数据库原理及应用第7章课后习题答案

数据库原理及应用第7章课后习题答案（精选4篇）

数据库原理及应用第7章课后习题答案 第1篇

习题7

1、试述事务的概念及事务的四个特性。

事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作是一个完整的工作单元，一个事务内的所有语句被作为一个整体，这些操作要么全做，要么全不做。事务是数据库环境的中的逻辑单元，相当于操作系统中的进程。

为了保证数据库中数据的正确性，一个事务具有四个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持续性（Durability）。这四个特性简称ACID特性。

2、试述事务的状态及转换。

3、在数据库中为什么要并发控制？并发控制能保证事务的哪些特性？

数据库的一个明显的特点是多个用户共享数据库资源，尤其是多用户可以同时存取相同的数据。在这样的系统中，在同一时刻并发运行的事务数可达数百个。若对事务的并发操作不加以控制，就会造成数据存、取的错误，破坏了数据的一致性和完整性。

并发控制可以防止数据不一致性出现。

4、并发操作可能会产生哪几类数据不一致？用什么方法可以避免不一致性的情况？

并发操作带来的数据不一致性分为四种情况：丢失数修改、读“脏”数据、不可重复读和产生“幽灵”数据。

在数据库环境下，进行并发控制的主要技术有封锁(Locking)、时间戳(Timestamp)和乐观控制法。商用的DBMS一般都采用封锁方法。

5、什么是封锁？基本的封锁类型有哪些？试述它们的含义。

封锁机制，即加锁（Locking），是一种并发控制机制，是用来调整对共享目标的并行存取的技术。事务通过向封锁管理程序的系统组成部分发出请求而对事务加锁。

基本封锁类型有两种：共享锁（Share Locks，简记为S锁或读锁）和排它锁（Exclusive Locks，简记为X锁或写锁）。

6、如何用封锁机制保证数据的一致性？

在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，还需要约定一些规则，这些规则为封锁协议或加锁协议（Locking Protocol）。对封锁方式加不同的规则，就形成了各种不同级别的封锁协议。不同级别的封锁协议所能达到的一致性级别是不同的。

7、什么样的并发调度是正确的调度？

可串行性(Serializability)是并发事务正确调度的准则。按照这个准则规定，一个给定的并发调度，当且仅当它是可串行化的，才认为是正确调度。

8、理解并解释下列术语的含义：

封锁、活锁、死锁、排他锁、共享锁、可串行化的调度、两段锁协议。

1）加锁就是事务T在对某个数据对象（例如表、记录等）操作之前，先向系统发出请求，封锁其要使用的数据。加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其它的事务不能更新此数据对象。

2）活锁：如果事务T1封锁了数据R，事务T2又请求封锁R，于是T2等待。T3也请求封锁R，当T1释放了R上的封锁之后系统首先批准了T3的请求，T2仍然等待。然后T4又请求封锁R，当T3释放了R上的封锁之后系统又批准了T4的请求……，T2有可能永远等待，这就是活锁。

3）死锁：如果事务T1封锁了数据R1，T2封锁了数据R2，然后T1又请求封锁R2，因T2已封锁了R2，于是T1等待T2释放R2上的锁，接着T2又申请封锁R1，因T1已封锁了R1，T2也只能等待T1释放R1上的锁。这样T1在等待T2，而T2又在等待T1，T1和T2两个事务永远不能结束，形成死锁。4）共享锁：

若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A，但不能修改A。其它事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这就保证其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。5）排他锁：

若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，但不允许其它事务再对A加任何类型的锁和进行任何操作，直到T释放A上的锁。这就保证其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。6）多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按某一次序串行地执行这些事务时的结果相同，称这种调度策略为可串行化(Serializable)调度。

7）所谓两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。具体内容如下： ①在对任何数据进行读、写操作之前，事务首先要获得对该数据的封锁；

②在释放一个封锁之后，事务不再申请和获得任何其他封锁。

9、数据库中为什么要有恢复子系统？它的功能是什么？

系统故障会丢失这些事务对数据的修改，使数据库处于不一致状态。

恢复子系统在系统重启时，撤销所有未完成的事务，并重做已经提交的事务，以保证将数据库真正恢复到一致状态。

10、数据库运行过程中可能产生的故障有几类？哪些故障影响事务的正常执行？哪些

故障破坏数据库数据？ 1）事务内部的故障

事务内部的故障有的是可以通过事务程序本身发现的，有的是非预期的，不能由事务程序处理的。

事务故障意味着事务没有达到预期的终点，因此，数据库可能处于不正确的状态。恢复程序要在不影响其他事务运行的情况下，强行回滚该事务，即撤销该事务已经作出的任何对数据库的修改，使得该事务好像根本没有启动一样。这类恢复操作称为事务撤销（UNDO）。

2）系统故障

系统故障又称为软故障，是指造成系统停止运转，要使得系统重新启动的故障。例如，硬件错误（如CPU故障）、操作系统故障、DBMS代码错误、系统断电等都是系统故障。这样的故障会影响正在运行的所有事务，但不破坏数据库。

3）其他故障

介质故障或由计算机病毒引起的故障或破坏可归为其他故障。

介质故障常称为硬故障，指外存故障，如磁盘损坏、磁头碰撞等。这类故障会对数据库造成破坏，并影响正在操作数据库的所有事务。这类故障发生的可能性小得多，但破坏性最大。

各种故障对数据库的影响有两种可能性：一是数据库本身被破坏；二是数据库没有被破坏，但数据可能不正确，这是由于事务的运行被非正常终止造成的。

11、数据库恢复技术有哪些？

1）利用备份技术 2）利用事务日志 3）利用镜像技术

12、什么是数据库的备份？

数据备份是指定期或不定期地对数据库数据进行复制，可以将数据复制到本地机器上，也可以复制到其他机器上，也称为数据转储。

13、什么是日志文件？为什么要设日志文件？

日志文件(log)是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。具体的作用是：

a)事务故障恢复和系统故障恢复必须用日志文件。b)在动态备份方式中必须建立日志文件，后备副本和日志文件结合起来才能有效地恢复数据库。

14、登记日志文件时为什么必须先写日志文件，后写数据库？

如果先写了数据库修改，而在日志文件中没有登记下这个修改，则以后就无法恢复这个修改了。如果先写日志，但没有修改数据库，按日志文件恢复时只不过是多执行一次不必要的UNDO操作，并不会影响数据库的正确性。所以为了安全，一定要先写日志文件，即首先把日志记录写到日志文件中，然后写数据库的修改，这就是“先写日志文件”的原则。

15、什么是数据库镜像？它有什么用途？

所谓镜像就是在不同的设备上同时存有两份数据库，把一个设备称为主设备，另一个称为镜像设备。主设备和镜像设备互为镜像关系，每当主数据库更新时，DBMS自动把整个数据库或其中的关键数据复制到另一个镜像设备上。保证镜像数据与主数据库的一致。

这样，一旦出现介质故障，可由镜像磁盘继续提供使用，同时DBMS自动利用镜像磁盘数据进行数据库的恢复，不需要关闭系统和重装数据库副本。

由于数据库镜像是通过复制数据实现的，频繁地复制数据自然会降低系统运行效率，因此在实际应用中用户往往只选择对关键数据和日志文件镜像，而不是对整个数据库进行镜像。

数据库原理及应用第7章课后习题答案 第2篇

7—1等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件是什么?

7—2在什么情况下机械才会作周期性速度波动?速度波动有何危害?如何调节? 答: 当作用在机械上的驱动力（力矩)周期性变化时，机械的速度会周期性波动。机械的速度波动不仅影响机械的工作质量，而且会影响机械的效率和寿命。调节周期性速度波动的方法是在机械中安装一个具有很大转动惯量的飞轮。

7—3飞轮为什么可以调速?能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么? 答： 飞轮可以凋速的原因是飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化．就需要较大的能量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小上升，即可将多余的能量吸收储存起来；而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢．飞轮又可将其储存的能量释放，以弥补能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。

非周期性速度波动的原因是作用在机械上的驱动力(力矩)和阻力(力矩)的变化是非周期性的。当长时问内驱动力(力矩)和阻力(力矩)做功不相等，机械就会越转越快或越转越慢．而安装飞轮并不能改变驱动力(力矩)或阻力(力矩)的大小也就不能改变驱动功与阻力功不相等的状况，起不到调速的作用，所以不能利用飞轮来调节非周期陛速度波动。

7—4为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用? 解： 因为安装飞轮后，飞轮起到一个能量储存器的作用，它可以用动能的形式把能量储存或释放出来。对于锻压机械来说，在一个工作周期中，工作时间很短．而峰值载荷很大。安装飞轮后．可以利用飞轮在机械非工作时间所储存能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，达到节能的目的，因此可以说安装飞轮能起到节能的作用。

27—5由式JF=△Wmax／(ωm [δ])，你能总结出哪些重要结论(希望能作较全面的分析)? 答：①当△Wmax与ωm一定时，若[δ]下降，则JF增加。所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。

②由于JF不可能为无穷大，若△Wmax≠0，则[δ]不可能为零，即安装飞轮后机械的速度仍有波动，只是幅度有所减小而已。

③当△Wmax与[δ]一定时，JF与ωm的平方值成反比，故为减小JF，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。当然，在实际设计中还必须考虑安装飞轮轴的刚性和结构上的可能性等因素。

7—6造成机械振动的原因主要有哪些?常采用什么措施加以控制?

7—7图示为一机床工作台的传动系统。设已知各齿轮的齿数，齿轮3的分度圆半径r3，各齿轮的转动惯量J1、，J2、，J2’、J3，齿轮1直接装在电动机轴上，故J1中包含了电动机转子的转动惯量；工作台和被加工零件的重量之和为G。当取齿轮1为等效构件时，试求该机械系统的等效转动惯量Je。

解：根据等效转动惯量的等效原则．有 2则 Je121212J11211G1222(JJ)Jv22`233222g)(2`JeJ1J(J2J212)J23(312)Gv

g(12)

2JeJ1

17-8图示为DC伺服电机驱动的立铣数控工作台，已知工作台及工件的质量为m4=355 kg,滚珠丝杠的导程d=6 mm，转动惯量J3=1.2×10-3kg.m。，齿轮1、2的转动惯量分别为J1=732 ×

z1J(JJ)(22`2z2zz2G)J3(12`)z2z3gz1z2`2r()3z2z3 10-6kg.m2，J2=768×10-6kg.m2。在选择伺服电机时，伺服电机允许的负载转动惯量必须大于折算到电动机轴上的负载等效转动惯量，试求图示系统折算到电动机轴上的等效转动惯量。

解：根据等效转动惯量的等效原则．有 2Je1212J12121(JJ)232221mv

244JeJ1121J(J2J3)(21z1)m4(2v则: J11)2)22z2z2

=732×10-6+(768+l 200)l×10-6×(25/45)2+355×(6×10-3)2×(25/45)2

=5.284×l0kg.m

7—9已知某机械稳定运转时主轴的角速度ωs=100 rad／s，机械的等效转动惯量Je=0.5 2kg.m，制动器的最大制动力矩Mr=20 N.m(制动器与机械主轴直接相连，并取主轴为等效构件)。要求制动时间不超过3s，试检验该制动器是否能满足工作要求。

解

因此机械系统的等效转动惯量．F：及等效力矩Al。均为常数，故可利用力矩 形式的机械运动方程式： Me=Jedω/dt

其中：Me=-Mr=-20 N.m，Je=0.5 kg.m2

dt=[Je/(-Mr)]dω=[0.5/（-20）]dω=-0.025dω 因此

t=-0.025(ω-ωs)=0.025ωs=2.5s 由于t=2.5s< 3s，所以该制动器满足工作要求。

7一10设有一由电动机驱动的机械系统，以主轴为等效构件时，作用于其上的等效驱动力矩Med=10 000—100ω(N.m)，等效阻抗力矩Mer=8 000 N.m，等效转动惯量Je=8 kg.m2，主轴的初始角速度ω0=100rad／s。试确定运转过程中角速度ω与角加速度α随时间的变化关系。

解

由于机械系统的等效转动惯量为常数，等效力矩为速度的函数，故可利用力矩形式的机械运动方程式

Me(ω)=Med(ω)-Mer(ω)=Jedω/dt 即10000-100ω-8000=8dω/dt

J(J2J3)()m4l(2z

1对式①积分得

t810081002dt8100d2000

(1)d(1002000)(1002000)100[ln(1002000)ln(1001002000)]2

5将式(2)改写为

一l2.5t= In(100ω一2000)一ln8 000 解得

ω=20+80e-12.5t [ln(1002000)ln8000]

(2)上式对t求导得

α= dω/dt=-100e-12.5t

7—11在图示的刨床机构中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为P1=367.7 w和p2=3 677 w，曲柄的平均转速n=100 r／min，空程曲柄的转角为φ1=120º。当机构的运转不均匀系数δ=0.05时，试确定电动机所需的平均功率，并分别计算在以下两种情况中的飞轮转动惯量JF(略去各构件的重量和转动惯量).1)飞轮装在曲柄轴上；

2)飞轮装在电动机轴上，电动机的额定转速nn=I 440 r／min。电动机通过减速器驱动曲柄，为简化计算，减速器的转动惯量忽略不计。

解

(1)确定电动机的平均功率。作功率循环图如下图所示。

根据在一个运动循环内．驱动功与阻抗功应相等，可得

PT=P1t1+P2t2

P=(P1t1+P2t2)/T=(P1φ1+P2φ2)/(φ1+φ2)=(367.7/3+3 677×2/3)=2 573.9 w(2)由图知最大盈亏功为：、△Wmax=(P-P1)t1=(P-P1)(60φ1)/(2πn)=(2573.9-367.7)×60×(1/3)×(1/100)=441.24N.m 1）当飞轮装在曲柄轴上时飞轮的转动惯量为

900Wmax900441.242JF80.473kg.m2222n[]1000.0

52）飞轮装在电机轴上时，飞轮的转动惯量为

222JF`=JF(n/nn)=80.473×(100/1440)=0.388kg.m

7-12 某内燃机的曲柄输出力矩Md随曲柄转角的变化曲线如图所 示，其运动周期T,曲柄的平均转速nm620r/min。当用该内燃机驱动 一阻抗力为常数的机械时，如果要求其运转不均匀系数=0.01。试求 1)曲轴最大转速nmax和相应的曲柄转角位置max；

2)装在曲轴上的飞轮转动惯量JF（不计其余构件的转动惯量）。

解:(1)确定阻抗力矩, 因一个运动循环内驱动功应等于阻抗功．所以有

MrφT=AOABC=200×（1/2）×(π/6+π)解得

Mr=(1/π)×200×(1/2)×(π/6+π)=l 16.6 7 N.m

(2)求曲轴最大转速nmax，和相应的曲柄转角位置φmax：

作其系统的能量指示图(见图(b))．由图可知在c处机构出现能量最大值．即φ=φ时，n=nmax。故 Φmax=20º+30º+130º×(200-116.7)/200=104.16º

此时nmax=(1+δ/2)nm=(1+0.01/2)×620=623.1r/min

c（3)求装在曲轴上的飞轮转动惯量J，：

WmaxAbABc200116.6726***0Wmax90067.2621.596kg.m2222n[]6200.01 （20200116.67130200116.6720067.26N.m

故：7—13图示为两同轴线的轴1和2以摩擦离合器相连。轴1和飞轮的总质量为100 kg，回转半径ρ=450 mm；轴2和转子的总质量为250 kg，回转半径ρ=625 mm。在离合器接合前，轴1的转速为n，=100 r／min，而轴2以n：=20 groin的转速与轴1同向转动。在离合器接合后3 s，两轴即达到相同的速度。设在离合器接合过程中，无外加驱动力矩和阻抗力矩。试求：

1)两轴接合后的公共角速度;2)在离合器结合过程中，离合器所传递的转矩的大小。JF

解

设离合器结合过程中所传递的摩擦力矩为Mf．两轴结合后的公共角

速度为ω。根锯力矩形式的机械运动方程。对于轴l和轴2，分别有：

1d

0MfJ1dtJ1（1）

Mf0J2d2dtJ223

（2）

J1J2由式（1）（2）得：

22式中

J1=m1ρJ2=m2ρ2

ω1=2πn1/60=πn1/30, ω2=2πn2/60=πn2/30 从而

J11J2230m11n1m22n2m11m222222301000.451000.625201000.451000.62522223.533rad/s由（1）得: Mf

3.533)46.838N.m3330330

7—14图示为一转盘驱动装置。1为电动机，额定功率为Pn=0.55 kW，额定转速为nn=1 390．r／min，转动惯量J1=0.018 kg.m2;2为减速器，其减速比i2=35, 3、4为齿轮传动，z3=20，z4=52；减速器和齿轮传动折算到电动机轴上的等效转动惯量J2e=0.015 kg.rn2；转盘5的转动惯量J5=144kg.m，作用在转盘上的阻力矩为Mr5=80 N.m；传动装置及电动机折算到电动机轴上的阻力矩为Mr1=0.3 N.m。该装置欲采用点动(每次通电时间约0.15 s)作步进调整，问每次点动转盘5约转过多少度? 提示：电动机额定转矩Mn=9 550Pn／nn，电动机的起动转矩Md≈2Mn，并近似当作常数。J11m112(n1)1000.452(100

解

取电机轴作为等效构件，则系统的等效转动惯量为

52Je1J1JJ(5e2)0.0181

点动过程中，系统的运行分为两个阶段：第一阶段为通电启动阶段，第二阶段为断电停车阶段。

第一阶段的等效力矩为

Me11MdMr1Mr5(295500.5520120.015144(5235)kg0m.05042.51)29550201PnnnMr1Mr5(z3z41i2)13905235

由于在此阶段系统的等效力矩和等效转动惯量均为常数，所以在此阶段电机轴的角速度和转过的角度为

ω11=ω10+α1t1

2φ11=φ10+ω10t1+(1/2)α1t1

式中: φ10=0, ω10=0, ． t1=0.15, a1=Me11/Je1 所以

0.380()6.378N.m11

Me11Je1t16.3780.05040.1518.982rad/s

11

第二阶段的等效力矩为 1Me1126.3782t10.50.151.424rad2Je10.0504

1z4i25235

由于在此阶段系统的等效力矩和等效转动惯量均为常数，所以在此阶段电机轴的角速度和转过的角度为：

ω12=ω11+α2t2

2φ12=φ11+ω11t2+(1/2)α2t2 式中: ω12=0, α2=Me12/Je1 所以

t2Me12Mr1Mr5(5)Mr1Mr5(z31)0.380(201)1.179N.m11211Je1Me218.9820.05041.1790.811s

121111t2每次点动后．电机转过的角度为

φ1=φ12+φ11=1.424+9.125=10.549rad 而转盘5转过的角度为：

1Me1221.1792t21.142418.9820.8110.50.8119.125rad2Je10.0504

数据库原理及应用第7章课后习题答案 第3篇

第七章 铸铁

1、铸铁与碳钢相比，在成分、组织和性能上有什么区别？

（1）白口铸铁：含碳量约2.5%,硅在1%以下白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料

（2）灰口铸铁；含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。（3）钢的成分要复杂的多，而且性能也是各不相同 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等，而且钢还根据品质分类为①普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）② 优质钢（P、S均≤0.035%）③ 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）按照化学成分又分 ①碳素钢：.低碳钢（C≤0.25%）.中碳钢（C≤0.25~0.60%）.高碳钢（C≤0.60%）。②合金钢：低合金钢（合金元素总含量≤5%）.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

2、C、Si、Mn、P、S元素对铸铁石墨化有什么影响？为什么三低（C、Si、Mn低）一高（S高）的铸铁易出现白口？

（1）合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，顺序为：

Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb为中性元素，向左促进程度加强，向右阻碍程度加强。C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，为综合考虑它们的影响，引入碳当量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶点。S是强烈阻碍石墨化元素，降低铸铁的铸造和力学性能，控制其含量。（2）铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊 接过程中易产生白口组织和裂纹。

白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷速快，在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织。

3、铸铁壁厚对石墨化有什么影响？冷速越快，不利于铸铁的石墨化，这主要取决于浇注温度、铸型材料的导热能力及铸件壁厚等因素。冷速过快，第二阶段石墨化难以充分进行。

4、石墨形态是铸铁性能特点的主要矛盾因素，试分别比较说明石墨形态对灰铸铁和球墨铸铁力学性能及热处理工艺的影响。墨的数量、大小和分布对铸铁的性能有显著影响。如片状石墨，数量越多对基体的削弱作用和应力集中程度越大。

石墨形状影响铸铁性能：片状、团絮状、球状。对于灰铸铁，热处理仅能改变基体组织，改变不了石墨形态，热处理不能明显改善灰铸铁的力学性能。

球墨铸铁是石墨呈球体的灰铸铁，简称球铁。由于球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体的割裂作用大为减少，球铁比灰铸铁及可锻铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性。

5、球墨铸铁的性能特点及用途是什么？

球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等.。

珠光体型球墨铸铁——柴油机的曲轴、连杆、齿轮；机床主轴、蜗轮、蜗杆；轧钢机的轧辊；水压机的工作缸、缸套、活塞等。铁素体型球墨铸铁——受压阀门、机器底座、汽车后桥壳等。

6、和刚相比，球墨铸铁的热处理原理有什么异同？

球墨铸铁的热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。

7、HT200、HT350、KTH300-06、QT400、QT600各是什么铸铁？数字代表什么意义？各具有什么样的基体和石墨形态？说明他们的力学性能特点及用途。

（1）灰铸铁常用型号为HT100/HT150/HT200/HT250/HT300/HT350

球墨铸铁常用型号为QT400-18/QT400-15/QT450-10/QT500-7/QT600-3/QT700-2/QT800-2/QT900-2 黑心可锻铸铁常用牌号为KTH300-06/KTH350-10/KTZ450-06/KTZ550-04/KTZ650-02/KTZ700-02,其中KTH300-06适用于气密性零件,KTH380-08适用于水暖件，KTH350-10适用于阀门、汽车底盘。

（2）牌号中代号后面只有一组数字时，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。抗拉强度随壁厚而变化，壁厚越大抗拉强度越小。3）①灰口铸铁：灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。灰铸铁价格便宜，应用广泛，其产量约占铸铁总产量的80%以上。1.牌号：常用的牌号为HT100、HT150、HT200、……、HT350

2.组织

灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。灰铸铁的显微组织如下图所示。为提高灰铸铁的性能，常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨，常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。3.热处理

热处理只能改变铸铁的基体组织，但不能改变石墨的形态和分布。由于石墨片对基体的连续性的破坏严重，产生应力集中大，因而热处理对灰铸铁的强化效果不大，其基体强度利用率只有30%-50%。灰铸铁常用的热处理有：消除内应力退火、消除白口组织退火和表面淬火。

4.用途

灰铸铁主要用于制造承受压力和振动的零部件，如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体等。

②球墨铸铁：球墨铸铁是指石墨呈球形的灰口铸铁，是由液态铁水经石墨化后得到的。与灰铸铁相比，它的碳当量较高，一般为过共晶成分，这有利于石墨球化。

1.牌号：QT400-

17、QT420-

10、QT500-05、QT600-02、QT700-02、QT800-02、QT1200-01

2.组织

球墨铸铁是由基体+球状石墨组成，铸态下的基体组织有铁素体、铁素体加珠光体和珠光体3种。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。加入到铁水中能使石墨结晶成球形的物质称为球化剂，常用的球化剂为镁、稀土和稀土镁。镁是阻碍石墨化的元素，为了避免白口，并使石墨细小且分布均匀，在球化处理的同时还必须进行孕育处理，常用的孕育剂为硅铁和硅钙合金。3.性能

由于球状石墨圆整程度高，对基体的割裂作用和产生的应力集中更小，基体强度利用率可达70%-90%。接近于碳钢，塑性和韧性比灰铸铁和可锻铸铁都高。4.热处理

由于球状石墨危害程度小，因而可以对球墨铸铁进行各种热处理强化。球墨铸铁的热处理主要有退火、正火、淬火加回火、等温淬火等。5.用途

球墨铸铁在汽车、机车、机床、矿山机械、动力机械、工程机械、冶金机械、机械工具、管道等方面得到广泛应用，可代替部分碳钢制造受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求高的零件。

③可锻铸铁：可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火后获得的，其石墨呈团絮状。可锻铸铁中要求碳、硅含量不能太高，以保证浇注后获得白口组织，但又不能太低，否则将延长石墨化退火周期。1.牌号：KTH KTB KTZ分别表示黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号

2.组织

可锻铸铁的组织与第二阶段石墨化退火的程度有关。当第一阶段石墨化充分进行后（组织为奥氏体+团絮状石墨），在共析温度附近长时间保温，使第二阶段石墨化也充分进行，则得到铁素体+团絮状石墨组织，由于表层脱碳而使心部的石墨多于表层，断口心部呈灰黑色，表层呈灰白色，故称为黑心可锻铸铁。若通过共析转变区时，冷却较快，第二阶段石墨化未能进行，使奥氏体转变为珠光体，得到珠光体+团絮状石墨的组织，称为珠光体可锻铸铁。3.性能

由于可锻铸铁中的团絮状石墨对基体的割裂程度及引起的应力集中比灰铸铁要小，因而其强度、塑性和韧性均比灰铸铁高，接近于铸钢，但不能锻造，其强度利用率达到基体的40%-70%。4.用途

可锻铸铁常用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等。这些零件如用铸钢制造则铸造性能差，用灰铸铁则韧性等性能达不到要求。

8、如何理解铸铁在一般的热处理过程中，石墨参与相变，但是热处理并不能改变石墨的形态和分布。

铸铁的热处理目的在于两方面：一是改变基体组织，改善铸铁性能，二是消除铸件应力。值得注意的是：铸件的热处理不能改变铸件原来的石墨形态及分布，即原来是片状或球状的石墨热处理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布状况不会变化。

铸铁件热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态及分布，机械性能的变化是基体组织的变化所致。普通灰口铸铁(包括孕育铸铁)石墨片对机械性能(强度、延性)影响很大，灰口铸铁经热处理改善机械性能不显着。还需要注意的是铸铁的导热性较钢差，石墨的存在导致缺口敏感性较钢高，因此铸铁热处理中冷却速度(尤其淬火)要严格控制。

9、某厂生产球墨铸铁曲拐。经浇注后，表面常出现“白口”，为什么？为消除白口，并希望得到珠光体基体组织，应采用什么样的热处理工艺？

铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火（或正火）的方法消除白口组织。退火工艺为：加热到550－950℃保温2～5 h，随后炉冷到500—550℃再出炉空冷。在高温保温期间，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。

10、解释机床底座常用灰铸铁制造的原因。

工艺问题,这些零件形状复杂,除铸造用其他方法难以得到毛坯,而灰口铸铁具有十分优秀的铸造性能.而钢的铸造性很差.其一,价格便宜,这些产品的重量很重.其二,减震,灰铸铁中含碳量比较高，石墨在铸铁中的吸振能力或阻止振动传播的作用，使灰铸铁有优良的减振性，钢材没有这个特性.其三,减磨.灰铸铁中石墨有储油的作用，在有润滑的条件下，加上石墨本身是良好的润滑剂和冷却剂，所以灰铸铁有很好的减磨作用，从而灰铸铁比结构钢耐。其四,对缺口敏感性很低,灰铸铁本身的显微结构石墨是呈现细片状结构，千疮百孔的,再加几个缺口不要紧.钢要是有缺口,十分容易在缺口处疲劳破坏。

11、影响铸态组织的主要因素是什么？

铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的组织，关键在于控制石墨化进行的程度。实践表明，铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是主要因素。

第八章 铝合金

1、试述铝合金的合金化原则。为什么以硅、铜、镁、锰、锌等元素为主加元素，而以钛、硼、稀土等作为辅加元素。

铝具有一系列比其他有色金属、钢铁和塑性等更优良的性能，如密度小，仅为2.7，约为钢或铜的1/3；优良的导电性、导热性；良好的耐蚀性；优良的塑性和加工性能等。但纯铝的力学性能不高，不适合作为承受较大载何的结构零件。为了提高铝的力学性能，在纯铝中加入某些合金元素，制成铝合金。铝合金仍保持纯铝的密度小和耐蚀性好的特点，且力学性能比纯铝高得多。经热处理后的铝合金的力学性能可以和钢铁材料相媲美。铝合金中常加入的元素为硅、铜、镁、锰、锌元素等。这些合金元素在固态铝中的溶解度一般都是有限的。

2、铝合金热处理强化和钢淬火强化的主要区别是什么？

铝合金的热处理强化不发生同素异构转变。铝合金的淬火处理称为固溶处理，由于硬脆的第二相消失，所以塑性有所提高。过饱和的ａ固溶体虽有强化作用，但是单相的固溶强化作用是有限的，所以铝合金固溶处理强度、硬度提高并不明显，而塑性却有明显提高。铝合金经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起温度、硬度以及物理和化学性能的显著变化，这一过程称为时效。铝合金的热处理强化实际上包括了固溶处理与时效处理两部分。

3、以Al-Cu合金为例，简要说明铝合金时效的基本过程。

①形成溶质原子偏聚区－G·P（Ⅰ）区。在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（Ⅰ）区。G·P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故 使合金的强度、硬度升高。②G·P区有序化－形成G·P（Ⅱ）区。随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G·P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G·P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G·P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。③形成过渡相θ′。随着时效过程的进一步发展，铜原子在G·P（Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。④形成稳定的θ相。过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗大。

4、铝合金的成分设计要满足哪些条件才能有时效强化？

一种合金能否通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，且随温度变化不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。因此，二元铝－硅、铝－锰、铝－镁、铝－锌通常都不采用时效强化处理。而有些二元合金，如铝－铜合金，及三元合金或多元合金，如铝－镁－硅、铝－铜－镁－硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进行强化。

为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。另外在淬火冷却过程不析出第二相，否则在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。

5、硬铝合金有哪些优缺点？说明2A12（LY12）的热处理特点。

硬铝属于Al-Cu-Mg系合金，具有强烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、强度，故Al-Cu-Mg系合金总称为硬铝合金。这类合金具有优良的加工性能和耐热性，但塑性、韧性低，耐蚀性差，常用来制作飞机大梁、空气螺旋桨等。

硬铝合金的热处理特性是强化相的充分固溶温度与（α+β+S）三元共晶的熔点507℃.因此，硬铝淬火加热的过烧敏感性很大，为了获得最大固溶度的过饱和固溶体，2A12合金最理想的淬火温度为500℃±3℃，但实际生产条件很难做到，所以2A12合金常用的淬火温度为495～500℃。

6、试述铸造铝合金的类型、特点和用途。铸造铝合金一般分为以下 4 个系列 :

Al-Si 合金该系合金又称为硅铝明 , 一般 Si 的质量分数为 4%-22%。Al-Si 合金具有优良的铸造性能 , 如流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小 , 经过变质和热处理之后 , 具有良好的力学性 能、物理性能、耐腐蚀性能和中等的机加工性能 , 是铸造铝合金中品种最多 , 用途最广的一类合金。

Al-Cu 合金该系合金中 Cu 的质量分数为 3%-11% , 加人其他元素使室温和高温力学性能大幅度提高 , 如 ZL205A(T6)合金的标准性能σb 为 490MPa, 是目前世界上强度最高的铸造铝合金之一 , ZL206、ZL207 和 ZL208 合金具有很高的 耐热性能。ZL207 中添加了混合稀土 , 提高了合金的高温强度和热稳定性 , 可用于 350-400 ℃ 下工作的零件 , 缺点是室温力学性能较差 , 特别是伸长率很低。Al-Cu 合金具有良好的切削加工和焊接性能 , 但铸造性能和耐腐蚀性能较差。这类合金在航空产品上应用较广 , 主要用作承受大载荷的结构件和耐热零件。Al-Mg 合金该系合金中 Mg 的质量分数为 4%-11% , 密度小 , 具有较高的力学性能 , 优异的耐腐蚀性能 , 良好的切削加工性能 , 加工表面光亮美观。该类合金熔炼和铸造工艺较复杂 , 除用作耐蚀合金外 , 也用作装饰用合金。

Al-Zn 合金 Zn 在 Al 中的溶解度大 , 当 Al 中加人 Zn 的质量分数大于 10% 时 , 能显著提高合金的强度 , 该类合金自然时效倾向大 , 不需要热处理就能得到较高的强度。这类合金的缺点是耐腐蚀性能差 , 密度大 , 铸造时容易产生热裂 , 主要用做压铸仪表壳体类零件。

7、试解释：铝合金的晶粒粗大，不能靠重新加热处理来细化。由于铝合金不象钢基体在加热或冷却时可以发生同素异构转变，因此不能像钢一样可以通过加热和冷却发生重结晶而细化晶粒。

8、Al-Zn-Cu-Mg系合金的最高强度是怎样通过化学成分和热处理获得的？

热处理可强化型铝合金：AL—Zn--Mg--Cu系合金--7XXX系，如7075合金，以 Mg和Si为主要合金元素并以Zn为主要合金元素的铝合金。

7XXX系合金中含铜的AL—Zn--Mg--Cu，还有一些其他微量元素，它有较强的韧性和强度，为代表的7075合金，用于飞机及航空制造业。这类合金有抗应力腐蚀性和抗剥落腐蚀的能力会随之下降。如果对成份和热处理以及显微组织进行全面设计，可以得到综合性能良好的高强度合金，该系合金中主要强化相为Mn Zn z(n)与Al2 Mg3 Zn3(T)相。用于制作轮椅的材料7003-C合金主要强化相为ŋ相和Mg2Si.。有很好的抗应力腐蚀性能和焊接性能，又有比6XXX系列高的强度和塑性，便于热成形和冷加工，在冷加工和焊接后不需再进行热处理。

研究2种不同热处理方式对喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的显微组织和力学性能的影响。观察沉积态、挤压态、固溶及时效处理后样品的显微组织，对经时效处理的样品进行了力学性能测试。结果表明：沉积态合金晶粒均匀细小；挤压态合金存在大量的第二相颗粒，为富铜相；固溶处理后，合金出现了再结晶现象。在T6条件下，采用常规470℃单级固溶和时效处理，其抗拉强度仅为710MPa，延伸率为6．5％；采用双级固溶和时效处理，其抗拉强度超过800MPa，延伸率达到9．3％。（T6：固溶热处理后进行人工时效的状态）

9、不同铝合金可通过哪些途径达到强化的目的？

代号

名称

说明与应用

F

自由加工状态

适用于在成形过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，对该状

态产品的力学性能不作规定

O

退火状态

适用于经完全退火获得最低强度的加工产品 H

加工硬化状态

适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后要经过（也可不经过）

使强度有所降低的附加热处理。H代号后面必须跟有两位或三位何拉伯数字

W

固溶热处理状态

一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段

T

热处理状态 适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态（不同于F、O、H状态）的产品，T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。

TO 固溶热处理后，经自然时效再经过冷加工的状态。适用于经冷加工提高强度的产品

T1 由高温成形冷却，然后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成形过程冷却后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品

T2 由高温成形冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成形过程冷却后，进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品

T3 固溶热处理后进行冷加工，再经自然时效至基本稳定的状态。适用于在固溶热处理后，进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品

T4 固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。适用于固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品

T5 由高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态。（不经过冷加工可进行矫直、矫平但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品

T6 固溶热处理后进行人工时效的状态

T7 固溶热处理后进行过时效的状态。适用于固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时效时强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品 T8 固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时效的状态。适用于经冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品 T9 固溶热处理后人工时效，然后进行冷加工的状态。适用于经冷加工提高强度产品 T10 由高温成形过程冷却后，进行冷加工，然后人工时效的状态

10、为什么大多数铝硅铸造合金都要进行变质处理？铝硅铸造合金当硅含量为多少时一般不进行变质处理，原因是什么？铝硅铸造合金中加入镁、铜等元素作用是什么？

一般情况下，铝硅合金的共晶体由粗针状硅晶体和α固溶体构成，强度和塑性都较差；经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体加初生α固溶体，合金的强度和塑性显著提高，因此，铝硅合金要进行变质处理。

铸造硅铝合金一般需要采用变质处理，以改变共晶硅的形态。常用的变质剂为钠盐。钠盐变质剂易与熔融合金中的气体起反应，使变质处理后的铝合金铸件产生气孔等铸造缺陷，为了消除这种铸造缺陷，浇注前必须进行精炼脱气，导致铸造工艺复杂化。故一般对于Si小于7%--8%的合金不进行变质处理。

若适当减少硅含量而加入铜和镁可进一步改善合金的耐热性，获得铝硅铜镁系铸造合金，其强化相除了Mg2Si、CuAl2外，还有Al2CuMg、AlxCu4Mg5Si4等相，常用的铝硅铜镁系铸造合金有ZL103、ZL105、ZL111等合金。它们经过时效处理后，可制作受力较大的零件，如ZL105可制作在250℃以下工作的耐热零件，ZL111可铸造形状复杂的内燃机汽缸等。

11、铸造铝合金的热处理与变形铝合金的热处理相比有什么特点？为什么？

铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。

数据库原理及应用第7章课后习题答案 第4篇

第十章外部性

复习题

1．举出一个负外部性的例子和一个正外部性的例子。

答：负外部性的例子：化工厂排放的化学废气，污染了环境，但它却不必承担污染的全部成本。正外部性的例子：在临街的自家院子里种花，既美化了自己家的环境，又使邻居和路人可以欣赏到美丽的花，具有正外部性。

2．用供求图解释企业生产过程中发生的负外部性的影响。

图10－1 存在负外部性的供求图

答：生产中的外部性使该物品的社会成本大于私人成本，生产该物品的社会最适量小于其 均衡数量，即市场量。

3．专利制用什么方法帮助社会解决了一个外部性问题? 答：专利制利用法律法规的形式规定专利发明者可以在一定时期排他性的使用自己的发明的权利，激励发明者更多地进行新技术研究，科技发明的正外部性内在化。

4．什么是矫正税？为什么就保护环境免受污染的方法而言，经济学家对矫正税的偏好大于管制？

用于纠正负外部性影响的税收被称为矫正税。这种税也被称为庇古税。作为解决污染的方法，经济学家对矫正税的偏爱通常大于管制，因为税收可以以较低的社会成本减少污染。首先是因为税收减少污染更有效率。矫正税实际上规定了污染权的价格，并把污染权分配给那些减少污染成本最高的工厂。无论环境保护机构选择的污染水平是多少，它都可以通过税收以最低的总成本达到这个目标。其次，矫正税对环境更有利。在管制政策下，企业被动地减少污染，一旦达到了管制的要求，它就没有理由再减少排污。税收激励工厂主动减少污染，以尽 曼昆《经济学原理》第6版 微观经济学分册 第10章 课后习题答案P219-P221 力减少不得不为此支付的税收量。

5．列出不用政府干预时也可以解决外部性引起的问题的一些方法。

答：私人解决外部性所引起的问题的方法有：(1)用道德规范和社会约束来解决；(2)慈善行为；(3)通过依靠有关各方的私利来解决外部性问题；(4)利益各方签订合约。

6．设想你与一个吸烟者同住一间房，但你不吸烟。根据科斯定理，什么因素决定了你的室友是否在房间里吸烟?这个结果有效率吗?你和你室友如何达成这种解决方法? 答：根据科斯定理，如果我被迫吸烟所承受的成本大于我的室友吸烟所获得的收益，我的室友就不应该在房间里吸烟。如果我的成本小于室友的收益，她就可以在房间里吸烟。只要交易成本不阻止协议的达成，结果就是有效的。我和室友协商达成解决办法：我们中的一个补偿另一个吸烟或者不吸烟的损失。如我给室友买一些糖果以缓解她不能吸烟的痛苦，来与她达成协议——她以后不在房间里吸烟。

问题与应用

1．有两种方法保护你的汽车不被偷窃：防盗杠杆使偷汽车者难以偷走你的汽车；报警器使得在你的车被偷以后，警察可以轻而易举地抓得小偷。以上哪一种类型的保护会给其他车主带来负外部性？哪一种带来正外部性？你认为你的分析有什么政策含义吗？

答：（1）防盗杠杆的保护给其他车主带来负外部性，因为防盗杠杆的使用使偷汽车者难以偷走我的汽车，但偷车者会把注意力转向其他汽车，多偷那些没有安装防盗杠杆的汽车。（2）报警器给其他车主带来正外部性，因为偷汽车者并不知道哪些汽车装了报警器，为避免被抓，他们会减少偷任何一辆车的概率。

（3）这一分析的政策含义是政府应该对使用防盗杠杆的汽车所有者征税，对装报警器的汽车所有者给予补贴。

2．你同意下列说法吗?为什么同意或不同意? A．“必须根据矫正税引起的无谓损失来评价庇古税作为减少污染方法的收益。” 答：不同意。矫正税与其他大多数税不同，它是存在负外部性时的正确激励，从而使资源配置接近于社会最优。矫正税既增加了政府收入，又增加了社会福利。

B．“当决定是否向消费者或者生产者征收矫正税时，政府应该把税加载引起外部性的市场一方身上。”

答：不同意。无论向谁征税，税收的影响是相同的。因此无论外部性是由消费者还是生产者造成的，向消费者或者生产者征税会导致同样的数量下降以及消费者支付和生产者收入的价 曼昆《经济学原理》第6版 微观经济学分册 第10章 课后习题答案P219-P221 格变动。

3．考虑灭火器市场。

A．为什么灭火器在消费中表现出正外部性? 答：即使人们是出于自身利益而购买灭火器，以减少自己的损失，人们也可以阻止火势蔓延以减少其他人的生命、财产损失，所以灭火器表现出正外部性。

B．画出灭火器市场图，标出需求曲线、社会价值曲线、供给曲线和社会成本曲线。答：灭火器的使用有正的外部性，它的社会价值曲线高于它的需求曲线。

C．指出市场均衡产量水平和有效率的产量水平。直观地解释为什么这两种量不同。

图10－2 灭火器市场图

答：如图10－2 所示，市场均衡的产量水平是Q1，有效率的产量水平是Q2。需求曲线并不反映一种物品的社会价值。由于社会价值大于私人价值，因此社会价值曲线在需求曲线之上。社会价值曲线与供给曲线交点的产量是社会有效率的产量；需求曲线与供给曲线交点的产量是均衡水平的产量。因此，两个产量不同。

D．如果每个灭火器的外在收益是10美元，说明能引起有效率结果的政府政策。答：政策应该对每消费一个灭火器，向消费者补贴10美元。

4．旧金山的一家本地戏剧公司提出建立一家邻近的新剧院。在得到批准之前，市政规划者全面研究了该剧院对周围社区的影响。

A．一个研究结果是，剧院引起交通拥堵，这对社区有不利影响。市政规划者估算，额外交通拥堵给社区带来的成本是每张票5美元。这是哪一种外部性？为什么？ 答：属于负外部性，因为额外交通拥堵对社区有不利影响。曼昆《经济学原理》第6版 微观经济学分册 第10章 课后习题答案P219-P221 B．画出剧院门票市场的图形，标明需求曲线、社会价值曲线、供给曲线、社会成本曲线、市场均衡产出水平，以及有效率的产出水平。再说明每单位的外部性数量。

答：图中显示了剧院门票市场。私人成本和社会成本曲线间的垂直距离是外部成本。C．通过进一步研究，市政规划者发现了第二种外部性。排练话剧往往持续到深夜，演员、舞台工作人员和其他剧院成员不时来来往往。规划者发现，步行人数的增加改善了周围街道的安全状况，据估算，给社区带来的利益是每张票2美元。这是哪一种外部性？为什么？ 答：这属于正外部性，因为这给那些居住在剧院附近的带来利益。

D．在一个新图形上，说明在存在这两种外部性情况下的剧院门票市场。再标明需求曲线、社会价值曲线、供给曲线、社会成本曲线、市场均衡的产出水平、有效率的产出水平，以及每单位这两种外部性的数量。答：图中显示正负两种外部性。

E．描述可以带来有效率结果的政府政策。

答：有效率结果的政府政策是3美元的税。这时的市场均衡量为社会最佳状态。

5．酒的消费越多，引起的汽车事故也越多，因此，就给那些既不喝酒又不开车的人带来了成本。

A．说明酒的市场，标出需求曲线、社会价值曲线、市场均衡的产量水平，以及有效率的产量水平。

答：酒的消费有负外部性，它的社会价值小于其私人价值。酒的有效率产量小于市场均衡时的产量。

B．在你画的图上，用阴影标出与市场均衡的无谓损失相对应的面积。解释原因。

曼昆《经济学原理》第6版 微观经济学分册 第10章 课后习题答案P219-P221

图10－3 酒市场图

答：图10－3 中的阴影部分就是市场均衡产生的无谓损失。酒的社会价值小于其私人价值，由社会价值和社会成本曲线决定的产量Q1，对社会来说是有效率的。但是，酒市场的交易双方在交易时并不考虑消费酒所带来的负外部性，市场只按私人成本和私人价值来确定使交易双方剩余最大化的均衡销售量Q2。在Q2的水平上，酒的社会成本大于酒的社会价值，产生无谓损失。

6．许多观察者认为，我们的社会中的污染程度是极高的。

A．如果社会希望把总污染减少一定量，为什么让不同企业减少不同量是有效率的? 答：不同企业减少污染的成本不同，让不同企业减少不同量的污染，就像市场把不同量的物品分配给对物品评价不同的买者一样，是有效率的。

B．命令与控制方法通常依靠各企业统一的减少量。为什么这种方法一般不能使企业达到应该更多减少的目标? 答：命令与控制方法对企业产生不了更多减少污染的激励。企业只要达到管制要求的排污量目标就完成任务了，没有理由再减少排污。而且，规定各企业统一的排污减少量并不一定是最省钱的保护环境的方法。由于不同企业减少污染需要的成本不同，要求所有企业等量减少排污是没有效率的。

C．经济学家认为，适当的矫正税或可交易的污染权可以有效地减少污染。这些方法是怎样引导那些应该减少更多污染的企业的? 答：适当的矫正税可以把污染控制在环境部门想达到的任何程度。同时，矫正税把污染权分配给那些减少污染成本最高的工厂，是有效率的方法。而且，矫正税改变了对企业减少排污的激励，企业为了减少税收支出，总会尽力减少污染以少交税。可交易的污染权即污染许可证，其减少污染与矫正税很相似。那些以高成本才能减少污染的企业愿意为污染许可证出最 5 曼昆《经济学原理》第6版 微观经济学分册 第10章 课后习题答案P219-P221 高的价格。那些以低成本可以减少污染的企业也愿意出卖它们所拥有的许可证。污染许可证成了一种稀缺资源，企业为了降低成本，提高收益，会尽量减少对这种资源的购买，或节省这种资源，出卖给别人。这样，企业就会更多地减少污染。

8．Ringo喜爱以高音量演奏摇滚乐，Luciano喜爱歌剧，并憎恨摇滚乐。不幸的是，他们在一座墙薄如纸的公寓楼中是邻居。A，这个例子中的外部性是什么? 答：这个例子中的外部性是：Ringo用高音量播放摇滚乐，使邻居Luciano受到摇滚乐的干扰，因为Luciano憎恨摇滚乐。

B．房东可以实行什么命令一控制政策?这种政策会引起无效率的结果吗? 答：房东可以规定房客不得在房间里开大录音机、收音机或电视机的音量。这种政策可能会引起无效率的结果。它虽然使Luciano避免忍受摇滚乐干扰之苦，但也使Ringo无法享受自己喜爱的音乐。如果高音量摇滚乐使Luciano所承受的成本小于Ringo的收益，这项政策就是无效率的。The landlord could impose a rule that music could not be played above a certain decibel level.This could be inefficient because there would be no harm done by Ringo playing his music loud if Luciano is not home.C．假设房东允许房客做自己想做的事。根据科斯定理，Ringo和Luciano如何自己实现有效率的结果?什么妨碍他们实现有效率的结果? 答： 根据科斯定理，Ringo和Luciano可以就此事进行协商，比较他们各自的成本和收益，达成一个协议。要么，Ringo向Luciano支付一定的金额以补偿Luciano忍受摇滚乐的痛苦；要么，Luciano向Ringo支付一定的金额以补偿Ringo不能享受自己喜爱的音乐的损失。或者允许Ringo可以在每天的特定时间大声地演奏音乐。高昂的交易成本或者各方都竭力要达到更好的交易而使谈判破裂会妨碍他们实现有效率的结果。

9，图10－4 表示污染权的需求曲线既定时，政府可以通过用庇古税确定价格或用污染许可证确定数量来达到同样的结果。假设治理污染的技术有显著进步。A．用类似于图10－4 的图形说明这种发展对污染权需求的影响。

答：由于治污技术有显著进步，对污染权的需求减少了，污染权的需求曲线从D 向左下方移到D。如果使用矫正税，如图10－4，需求曲线的移动使污染量减少；如果使用污染许可证，如图10－5，污染权需求曲线的移动使污染价格下降。

B．在每种管制制度下，对污染的价格和数量有什么影响?解释原因。，6 曼昆《经济学原理》第6版 微观经济学分册 第10章 课后习题答案P219-P221

图10－4 庇古税，矫正税

图10－5 污染许可证

答：在庇古税制度下，庇古税决定了污染的价格，只要税率不变，污染的价格就不变，而需求曲线的移动改变了污染量，使污染量减少。在污染许可证制度下，污染许可证的发放量决定了污染量，只要许可证的数量不变，污染量一般不会变。而需求曲线的移动改变了污染价格，使污染价格降低。如果采用管制行为要求企业达到某个减少污染的目标，治污技术的显著进步不会对污染的价格和数量有什么影响。企业在达到规定的排污量之后，就没有理由进一步减少污染了。

10．假设政府决定发行针对某种污染的可交易许可证。A．政府是分配还是拍卖许可证对经济效率有影响吗? 答：政府无论是分配还是拍卖许可证对经济效率并不重要。因为许可证是可交易的，减少污染成本高的企业会出高价从别的企业购买许可证，也可以出高价在拍卖会上买到满足自己需要量的许可证。市场最终将会以最高的价格把许可证分配给对它评价最高的买者。其他方式 曼昆《经济学原理》第6版 微观经济学分册 第10章 课后习题答案P219-P221 只要是公平地发放许可证，对效率来说都是一样的。如果在许可证的取得过程中存在幕后交易或特权现象，就会使社会效率大大降低。因为污染企业必须多花一部分成本去“寻租”。B．如果政府选择分配许可证，许可证在各企业中的分配对效率有影响吗? 答：许可证在各企业中的分配对效率不重要。许可证多余的企业可以在许可证市场上出卖多余的证，许可证缺少的企业也可以在市场上购买它所需要的量。

11．在快乐山谷有三家工业企业。政府想把污染减少为120 单位，所以它给每个企业40 单位的可交易污染许可证。

A．谁出售许可证?出售多少?谁购买许可证？购买多少?简单解释为什么卖者与买者愿意这样做。在这种情况下减少污染的总成本是多少? 答：减少单位污染成本最小的厂家将出售自己的许可证，在本题中应该是C企业出售许可证。减少污染成本比C企业高的企业将购买许可证，本题中应该是A、B 企业。A、B、C三家企业都只得到40单位污染的许可，这就意味着A、B、C 企业必须减少的污染量分别是：30、40、10单位。与此相对应的成本是：A企业：30×20＝600美元，B企业：40×25＝1000美元，C企业：10×10＝100美元

(1)C企业可以将自己的许可证以每污染单位10～20 美元之间的价格出售给A企业30单位，C企业最多可得到600美元。剩下的10个污染单位，C企业可以以每单位10～25美元的价格出售给B企业，C企业最多可得250美元。在这种交易方法下，C企业最多可得600+250＝850美元。(2)C企业也可以将40个单位的污染量全部以10－25美元的价格出售给B企业，C企业最多可得40×25＝1000美元。这样做的收益大于方案(1)中的收益，所以C会实施本方案，向B企业出售40个单位的污染许可证。