复旦大学材料物理第13课

第一篇：复旦大学材料物理第13课

第13课

电介质材料的介电特性

材料介电特性源自在电场作用下电子、原子、离子的位移。显然材料不同的结构，这些位移以及由此而引起的介电性质也不相同。特别在晶体材料中由于晶体不同的对称性使电场—位移之间从而使晶体介电性质也表现为时空特性。为了弄清这些关系，我们先将材料的介电特性作简单的介绍。

电介质材料的静态介电常数

在电场作用下，电介质是以正负电荷重心不重台的电极化方式来传递并记录电影响的。从微观上看，电极化是由于组成介质的原子(或离子)中的电子壳层在电场作用下发生畸变，以及由于正负离子的相对位移而出现感应电矩。此外还可能是由于分子(或原胞)中不对称性所引起的固有电矩，在外电场作用下，趋于转至和场平行方向而发生的。介电常数是综合反映介质内部电极化行为的一个主要的宏观物理量。但当外加的高频电场作用时，电极化的某些微观过程(例如电矩的转向过程)未必追随得上。所以首先讨论静态介电常数，以便概括电极化的各种微观过程。这对于了解铁电体的性质是有益的。

设想在平行电容器的两板上(见图10．1．1)，充以一定的电荷，当两板间存在电介质时，两板的电位差总是比没有电介质存在(真空)时低。这是由于介质的电极化，在表面上出现有感应电荷。部分地屏蔽了板上自由电荷所产生的静电场之故。

【以下部分主要来自熊兆贤《材料物理导论》】 许多电导率很低的材料【实际上是绝缘材料】，在电场作用下会沿电场方向产生电偶极矩，在靠近电极的材科表面会产生束缚电荷，这种材料称为介电体或简称为电介质，这种现象称为电介质的极化，极化强度P定义为电介质单位体积V内电偶极矩的向量和，即

P V从物质结构的原子或分子水平来分析电介质在电场中的极化现象时，应把电介质看作是在真空中带电质点的集合。根据构成物质的分子中正、负电荷中心是否重合，而把电介质分成两类：极性电介质(不重合时)、非极性电介质(重合时)。

真空中的电位移矢量D0E0，其中E0代表没有介质时两板间的静电场。而0表示自由空间的介电常数。当两板间充以均匀电介质时，电位移矢量（：材料的介电常数）

D0E0

下面推导介电体的宏观参数(,E)与其分子微观参数(,Ei)的关系式。如图3．8所示，设外加电场E方向与x轴平行，在无限大均匀介质中取一体积元Vxyz，当此体积元V未取出时，介质中各点的电场强度E处处相等；而假设从介质中取出V后空腔内和空腔外的电场强度E'和E“相等，且等于V末取走时的E，即

E'=E”=E

(3-91)或表为 D'0D“0D0

(3-92)式中，D'、D”和D对应为E',E“,E处的电感应强度，为介质的介电常数。根据“高斯定理”，空腔两面各分布正、负电荷量为(D”D')yz，则单位体积元中介质的电偶极矩P为

P由于D“=0E,(D”D')yzxD“D'

V

(3-93)D'=0E，故有

P0(1)E

(3-94)由定义可看出极化强度P又可表为

PNEi

(3-95)式中，为介质中每个分子在电场作用下的感应偶极矩，N为单位体积元中的分子数，为分子极化率，Ei为作用于分子的电场强度。由此有

1NEi 0E

(3-97)此式即为克劳修斯方程。

介电材料的分子极化机理有三类：

(1)电子极化：指在外电场作用下，构成原子或离子外围的电子云相对原子核发生位移形成的极化。建立或消除电子极化时间极短，约为1015~1016s。由电子极化产生的偶极矩与作用于该分子的电场强度之比值，称为“电子极化率”。可以求出电子极化率e为

e40a3

(3-101)其中a是原子半径。由于原子中的电子分布与温度无关，因此电子极化率与温度无关，实际测定也证明了这点。

离子的电子极化率很重要，并且负离子的极化率一般比正离子大，由表10.1.1可见，02的电子极化率很大，－故许多含02的物质都具有较大的介电系数。

(2)离子极化：指在外电场作用下，构成分子的离子发生相对位移而形成的极化，离子极化建立和消除时

－间很短，与离子在晶格振动的周期有相同数量级，约为1012~1013s。离子极化率i可表为：

q2 i2dE2dx

(3-107)其中q是离子电量，E(x)是离子晶体的势能。因此只要知道E(x)的表达式，即可求出离子极化率i。具体而言，对于NaCl晶体，其离子极化率可表为

a3 i400.58(n1)a：氯化钠的晶胞参数；n7~11。离子极化率与电子极化率有相同的量级，约为1040(Fm2)。

(3)偶极子转向极化：指极性介电材料的分子偶极矩在外电场作用下，沿外电场方向转向而产生宏观偶极矩的极化。由于分子的热运动，在无外加电场时，极性分子的偶极矩方向是任意的，而有外加电场时偶极于受到外电场Ei的作用，沿Ei方向取向的分子偶极子增多，每一偶极子在电场中的势能为

E0Ei0Eicos

(3-108)式中，0为极性分子的固有偶极矩，Ei为作用于极性分子上的电场强度，为电场强度Ei与偶极矩0间的夹角。根据玻尔兹曼统计分布，可得极性分子在电场方向的平均偶极矩为

P这时偶极子的专项极化率d为

02Ei3kT

(3-109)

dPEi203kT

(3-110)是温度的函数，温度越高，则分子偶极子的排列受外场的影响越小。

一般而言，介电体的分子极化率显然等于各种粒子极化率之和，即对于非极性介电体，其极化率为

ei

而对于极性介电材料，其极化率为

(3-111)(3-112)

eid

在前面讨论的克劳修斯方程(3-95)中，用介电体的微观参数(,N,Ei)来确定介电体的电容率（介电系数），首先必须确定作用在每个分子上的有效电场强度Ei，但除了压力不太大的气体介电体外，作用在每个分子上的有效电场Ei并不等于作用于介电体的宏观平均电场强度E，这里Ei也称为介电体的内电场。

为了确定作用在每个分子上的有效电场Ei，可用图3．9所示的模型说明。介电体置于一平板型电容器两极板间，介电体的平均电场强度是极板上自由电荷作用的结果，它等于E。设被研究的介电体的某一分子位于半径a的圆球中心，其中球半径a既比分子间距大得多(此时可把球外介电体分子的作用看作为连续均匀)，又比极板间距小得多(此时可把球内的不均匀性对介质中电场分布的影响忽略)，则作用于被研究分子的电场强度Ei为

EiE+E1+E2

(3-113)式中，E为宏观平均电场强度，E1为球外分子作用产生的电场强度，E2为球内分子作用产生的电场强度。若介质中极化强度为P．它与E平行且处处相等，则球表面上的束缚电荷密度为

1Pcos

(3-114)式中，为P与球表面法线所成的夹角。由此可计算出球表面束缚电荷在球心(即被研究分子所在点)上所产生的电场强度为

'dE11dS

240a

(3-115)'可分成与外施电场E相平行和相垂直的两个分量，其中与E垂直的分量上、下相抵消，其向量和为零，dE1于是有

E1其中 由此

1dScos

240a

(3-116)

dS2asinad

E102Pcos2sinP d4030P+E2 30

(3-117)代入式(3—113)，得作用在被研究分子上的电场强度为

EiE+莫索提假设E20，则有矢量形式为

(3-118)EiE+式中，EiP1+2E+0(1)E=E

3030

3(3-119)+23E称为“莫索提内电场”。这个内电场表达式适用于满足莫索提假设(E20)的介电体，如对于非极性介电体或高对称性排列的立方点阵离子晶体等适用，而对于极性液体或固体分子间有强烈相互作用的介质不适用！

将此式代入克劳修斯方程(3—97)，则有

N1 302将上式两边同乘以介电体的千摩尔体积，得

(3-120)

NMN01M

30302

(3-121)式中，N为单位体积元中的分子数，N0为阿伏伽德罗常数，M为千摩尔质量，为介质密度(kg/m3)，上式称为“克劳修斯—莫索提方程”，简称为“克—莫方程”。

克—莫方程可用于光频下的介电体。利用麦克斯韦关系式：n(式中n为光在介电体中相对真空的折射率)，可得

2N0n21M 30n22

(3-122)上式称为“洛伦兹方程”或称“L－L方程”。洛伦兹方程是利用莫索提内电场推导而得，因此适用范围与莫索绍内电场相同。

对于“克—莫方程”(3—121)中的极化率，只考虑电子极化率和偶极子转向极化率时，有

201MN0()230e3kT

(3-123)式中心e为电子极化串，023kT为偶极子转向极化率，上式称为“德拜方程”。

材料的电损耗

介电体在恒定电场作用下，从开始极化到稳定状态需要一定的时间．电子位移极化和离子位移极化，到达稳态所需时间约为1016~1012s，相对无线电频率(51012Hz以下)仍可认为是极短的，因此这类极化又称为“瞬时位移极化”，这类极化建立的时间可以忽略不计，而偶极子转向极化和热离子极化，到达极化的时间较长(1010s以上)，因此这类极化又称为“松弛（驰豫）极化”。则介电体的极化程度严可写成

PPP

(3-126)式中，P为位移极化强度，P为松弛极化强度。对应于介质的极化过程，把由该介质制成的平板电容器接上外电器时，可测得极化过程的电流随时间的变化曲线(如图3．11所示)。由于实际介质电导率并不为零，则介质中包括三部分电流：由几何电容的充电和位移极化引起的瞬时电流、由松弛极化引起的吸收电流和由电导引起的剩余电流。吸收电流也是介质在交变电压作用下引起介质损耗的重要来源，而剩余电流使介质产生电导损耗。在交变电场作用下，可推导出介质的介电常数为

0相应地，单位体积介质的损耗P为

S 21()

(3-127)

0(S)22PEtan[]E

21()(3-128)式中，、s分别对应在光频【认为光频与介质的极化时间比是无穷大】下、恒定电场下介质的介电常量，为交变电场的角频率，为电导串，为松弛时间，而损耗角正切tan(有功功率与无功功率之比值)为

0(S)21()

2tan0

(3-129)从式(3—127)、式(3—128)和式(3—129)可知：,P,tan均与和有关。现先分析松弛时间不变时它们【,P,tan】与频率的关系，再分析频率不变时它们与松弛时间的关系。当松弛时间不变(对应温度T不变)时，在低频区，1，则,P,tan成为

S

【参见(3-127)】

(3-130)(3-131)(3-132)

P[0(S)2]E2

tan而在高频区，1，则,P,tan为



S0



P[

(3-133)(3-134)(3-135)

0(S)2]E

[tan100(S)]

在1时，外施电场的周期与松弛极化的松弛时间很接近，此时,P随变化最快，而tan则出现最大峰值，也可利用这一特征来判别是否极性介质。

当频率f不变时，2f也不变，由于驰豫时间与温度T大致成指数关系，即有

exp[E0/kT]

式中，E0为分子活化能。此时，在低温区，1【即很大】，介质电导率很小，则,P,tan

成为

0

P

(3-136)(3-137)(3-138)

0(S)2E

(S)tan

而在高温区，1，此时很大，,P,tan成为

S

(3-139)

PE2AeB/TE2

(3-140)(3-141)

tanAB/T e00在1的温区，随T变化最快，而P和tan出现最大峰值。详见图3．12。由于在交变电场下．介质中存在松弛极化，电感应强度D将滞后于平均电场强度E，其滞后的相角差为，则介质的复介电系数定义为

DDmei'i”

E0E0m【Dm、Em：复电感强度、电场强度的振幅】其中

(3-142)

tan“

'

(3-143)式中'相当于通常的介电常数，而”'tan为损耗因子。关于的物理意义：

对于理想的电容器(真空电容器)，当充电至某电压V0之后使电源移去，它将保持其电荷Q＝CV0，其中C是电容量。设对电容器施加交变电压

VV0cost

加于理想电容器上．则当电压下降时，电源从电容器上得到在数量上等于电压上升时交给电容器的电荷，而同电压的角频率无关。换句话说、在交变电压作用下，理想电容器中的电流超前于电压一个相角/2，亦即电容器中的介质不吸收功率，没有损耗。

实际的电介质总多少有些损耗。这损耗可用实际电容器的电流落后于理想电容器电流的相角来代表。设以表示实际电容器的电流较之电压超前的位相角（/2)，则

2

这可由图10．1．4来表示。实际电容器上的电流I超前于电压的位相角恒小于/2，故可将电流I分为两个分量，其中I1恰好超前电压/2，而另一分量I 2则与电压同相位。对于理想电容器C加一交变电压VV0exp(it)时，充电电流为

dQd(CV)iCVCV0exp[i(t)] dtdt2此充电电流正好超前于电压/2，相当于实际电容器中的I1，这部分I0电流不损耗功率，称为无功电流。

实际电容器中与电压同相的电流I2是消耗功率的，亦称为有功电流。这部分电流可写成

I2gV

式中g称为介质的电导。这个电导不一定代表直流电导(即：由载流子的迁移决定)，而是代表介质中存在有损耗机构，使电容器上的能量部分地消耗为热的物理过程。所以，通过实际电容器上的电流应为

II1I2(iCg)V

如电压矢量同实轴一致，则损耗因子为

tang1 CCR式中R为介质的电阻。

材料的电击穿

介电体在高电场下电流急剧增大，并在某一电场强度下完全丧失绝缘性能的现象，称为“介电体的击穿”(Dielectric Breakdown)，相应的电场强度称为“击穿强度”Eb或称为“抗电强度”。影响固体介电体击穿的因素很多，如介质种类、电极形状、外加电压的种类及频率等。介电材料的击穿分类： 1.电击穿； 2.热击穿。

电击穿：是在较低温度下，介电体在采用消除了边缘效应的电极装置进行电击穿试验时观察到的一种击穿现象，相应的击穿强度称为“电击穿强度”。电击穿场强是反映材料耐受电场作用能力的一种度量，是材料的特性参数之一，因此通常又把电击穿强度称为“耐电强度”。

热击穿：是由于介质内热的不稳定造成的一种击穿。介质在外加电场作用下，存在的电导电流使介质加热而升温，介质的电导一般又随温度的升高而增大【注意：电导增大，意味电阻减小！】，电导的增大使介质中发热更严重。若散热条件好、环境温度低，使得介质的发热与散热可以在一定温度下达到稳定平衡状态，则不会导致热击穿；若散热条件不好、环境温度高，使得介质的发热大于散热，则介质中的电流就会由于温升作用而不断上升，直至介质丧失绝缘功能而发生击穿。热击穿不仅与材料性能有关，还与散热条件、电极形状、电压类型、环境温度等密切相关，因此热击穿强度不作为介质的本征性质，在实际工作中热击穿往往是最常见的介质击穿形式，在工程上具有更大的重要性。其它击穿这类： 3.机械击穿； 4.局部放电击穿。

研究的主要对象：电击穿和热击穿

 电击穿：固体介质的电击穿理论是在气体放电的碰撞电离理论基础上建立的，其主要内容为：在强电场下固体导带中可能因冷发射或热发射而存在一些电子，这些电子一面在外电场作用下被加速获得动能，一面与晶格振动相互碰撞而加剧晶格振动，把电场的能量传递给晶格，当这两方面在一定温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导，但当电子从电场中得到的能量大于损失给晶格振动的能量时，电子的动能就越来越大，直至电子与晶格的相互作用增强到能电离产生新电子，自由电子数迅速增加，电导不断增大，导致电击穿开始发生。

按击穿发生的判定条件不同，电击穿理论可分为：“本征电击穿理论”(以碰撞电离开始作为击穿判据)和“雪崩电击穿理论”(以碰撞电离产生的电子数倍增到一定数值而足以破坏介质绝缘状态作为击穿判据)。

本征电击穿理论认为：电子从电场中获得能量的速率与电场强度E和电子能量E0有关，可表示为A(E，E0)；而电子损失给晶格能量的速率与晶格温度T和电子能量E0有关，可表示为B(T，E0)，电子获得和失去能量的速率相等时达到平衡状态，此时

A(E,E0)B(T,E0)

(3-147)当电场上升到使平衡破坏时，碰撞电离过程便立即发生，所以使式(3—147)成立的最大场强就是碰撞电离开始发生的起始场强，把这一场强作为介质击穿场强的理论即为本征电击穿理论。雪崩电击穿理论有两类：

一类是福兰兹(Frantz)提出的以隧道电流在强电场下增长导致介质温升达到一定温度作为介质隧道击穿的判据，而在工程实际中常以电流随电压的相对变化率

dII/达到一定数值作为经验击穿判据； dVV另一类是赛兹(Seitz)提出的以电子雪崩传递结介质的能量足以破坏介质晶格结构作为击穿判据。其计算结果表明：由阴极出发的初始电子在向阳极运动过程中，1cm内的电离次数达到40次而产生1012个新电子时，介质便开始发生击穿，这也称为“四十代理论”。该理论定性地解释了薄层比厚层介质具有较高击穿场强的原因。

 热击穿

由于任何实际介质都具有一定的电导率，当介质施加有电场E时，在单位时间内，单位体积中就要产生E的焦耳热，这些热量一方面使介质温度升高，另方一面以热传导方式向周围环境散出。若以Ql和Q2分别表示介质的发热量和散热量，以E和T分别表示外加电场强度和介质温度，则在某一临界电场强度Ec和临界温度Tc下，击穿刚巧发生，此时有 2Q1(Ec,Tc)Q2(Ec,Tc)Q1(Ec,T)TTcQ2(Ec,T) TTc

(3-148)从而可求解出介质热击穿的电场强度Ec。热平衡方程的建立可根据具体问题进行。介质长期使用在交、直流电压下，介质内温度变化较慢时的击穿称为“稳态热击穿”；而介质短时间使用在脉冲电压下，介质内热量来不及散出时的击穿称为“脉冲热击穿”。

热击穿场强随着环境温度的升高而降低，这是热击穿的实验判据，热击穿场强也随介质厚度的增加而降低。【注意：其单位是V/cm】。

电介质的电导率及I-V特性

1.电介质电导随温度的变化与金属相反而与半导体相似，在很大温度范围内，电导率随温度作指数增长。

lgA2.B T为介质电阻率，T为绝对温度，A和B是常数。

电介质的电导与外加电压的大小有关，直流电压下，电介质中电流与电压成线性关系，满足欧姆定律。在强电场下，电流迅速增加为非线性。接近击穿电场强度时，电流剧增，且难以测得确切数值，如图8.3.2所示。电介质的应用

电介质在电工和电子技术中的用途极为广泛，但根据电介质在电子器件和装置中所起的作用来区分，可分为三类，即作为电绝缘材料，电容器介质和电介质功能材料。

一、电绝缘材料

电绝缘的作用是保证带电部分具有所需要的电势和电流，保护带电体之间或对地不发生漏泄或短路，因而对电绝缘材料要求满足以下五方面：

a)能承受所作用的电压或电场强度，这就要求电介质具有高的击穿场强。在一些电子器件中，有时工作电压仅数伏，但由于其绝缘层只有微米或亚微米级厚度，因而其电场强度相当高。

b)

漏电流低于允许的范围，要求有高的绝缘电阻，而且在工作环境条件下，特别在高温、高湿条件下不会恶化，必要时电绝缘表面需作防潮处理。

c)

介质损耗小，特别在高频条件下工作的电绝缘，如介质损耗高，不仅品质因数差，而且易引起热击穿，高频电介质一般都是非极性或极性很小，没有松弛离子、结构均匀的材料。

d)

具有良好的耐热性和耐老化性，特别是对有机电介质材料，一般其允许工作温度较低，如果高温工作将使材料加速老化。

e)

易于加工成形，原料丰富，成本低。

现代常用的介电材料：高分子聚合物、非晶玻璃体材料（SiO2、Si3N4等等）、陶瓷材料。

二、电容器介质

使用于电容器的电介质材料，一方面要求电容率（介电常数）大和损耗（tan）小；另一方面还具有良好的绝缘性能。

三、用作电介质功能器件的晶体电介质

单晶材料由于加工成型困难，以及价格高，除非特殊情况，几乎很少用于电绝缘。如果晶体电介质其结构的对称性差，这时会出现自发极化现象，或压电和热电现象等。往往还会有极化的非线性效应。利用这些特性和效应可以制成电介质功能器件、包括光、声和热等传感器或换能器、放大器件、信息存贮器件和显示器件。这些器件都是用晶体电介质来制备的。

晶体的某些介电性质，需要用电极化和外场(包括电场、力场、温度场等)的相互关系来描述，这些性质又受到晶体对称性的制约。据此，电介质晶体可分为以下几类；

(1)介质晶体——包括所有32种点群的晶体，其介电性质一般需用二阶张量来描述。

(2)压电晶体——存在于20种没有对称中心的晶类中，其压电性质需用三阶张量来描述。

(3)热释电晶体——存在于10种极性晶类中，其热释电性质需用—阶张量(矢量)来描述。

(4)铁电晶体——热释电晶体中自发极化可随外电场反向的晶体。上述四类晶体之间的关系如图10．3．1所示。

第二篇：非线性电路试验-复旦大学物理教学试验中心

非线性物理——混沌

引言

非线性是在自然界广泛存在的自然规律，相对于我们熟悉的线性要复杂得多。随着物理学研究的不断深入，非线性问题逐渐被重视起来，现已出现了多个分支，混沌便是其中之一。混沌现象在生活中广泛存在，如著名的蝴蝶效应、湍流、昆虫繁衍等[1]。

要直观地演示混沌现象，采用非线性电路是一个非常好的选择。能产生混沌现象的自治电路至少满足以下三个条件[2]：1）有一个非线性元件，2）有一个用于耗散能量的电阻，3）有三个存储能量的元件。如图1所示的蔡氏电路（Chua's circuit）[3,4]是一个符合上述条件、非常简洁的非线性电路，由华裔物理学家蔡绍棠（Leon O.Chua）教授于1983年提出并实现。近年来，非线性电路的研究领域有了长足进展，新的混沌与超混沌电路[5]的理论设计与硬件实现等问题备受人们关注。如Chen氏电路[6]、Colpitts振荡电路[7]、基于SETMOS的细胞神经网络结构的蔡氏电路[8]，都能用于研究混沌现象，并有不同的应用领域。

实验原理

在众多的非线性电路中，蔡氏电路因其结构简单、现象明晰，成为教学实验中让学生接触、了解混沌现象的最佳选择，大量基于蔡氏电路的实验仪器[9-11]被广泛应用于高校实验教学。蔡氏电路（如图一所示）的主要元件有可调电阻R（电路方程中以电导G=1/R做参数，以下方程求解过程都用G来表示，而涉及实验的内容采用R表示）、电容C1和C2、电感L以及非线性负阻Nr。它的运行状态可以用以下方程组来描述：

dU1C1dtG(U2U1)g(U1)dU2G(U1U2)IL C2dtdILLdtU2-1-

(1)其中U1为C1（或负阻Nr）两端的电压，U2为C2（或L）两端的电压，IL为通过L的电流，错误！未指定书签。g(U)为非线性负阻的I-V特性函数，其表达式为： g(U)GbUGbGa(|UE||UE|)2(2)式中各参数和变量的具体意义间图3。从g(U)的表达式看出，g(U)分三段，且每段都是线性的，所以我们可以将求解分三个区间来进行。由于两侧区间基本对称，可以一并求解。

图1：蔡氏电路示意图

U1、U2、IL构成一个三维的状态空间，称为相空间，相空间的状态点记为XU1U2混沌实验仪中一般演示X点的相轨迹在U1-U2平面的二维投IL。T影，可用双踪示波器的X-Y模式来观察，即常说的李萨如图形。

在每个区间内，方程(1)都可以改写成如下形式的线性方程：

(t)AX(t)bX X(0)X0(3)

(t)0时的解即为相空间其中X(t)、b为三维矢量，A为三阶矩阵。方程(3)在X(t)Ax(t)的的不动点XQ，XQA1b。原方程组的解即可写为线性齐次方程x通解与不动点特解XQ的和。方程(3)的本征值方程为|λI-A|=0，若A存在三个本征值λ

1、λ

2、λ3，齐次方程的解即为：

3t1t2tx(t)c1eξ1c2eξ2c3eξ3

其中ξi为λi对应的本征向量，ci由初始状态X0决定。

在有些情况下，A有一个实本征值γ和一对共轭的复本征值σ±iω，方程的解可以写成：

(4)

-2-x(t)xr(t)xc(t)t x(t)cerrtxc(t)2cce[cos(tc)rsin(tc)i](5)式中ξγ是实本征值对应的本征向量，ηr±iηi是共轭的复本征值对应的本征向量。c、cr、cc由初始状态决定。综上所述，蔡氏电路方程组的解为：

X(t)XQxr(t)xc(t)

(6)我们把实本征向量ξγ方向标记为Er，把ηr和ηi张成的平面记为Ec。齐次方程解的独立分量xr(t)在Er方向，xc(t)在平面Ec内。方程的解随着时间演化具有如下性质：如果γ<0，xr(t)指数衰减到0；如果γ>0，xr(t)沿着Er方向指数增长。由此可见，对于任何一条相轨迹X(t)，Er方向上的分量恒正或恒负，所以它始终都无法穿越Ec平面（图错误！未定义书签。、错误！未定义书签。）。如果σ>0且ω≠0，则xc(t)在Ec平面内螺旋离开不动点XQ；若σ<0，xc(t)在Ec平面内螺旋收缩到不动点XQ。这些性质在进行每个区域分析时都非常有用。

非线性负阻的结构[9]如图2所示，由两个封装在一起的运算放大器（双运算放大器集成电路FL353N）和6个定值电阻（R1=3.3kΩ、R2=R3=22kΩ、R4=2.2kΩ、R5=R6=220Ω，精度1%）构成，输入电源电压±15V。理想的非线性负阻具有如图3所示的I-V特性，被±E拆分为上中下三个区域，在各个区域都是线性函数，分段函数的斜率依次为Gb、Ga、Gb，且满足Ga

Ga=-1/R1-1/R4=(-7.6±0.1)×10-4Ω-1，Gb=1/R3-1/R4=(-4.09 ±0.06)×10-4Ω-1。

图2：非线性负阻的内部结构

图3：理想非线性负阻I-V特性（示意图）

实验内容

一、各种混沌现象的观测

用图1所示的方法，调节可调电阻R，观察单周期、双周期、阵发混沌、三周期、单吸引子、双吸引子等相图，并记录各种相图对应的U1,U2的信号特点。

二、测量非线性负阻的I-Ｖ特性

1、用如图4所示的方法，用信号发生器驱动，分别在30Hz，300Hz和3.3kHz等频率测量非线性负阻的I-V特性，讨论不同频率时I-V曲线的特点。

图4：外部信号扫描测量I-V特性电路图

2、用图5所示的方法：在电路中接入一个r=100Ω的采样电阻，非线性负阻两端的电压U1仍在CH1端测量，用CH2端输出的r两端的电压代替电流信号来记录I-V曲线，实验时利用蔡氏电路自身的振荡信号代替信号发生器的输入。CH1和CH2的信号输入另一双踪示波器观察非线性电路的二位相图，记录电路

-4-出现各种混沌状态时的I-V曲线。

3、比较上述两种方法得到的I-V曲线的异同，并讨论原因。

4、分析第二种方法得到的结果，并解释相图和I-V曲线之间的关联。

图5：内置信号扫描测量I-V特性电路图

5、（选做）用伏安法测量非线性负阻的I-V曲线，分析得到的结果。

三、（选做）元件参数测量和非线性方程的求解

1、用万用表测量电路中的电容、电感的值。（有兴趣的同学可查阅万用表测电容、电感的原理。）

2、用函数信号发生器作电源，用伏安法测量电容、电感的值，讨论电流、频率不同时，测量结果的变化。注意：实际有铁芯电感的等效模型为一个理想电感和一个损耗电阻的组合。

3、用高精度的LCR表测量各个元件的参数。

4、用实际测得的实验参数求解非线性方程组（1），找出不同条件下的不动点，分析不动点的稳定性和解的特点。

四、（选做）C调制

设计实验方法，实现用电容C的调节了得到各种混沌相图，并讨论G调制和C调制得到的相图的不同。

五、（选做）数值模拟

1、采用四阶Runge-Kutta法求解方程组（1），画出各种相图。

2、用FFT法分析各种相图时时域型号的频率特性。

3、绘制U1随R变化的分岔图，得出单周期、双周期等混沌状态时的R值，和实验观察的结果进行比较。

六、（探索）混沌保密通讯

阅读文献，了解混沌通讯的原理和实现方法，从实验上实现两台混沌实验仪

-5-的信号同步，并完成混沌保密通讯的原理演示实验。

七、（探索）分形

用计算机编程得到各种分形图形。

思考题

1、非线性系统的动力学行为的特点有哪些？

2、一个自治的非线性系统至少包含哪些元件？各起什么作用？

3、将非线性负阻直接接到一个电阻两端，随着外接电阻阻值的改变，电阻上的电压和电流之间会有什么关系？有兴趣的同学可以进行实验测量，并解释得到的结果。

4、怎样求解非线性方程组？什么是Runge-Kutta法？

5、G调制和C调制有什么不同？

参考文献

[1] James Gleick, 张淑誉, 郝柏林.混沌开创新科学[M].北京: 高等教育出版社, 2004年.[2] L.O.Chua.Nonlinear Circuits[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems.CAS-31(1),1984: 69-87.[3] P.R.Hobson, A.N.Lansbury.A simple electronic circuit to demonstrate bifurcation and chaos[J].Physics Education, 31, 1993: 39-43.[4] G.Q.Zhong and F.Ayrom.Experimental confirmation of chaos from chua's circuit[J].International Journal of Circuit Theory and Applications, 13(1), 1985: 93-98.[5] J.H.Lu, G.R.Chen.Generating Multiscroll Chaotic Attractors: Theories, Methods And Applications[J].International Journal of Bifurcation and Chaos, 16(4), 2006: 775-858.[6] G.R.Chen, T Ueta.Yet Another Chaotic Attractors[J].International Journal of Bifurcation and Chaos, 9(7), 1999: 1465-1466.[7] M.P.Kennedy.On the Relationship between the Chaotic Colpitts Oscillator and Chua's Oscillator[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems, 42(6), 1995: 376-379.[8] 冯朝文, 蔡理, 康强.基于单电子器件的混沌电路研究[J].ACTA PHYSICA SINICA物理学报, 57(10), 2008: 6155-6161.[9] 王珂, 田真, 陆申龙.非线性电路混沌现象实验装置的研究[J].实验室研究与探索, 4, 1999: 43-45.[10] 许巍，熊永红，李定国等.基于LabVIEW数据采集系统的混沌电路实验[J].物理实验, 29(2),2009: 20-22 [11] 刘兴云, 鲁池梅, 程永山.基于虚拟仪器三维多涡卷混沌电路的研究[J].大学物理, 27(6), 2008: 38-41 [12] M.P.Kennedy.Three steps to chaos part Ⅱ: A chua's circuit primer[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems, 40(10), 1993: 657-674.实验资料

1、复旦天欣科教仪器有限公司：NCE-2型非线性电路混沌实验仪产品说明书。2000.2

2、上海新建仪器设备有限公司：XJ4400系列数字存储示波器

课外阅读：

非线性科学概要——为《非线性物理概论》一书写的序言

汪 秉 宏

上一世纪初量子力学和相对论的发现，因为提出了突破人们传统思维的新概念，将人类的世界观推进到超越经典的领域，而被公认为是物理学或更确切地说是科学的两次革命。牛顿创立的经典力学被发现并不始终是正确的。当深入到微观尺度（<10-8cm），应该取代为量子力学，当物体的速度接近于光速（～10 10cm/s），则相对论是正确的。非线性科学作为科学的一个新分支，如同量子力学和相对论一样，也将我们引向全新的思想，给予我们惊人的结果。非线性科学的诞生，进一步宣布了牛顿的经典决定论的局限性。它指出，即使是通常的宏观尺度和一般物体的运动速度，经典决定论也不适用于非线性系统的混沌轨道的行为分析。非线性科学涵盖各种各样尺度的系统，涉及以任意速率运动的对象，这一事实丝毫不降低这一新学科的创新性，恰恰相反，刚好说明它具有广泛的应用性。从这一点来看，其实非线性科学的诞生和发展更有资格被称为科学的一场革命。非线性科学，目前有六个主要研究领域，即：混沌、分形、模式形成、孤立子、元胞自动机，和复杂系统。而构筑多种多样学科的共同主题乃是所研究系统的非线性。一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。例如一个介电晶体，当其输出光强不再与输入光强成正比，就成为非线性介电晶体。例如弹簧，当其位移变得很大时，胡克定律就失效，弹簧变为非线性振子。又例如单摆，仅当其角位移很小时，行为才是线性的。实际上，自然科学或社会科学中的几乎所有已知系统，当输入足够大时，都是非线性的。因此，非线性系统远比线性系统多得多，客观世界本来就是非线性的，线性只是一种近似。任何系统在线性区和非线性区的行为之间存在显着的定性上的差别。例如单摆的振荡周期在线性区不依赖于振幅，但在非线性区，单摆的振荡周期是随振幅而变的。从数学上看，非线性系统的特征是迭加原理不再成立。迭加原理是指描述系统的方程的两个解之和仍为其解。迭加原理可以通过两种方式失效。其一，方程本身是非线性的。其二，方程本身虽然是线性的，但边界是未知的或运动的。对于一个非线性系统，哪怕一个小扰动，象初始条件的一个微小改变，都可能造成系统在往后时刻行为的巨大差异。迭加原理的失效也将导致Fourier变换

-7-方法不适用于非线性系统的分析。因此，系统的非线性带来系统行为的复杂性。对于非线性系统行为的解析研究是相当困难的。更进一步，在许多情况下，对于我们所要研究的系统，方程是未知的，或甚至可能根本不存在。从分形图样生长的简单的扩散限制聚集模型，到象股票市场那样的复杂经济系统，我们可以举出无数写不出方程的非线性系统的例子。混沌是非线性系统的最典型行为，它起源于非线性系统对于初始条件的敏感依赖性。混沌现象早在上世纪初就已经被法国学者彭加勒所发现，后来又被许多数学家所仔细研究。而学术界近年来对于混沌的特别关注，则起始于七十年代，这是因为美国人费根保姆发现了一些象平方函数重复迭代的很大一类简单映射系统居然具有普适的性质。例如倍周期分叉到混沌的道路，分叉参数的渐近收敛比值，分叉的几何特征具有普适标度性等等。而费根保姆工作则是受到了美国气象学家洛伦兹与气象预报有关的重要然而朦胧的工作的启示。对于混沌系统的如下两个发现特别有意义。其一，人们发现一个决定论性系统的行为当处于混沌状态时似乎是随机的。仅仅这一发现就迫使所有的实验家要重新考察他们的数据，以确定某些曾经归于噪声的随机行为是否应该重新确定为是由于决定论性混沌而产生的。其二，人们发现很少自由度的非线性系统，就可能是混沌的而表现为相当复杂。这一发现给我们以这样的启示：许多真实系统中所观察到的复杂行为其实有一个简单的起源，那就是混沌。当然，混沌仅仅是复杂性的起源之一，还存在并非来源于混沌的更复杂的复杂性。决定论性混沌的真实系统（例如气候）的行为具有明显的不可预测性。这一是由于系统对于初始条件的敏感依赖性；二是由于我们在实际中只能近似地测量或确定系统的初始条件，因为任何测量仪器都只具有有限的分辨率。这两个根本困难排除了对于任何混沌的真实系统作出长期预报的可能。但从另一方面看，一个被确认为决定论性混沌的系统，在看起来非常复杂的行为中，却蕴藏着秩序，因而进行短期预报是可能的。问题在于：如何确定复杂现象的背后是否存在决定论性混沌的起源？又，如何对一个混沌系统的行为进行短期预报？对于气象或股票市场一类系统，由于不可逾越的复杂性，描写这类系统的完全方程组，即使是存在的，也决无办法知道。或者，即使我们能写出所有相关的方程组，也不可能有足够强大功能的计算机来求解这些方程组。但是从实用的角度考虑，往往只需要对这类系统作一次成功的短期预报。例如，为了在股

-8-票市场上赚钱，炒股者其实只需要能够预测明天或下一周股票的涨跌趋势，而不必知道市场的整个长时间的涨落规律。又例如，如果地球岩石圈的动力学系统被证明具有决定论性的成分，则地震的预测并非完全不可能，而与地震的中长期预报相比较，对某一地区的地震进行短临预报，对于人们的防震更有意义，所以，复杂系统行为的短期预测已经变成混沌的最令人感兴趣的一个应用。混沌的另一个重要应用是混沌的控制。这一应用基于如下事实：有许多不稳定周期轨道嵌入在奇怪吸引子内，我们可以根据需要通过对系统施加一个小扰动的方法使其中之一稳定并将混沌系统驱动到这一稳定周期轨道状态。这一技术已经被成功地应用于各种机械的、电子的、激光的、化学的系统和心脏组织的控制上。自然界中的大多数特殊结构是由大量相同组元自组织集结而成的。通过某种简单的称之为组织的构造法就可以出现自集结过程。两种最简单的构造法是所谓规则性构造法和随机性构造法。采用规则性构造法，所有组元就排列成为周期或准周期方式而构造成例如晶体与合金等等。采用随机性构造法而形成的结构（或非结构）的例子有气体和动物毛发的分布等等。而在这两种极端的构造法之间，则有自相似构造法，这将产生称为分形的自相似结构。在一个分形中，系统的局部与整体相似。分形通常具有分数维数。许多分形还可能是不同分数维的分形的集合，故称为多重分形。分形和多重分形的名词，是上世纪八十年代由曼德勃罗特首先提出的。现在，分形在自然界和数学系统中的广泛存在性已被人们普遍认识。例如：凝聚体和胶体、树木、岩石、山脉、云彩、星系、粗糙的表面和界面、聚合物和股票市场，无不存在分形。而耗散动力系统中的混沌就表现为相空间中具有分形结构的奇怪吸引子。奇怪吸引子本身及其吸引域都可能是分形。混沌与分形之间的这种联系至今尚未被充分理解。分形系统的最典型性质是缺少空间的特征尺度。这一性质可以有三种等价的表达方式：拓朴自相似性，空间的幂函数律，和标度不变性。类似的，系统中不存在时间的特征尺度将导致时间的幂函数律，例如，1/f 噪声。为了解释分形和无特征尺度行为在非平衡系统中的广泛存在性，丹麦人巴克和中国学者汤超等在1987年提出了自组织临界性假设，现在人们知道，自组织临界性假设不仅适用于沙堆，也适用于许多自然系统和社会系统。人们早就注意到河流、树枝、叶脉、和闪电所形成的分枝之间有惊人的相似

-9-性。这些分枝的斑图与在云彩和海藻类群落中所观察到的紧致斑图显然不同。大自然是如何生成这些斑图的？这些不同斑图模式的形成是否存在一种简单的原理或普适的机制？目前还找不到对于这些问题的最终回答，但最近二十年来在这方面的研究已经取得可喜的进展。

混沌理论的成功也开启了复杂性科学的研究之门。在七八十年代，当人们认识了混沌之后，对于从自然系统和社会系统中获得的各种时间序列，莫不用混沌动力学来进行分析，检验其中的决定论性成分，重构其相空间，甚至建立预测模型。混沌理论的成功，打破了人们的一个心理障碍：没有一个复杂系统因为太复杂而不可触摸。人类已经到了直面复杂系统，攻克复杂性难题的时代。复杂性科学所研究的论题跨越非常大的范围，它包括人类语言、生命起源、计算机、演化生物学、经济学、心理学、生态学、免疫学，和自旋玻璃、DNA、蜂群、地震以及各种非平衡系统的自组织等等。目前尚无复杂系统的确切定义，这表明复杂性科学尚处于一个新研究领域的萌芽阶段。尽管已经发现象诸如复杂自适应系统和对称破缺等一般性概念可以用来相当好地描述一大类复杂系统，但目前还缺乏可以描写所有复杂系统的统一理论。然而有两种简单的思想能够解释许多复杂系统的行为。其一是自组织临界性，其二是所谓活跃行走原理。自组织临界性理论断言：许多大的动力学系统存在一种趋势，它会驱动自身到一种没有特征空间尺度和特征时间尺度的临界状态。而活跃行走原理则描述了复杂系统中的单元是如何通过与所共享的位形的相互作用而与其环境和在彼此之间沟通。活跃行走原理已经被成功地应用于诸如介电击穿模式、玻璃中的离子输运和蚂蚁在食物搜寻时的合作等等非常不同的问题的研究。

以上所概要的非线性动力学系统的物理或科学包含有序和无序的相互影响，也涉及简单和复杂的交错。但从数学和处理方法上看，产生所有那些迷人的结果的原因乃是系统的非线性。客观世界本来就是非线性的、复杂的。非线性物理就是一门以非线性系统的普遍规律及客观世界的复杂性本身为研究对象的学科，它在上一世纪八十和九十年代蓬勃发展，也将成为新世纪物理学研究的最前沿。

第三篇：复旦生物化学

复旦大学2000考研专业课试卷生物化学

一.是非题(1/30)

1.天然蛋白质中只含19种L-型氨基酸和无L/D-型之分的甘氨酸达20种氨基酸的残基.()

2.胶原蛋白质由三条左旋螺旋形成的右旋螺旋,其螺旋周期为67nm()3.双链DNA分子中GC含量越高,Tm值就越大()

4.a-螺旋中Glu出现的概率最高,因此poly(Glu)可以形成最稳定的a-螺旋()5.同一种辅酶与酶蛋白之间可由共价和非共价两种不同类型的结合方式()6.在蛋白质的分子进化中二硫键的位置的到了很好的保留()7.DNA双螺旋分子的变性定义为紫外吸收的增加()

8.有机溶剂沉淀蛋白质时,介电常数的增加使离子间的静电作用的减弱而致()9.RNA由于比DNA多了一个羟基,因此就能自我催化发生降解()10.RNA因在核苷上多一个羟基而拥有多彩的二级结构()11.限制性内切酶特制核酸碱基序列专一性水解酶()

12.pH8条件下,蛋白质与SDS充分结合后平均每个氨基酸所带电荷约为0.5个负电荷()

13.蛋白质的水解反应为一级酶反应()

14.蛋白质变性主要由于氢键的破坏这一概念是由Anfinsen提出来的()15.膜蛋白的二级结构均为a-螺旋()

16.糖对于生物体来说所起的作用就是作为能量物质和结构物质()17.天然葡萄糖只能以一种构型存在,因此也只有一种旋光度()18.人类的必须脂肪酸是十六碳的各级不饱和脂肪酸()19.膜的脂质由甘油脂类和鞘脂类两大类脂质所组成()

20.维生素除主要由食物摄取外,人类自身也可以合成一定种类和数量的维生素()21.激素是人体自身分泌的一直存在于人体内的一类调节代谢的微量有机物()22.甲状腺素能够提高BMR的机理是通过促进氧化磷酸化实现的()

23.呼吸作用中的磷氧比(P/O)是指一个电子通过呼吸链传递到氧所产生ATP的个数()

24.人体正常代谢过程中,糖可以转变为脂类,脂类也可以转变为糖()

25.D-氨基酸氧化酶在生物体内的分布很广,可以催化氨基酸的氧化脱氨()26.人体内所有糖分解代谢的中间产物都可以成为糖原异生的前体物质()27.人体HDL的增加对于防止动脉粥样硬化由一定的作用()

28.胆固醇结石是由于胆固醇在胆囊中含量过多而引起的结晶结石()29.哺乳动物可以分解嘌呤碱为尿素排出体外()

30.THFA所携带的一碳单位在核苷酸的生物合成中只发生与全程途径()二.填空题(40分)

1.一个典型的分泌蛋白质的信号肽N端1~3个________和C端一段______________组成

2.糖蛋白中糖恋的主要作用是____________________ 3.DNA的Cot曲线是通过测定____________来作图的

4.肽链中的甲硫氨酸残基被溴化氰作用后肽链就在_____________被切断,甲硫氨酸残基变成__________________ 5.Pribnow box是指______________,真核生物中的对应物为________________

6.在DNA的样品保存液中一般要加入1mM EDTA,作用为___________和___________

7.酶活性测定体系的关键在于____________

8.大肠杆菌基因组DNA共300万对碱基,拉成直线长度为_________cm 9.形成球蛋白的作用力按其重要程度依次为__________,_________,________和__________

10.顺相层析的移动相为________________

11.非竞争性抑制的酶反应中Vmax____________,Km______________ 12.核酸的分子杂交技术是从_____________发展而来的

13.某细胞亚器官的膜厚度为7.5nm,存在于该膜上的蛋白质的穿膜部分至少应该由_________个富疏水氨基酸构成.14.尿素是一种蛋白质变性剂,其主要作用是___________其作用机制为_________________

15.为保护酶的活性,对以巯基为活性基团的酶应添加________________对以Asp为活性基团的应添加_____________

16.单糖的构型只与_________有关,而单糖旋光的方向和程度则由____________所决定

17.葡萄糖C1上的醛基被还原后生成_________,可引起人类的________疾病 18.维生素B6是_______和_______两大类酶的辅酶

19.人体的尿素主要是在__________内形成的,必须有________酶的存在20.分解代谢途径提供给一个细胞的三种主要产品是_________,_________和________

21.光合作用光反应的产物有__________,_____________和_____________

22.异养生物合成作用的还原力是____________,主要由_____________途径提供

23.氨基酸的联合脱氨是由__________和__________催化共同完成的

24.嘌呤核苷酸补救途径生物合成由____________和__________催化实现

三.问答题(30分)

1.简要写出一下人物在生物化学领域的贡献(6分)

1).Banting 2)Tiselius 3)E.Fisch 4)Calvin 5)Sutherland 6)Gilbert

2.从一植物的水抽提物中发现了比较理想的抗病毒活性,现欲确定属哪类生物分子,请运用已经学到的生物化学知识设计一套实验方案,并简明写出理由.(6分)3.从代谢的角度简要分析哪些物质在什么情况下会引起酮血或酮尿? 4.生物体内有哪些循环属于“无效循环”?有什么意义?

5.两条短肽通过二硫键相连,在不进行二硫键拆封的条件下进行Edman法测序,第一个循环得到甘氨酸的信号,第二循环得到胱氨酸和谷氨酸的信号,第三个循环得到亮氨酸苯丙氨酸的信号,用肼法确定了两个氨基酸为组氨酸和脯氨酸;将二硫键拆丰厚测定氨基酸的组成,得到其中的一条为-------[谷氨酸,半胱氨酸,亮氨酸,脯氨酸].并在280nm处有芳香族氨基酸的特征吸收,另一条肽链只有四个氨基酸，请用氨基酸的三字母法写出该短肽的结构(6分)

1998考研专业课试卷生物化学

一.是非题(1.5/27)

1.RNA为单链分子,因此受热后紫外吸收值不会增加.()2.单糖都符合(CH2O)n式()3.蔗糖可以用来浓缩蛋白样品.()

4.促甲状腺素释放激素,生长素抑制激素,内啡肽和激肽都是神经激素()5.DNP的作用是抑制ATP的生长()

6.先天缺乏APRT可导致患者的自毁容貌综合症()

7.蛋白质与SDS充分结合后,不论分子量的大小,在溶液中的电泳速度是一样的()8.DTT为强烈的蛋白质变性剂()

9.利福平为原核RNA聚合酶的抑制剂()

10.任何一个蛋白质的紫外吸收的峰值都在280nm附近()11.限制性内切酶是一种碱基专一性的内切核酸酶()12.Km值由酶和底物的相互关系决定()13.双链DNA在纯水中会自动变性解链()

14.Pseudogene指只有reading frame而没有调控元件()15.分泌型蛋白质的信号肽中必须有碱性氨基酸()16.Pauling提出了蛋白质变性为氢键的破坏所致()17.卡那霉素的作用为抑制DNA聚合酶的活性()18.蛋白质中所有的氨基酸都是L型的.()二填空题(共44分)

1.蛋白质的一级结构决定其三级结构是由美国________用_________的变性和复性实验来证明的

2.DNA的半保留复制机理是由Meselson和Stahl用________和__________的办法,于1958年加以证明的

3.a-螺旋中,形成氢键的环内共有________个原子

4.正常生理条件下,蛋白质肽链上的_________和___________的侧链几乎完全带正电荷,而_______的侧链则部分带正电荷.5.出去蛋白氧品种盐分的方法一般为____________和__________.6.从mRNA翻译到蛋白,需要一套分子转换器,即_________分子,该理论是由______提出来的

7.Pribnow box是指________________________.8.人基因组DNA共有3x10^9个碱基,拉成一条直线长度为_______________cm

9.双链DNA受热后260nm处的紫外吸收值增大,最多可以增加到_______倍,此现象称为____

10.酶动力学实验中Vmax由__________决定

11.酶一共可以分成___类,其中____________不需要富足因子或ATP分子的帮助

12.胰凝乳蛋白酶在_____,______和_______的羧基端切断肽链

13.糖的旋光性是由其结构中的_________所决定的,而糖有无还原性是由其结构中的_______所决定的 14.EMP途径得以进行必须解决________问题,生物可通过__________和_________来解决这一问题

15.胞液中的一分子磷酸二羟丙酮经有氧分解最多可产生_________个ATP分子 16.构成脂肪的脂肪酸中常见的必须脂肪酸有___________,___________和___________

17.类固醇化合物都具有________母核结构,生物体内的类固醇化合物主要包括________及其酯,__________,_________及__________等

18.参与转移和递氢的维生素有________,________,_________及_________,参与转酰基的维生素是_________和__________,转移和利用一碳单位的维生素是_______和_________.19.I型糖尿病是由于________代谢障碍引起的病变,患者先天缺乏__________.20.人体嘌呤碱的分解产物是,过量产生会引起人类的_______,_______对______发生作用而治疗者一疾病.21.胰岛素分泌的激素有______和_______;对糖的作用前者表现为________,后者表现为________ 二.综合题(共29分)

1.生物体如何弥补由于TCA用于合成代谢造成的C4缺乏?(8分)2.核酸代谢的研究有那些可用于抗癌药物的设计上?(8分)

3.已知DNA的260/280值为1.8,RNA的260/280为2.0.今有一不含蛋白等杂质的核酸纯品,其260/280值为1.9,是问一克该样品中RNA和DNA各含多少?(注:1OD260的DNA为53微克,1OD260的RNA为40微克)(8分)

4.现有五肽,在280nm处有吸收峰,中性溶液中朝阴极方向泳动;用FDNB测得与之反应的氨基酸为Pro;carboxy-peptidase进行处理,的质地一个游离出来的氨基酸为Leu;用胰凝乳蛋白酶处理得到两个片段,分别为两肽和三肽,其中三肽在280nm处有吸收峰;用CNBr处理也得到两个片段,分别为两肽和三肽;用胰蛋白酶处理后游离了一个氨基酸;组成分析结果表明,五肽中不含Arg.试定该短肽的氨基酸序列.(5分)

复旦大学2003年考研专业课试卷生物化学

一、名词解释

1、PNO等电点

2、KM

3、酶的竞争性抑制剂

4、糖酵解

5、巴斯德效应

6、SOD

7、载脂旦白

8、R-谷氨酰基循环

9、逆转录

10、基因工程

11、内含子

12、顺式作用元件

13、NF-KB

14、抑癌基因

15、PCR

二、问答题

1、请写出三羧酸循环反应过程，包括反应物，产物及总反应。

2、脂肪酸B-氧化过程及乙酰COA的作用

3、PNO结构与功能的关系，并以此说明酶的变构效应的结构基础

4、写出DNA复制的酶及基本过程

5、原核生物基因表达调控的主要方式

6、度举例说明受体型酪氨酸蛋白激酶途径

复旦大学2001年考研专业课试卷生物化学专业基础（原上海

医科大学）

一，名词解释（40分）1.DNA与CDNA 2.亮AA拉链 3.限制性内切酶 4.巴斯德效应 5.肽单元 6.Ribozyme 7.酮体

8.结合型胆酸

9.内含子与外显子 10.氧化磷酸化 二，问题（60分）

1.胰岛素降低血糖的机现 2.血氨的来源及去路

3.试述真核生物的RNA前体的加工

4.举例说明大肠杆菌可诱导操纵子如何运作？ 5.什么是遗传密码？有什么特点？

复旦大学2001年考研专业课试卷生物化学专业

一、名词解释

1、domain

2、基因家族

3、motif

4、PCR

5、Ca-gene

6、别构酶

7、ATP合成酶

8、波尔效应

9、LCAT

10、第二信使

11、基因工程

12、外显子

13、逆转录

14、DNA限制性内切酶

二、问答题

1、用基因转位解释抗体产生的多样性。

2、核蛋白循环及产生PRO的定位

3、酶的活性调节

4、肾上腺素通过信号传导途径促进糖原分解的过程。

5、试述HDL与动脉粥样硬化的关系。6、5-ACCUUAUGGUAG能否作起始密码，为什么？

7、用于基因无性繁殖质粒载体至少需要具备哪些条件?

第四篇：复旦投毒案

采访感受

针对这次复旦投毒案，我们采访了若干同学和老师。从他们对事件的看法到对大学生目前状况的分析，我发现当代大学生的现状不容乐观。

作为一名大学生，我认为仅仅是为了一些生活琐事就将朝夕相处的同学杀害、这样的行为真是难以理解。但这是林某的性格乖戾、以及缺少同学、老师、家长心理层面关心的结果。这件事更让大学生心理素质得到了重视。

目前我是一名大三的学生，反观自身、发现大学生虽然被成为“生活在象牙塔”，但是承担的压力也是来源于四面八方。大三了，同学们都在制定自己的人生目标：读研、出国、就业。这些话题在同学讨论中此起彼伏，每一条道路都是一条艰难的道路，还有来自同学间的压力，其实大学生就如中学生需要给予心理指导一样，大学生也需要成熟的人来指导、排解这些压力。倘若这个环节被大学教育直接忽略的话，这种的惨剧就可能会一再发生。

这次事件的始作俑者林某，外人都认为其虽然不善交际、但并不至于做出杀人这样的事。后来经过调查，发现林某不但不善与人交际、平时也是很记仇的人，不愿发泄自己的不快，可见正是这些问题的积攒导致了这一悲剧的发生。大学生应该学会合理排解自己的心理问题，寻求合理的解决途径，并不是选择沉默甚至自杀、杀人这样极端的方式。

对比之下，再看这次的受害者黄洋。其实我认为这是一名品学兼优的学生。直博只是体现他优秀的一方面。黄洋参与各种课外实践活动、以及社团、比赛。他善于组织规划、经常鼓励刚入社的学弟学妹，教会他们各种知识、并且他在喝了有毒的水后还细心的将饮水机擦拭，提醒其他同学不要用饮水机就，这些行为都证明了他不仅自身优秀、也用自己的优秀感染着其他人。我认为，一名合格的大学生正应如此。品德的高贵远比成绩要重要的多。

这次事件沉痛且值得反思。大学生在大学期间、除了知识，更应该收获什么？学校和社会究竟要如何在这段宝贵的大学时间塑造一名合格的社会青年？我认为，大学中，老师和学生的联系应该不仅仅停留在课堂上，课后各个班的辅导员应该多多关心学生的生活。从各个方面了解学生，及时发现学生的困惑，或者与同学建立起友好的师生关系，在学生有了困惑和困难时想到的是向老师咨询而不是压抑自己或者报复同学。

从某种意义来说，犯案大学生对生命如此冷漠，更多与家庭和学校的教育脱不了干系，尊重生命敬畏生命这一课尤其需补上，而且该案所引发的反思不能仅仅止于教育层面

第五篇：大学物理论文

大学物理论文

班级： 学号： 姓名：

摘要:日常生活中，大量的物理现象都存在我们的周围，我们也时时刻刻都在不自觉运用物理知识，所以说，物理学与我们的生活紧密联系。物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。在学习物理学后，可以给很多自然现象一个解释和总结。物理的学习和应用很是值得一谈。

关键词：物理学，联系，感悟 正文：

物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。物理伴随我从初中到大学，使我对物理学的了解更加深入。物理学使我对大自然中很多现象有了新的认知，使我的视野扩大，思维提升。

一、大学物理和高中物理的区别和联系：

大学物理和高中物理之间区别明显易见。从内容上看，中学物理的内容虽然包括了力学，热学，电磁学，光学和波五大部分的基础知识，所用到数学工具也并不多，学习的难度较小。而大学物理的内容虽然也是这些内容，但知识在深度和广度上都有很大加深，同时，大学物理也引入里高等数学的知识，大量的使用微积分的数学工具。从研究的问题来看，例如，中学研究的力是恒力，运动是匀速等，而大学物理研究的是变力和变速等，这主要是由于数学知识的限制。另外，大学物理与某些专业的实际问题息息相关，更注重公式的推导和证明。尽管中学物理与大学物理的区别很多，但这两者也有着一定的联系，两者的联系之处就物理的思想。不管是中学物理还是大学物理，所学习得物理思想是一致，比如说，牛顿三定律，电磁理论，守恒定律与对称性，功能转化等这些思想是没有改变的。

总之，大学物理是中学物理的深入。

二、通过学习大学物理，有什么收获或启示: 大学物理的学习即将结束了，在这一年的学习中感触颇多。首先，大学物理使我对物理的认知提升了一个层次，大学物理帮我们解决中学物理很多不能解决的问题，这就是一个值得很欣慰的收获。其次，大学物理还融入高等数学的知识，因此，在学习物理知识的同时，也可以运用一下高等数学的知识，更是一件两全其美的事情。

通过对物理学的学习，能解释了自然界很多现象以及生活中很多物体的工作原理。因此，物理学与我们的生活是不可分割，物理知识是我们必须得掌握一项技能以及掌握物理的思考问题的方法。

三、哪些物理内容与以后的专业学习联系更紧密？

我学习的专业是机械设计制造及自动化，在这个专业的学习中力学是永远不可避免。再强调力学重要性也不为过，其中包括：质点运动学、牛顿定律、动量守恒定律和能量守恒定律、刚体的转动。我们学习的《理论力学》，《流体力学》，《热力学基础》和《气体动理论》等都离不开物理学中的力学。另外，物理学中机械波和振动与机械专业的学习也是紧密联系的。所以，物理学对我的专业尤其重要，要很好的掌握物理学的知识。要学会把物理学知识和专业知识融汇到一起。可见，物理是专业知识学习的一项必备工具，物理学对专业学习是不可缺少的。

四、你觉得大学物理应该学什么？怎样学？

学好大学物理首先必须要有良好的自主学习的态度，学会自己独立思考。大学物理会对每个定律、定理和重点公式进行详细推导，并且要求同学们能具体掌握其物理思想和解决问题的方法，那么，我们就要熟练掌握推导过程，更重要的是掌握推导过程中的思想。

另外，学好大学物理还要具备一项技能-----掌握基本的高等数学知识和理解重要的物理概念。大学物理的学习过程中，高等数学是一门必备的工具，所以，我们必须熟练掌握相关高数知识并且学会运用。

掌握物理学解决问题的基本思路和物理学的基本概念和规律。更重要的是学会把物理知识和规律运用到实际问题中来解决问题。因此，在求解问题之前必须对所研究的物理问题建立一个清晰的模型和了解问题的实质，分析出问题所涉及的物理知识，从而明确解题的思路和方法。只有这样，才能在解完题之后留下一些值得回味的东西，体会到物理问题所蕴含的奥妙和涵义，真正掌握物理学的思想方法。

物理学与我们的生活有着紧密的联系。我们这五彩缤纷世界是不可缺少物理知识，如果没有了物理知识，世界前进的步伐将会被大大停滞。物理学的基本理论和实验方法已经越来越广泛地应用于其他学科，极大地推动了科学技术的创新与革命，极大地促进了社会的发展和人类文明的进步。

参考文献：

1.《物理学》作者：马文蔚

高等教育出版社 2.《物理教学论》作者：袁海泉..高等理科教育出版社