题,提出了一种基于磁梯度张量概念与Levenberg-Marquardt优化算法结合的磁矩计算方法。该方法采用磁梯度张量概念消除了地磁背景场的干扰,使用Levenberg-Marquardt算法优化解算过程,消除了反演过程中出现的奇异点。对新方法进行地磁背景场、测量系统位置、环境噪声等影响因素的验证仿真,并实验验证该方法的可操作性。仿真与实验证明,相比于以往方法,新方法的磁矩反演精度有大幅度的提高,抗噪声能力更强,具有更高的鲁棒性。

关键词： 光电子能谱   密度泛函理论   光电离   电离能   电子激发态  

摘要： 三氯化硼(BCl3)作为一种重要的刻蚀气体,其电离解离性质以及相关精准物理化学参数对于其工业应用都具有重要的参考价值。BCl3+离子的基态和电子激发态的光谱和动力学研究由来已久,相关实验和理论数据也比较充分,但相对于离子基态X2A2'态而言,BCl3+离子C2A2"态的研究相对较少且基本集中于实验测量方面,相关的理论计算和机理研究不足,尤其是绝热电离能和实验电子能谱的标识尚未得到可靠的结果。本文中,我们应用密度泛函理论对BCl3+离子C2A2"态的电子能谱进行了深入研究。在aug-cc-pvtz基组下,分别使用PBEO、ωB97XD、M06-2X三种泛函水平下优化了中性BCl3分子、BCl3+离子基态X2A2'以及C2A2"态的分子结构,并计算了相应振动频率和电离过程BCl3(X1A1)→BCl3+(C2A2")跃迁的Franck-Condon因子,从而得到了该跃迁对应的拟合电子能谱。针对中性BCl3分子、BCl3+离子基态X2A2'以及C2A2"态,从优化的结构中得到分别的轨道电子云分布情况、优化结构的键长键角、振动模式及对应频率数值。继而计算的电离过程BCl3(X1A1)→BCl3+(C2A2")跃迁的Franck-Condon因子更具体的给出了 BCl3+离子C2A2"态从中性BCl3分子形成过程中振动激发所对应的振动模式。电子云分布情况、键长键角变化情况以及Franck-Condon拟合给出的振动激发对应振动模式,此三者之间的匹配情况使得计算结果有了很好的自洽。最终,通过对已有高分辨的实验电子能谱的分析,我们选择其中相对合适的实验能谱与BCl3+离子C2A2"态经上述计算得到的拟合电子能谱进行对比,我们得到了对BCl3+离子C2A2"态的实验光谱满意的光谱拟合,并对实验振动序列做了清晰可靠的归属,进而得到了 BCl3+离子C2A2"态的绝热电离能(Adiabatic ionization energy,AIE)和垂直电离能(Vertical ionization energy,VIE),分别是AIE(BCl3+,C2A2")=14.298±0.028eV,VIE(BCl3+,C2A2")=14.405±0.028 eV,从而修正了以往实验测量电离能的错误结论。