西南大学21工程力学基础离线作业2001答案86.docx
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1、西南大学21秋工程力学基础离线作业2-001答案1. 一把直尺相对于系静止,直尺与x轴交角今有一观察者以速v沿x轴运动,他看到直尺与x轴交角&39;有何变化?一把直尺相对于系静止,直尺与x轴交角今有一观察者以速v沿x轴运动,他看到直尺与x轴交角有何变化?设观察者所在参考系为系。 在尺子静止的参考系中, 在系中, y=y 2. 既有大小,又有方向的物理量称为( )。A、矢量B、代数量C、标量D、数量参考答案:A3. 在不可压缩流体运动中,伯努利方程描述各种形式的机械能守恒及相互转换关系;在可压缩流体运动中能量方程描述在不可压缩流体运动中,伯努利方程描述各种形式的机械能守恒及相互转换关系;在可压缩
2、流体运动中能量方程描述机械能与热能守恒及相互转换关系,在新引入的热力学函数中直接反映热能的最基本函数是A内能;B焓;C熵。A4. t1=10,1=80%,qV1=150m3/min的湿空气流1进入绝热混合室与另一股t2=30,2=60%,qV2=100m3/min的湿空气流2混t1=10,1=80%,qV1=150m3/min的湿空气流1进入绝热混合室与另一股t2=30,2=60%,qV2=100m3/min的湿空气流2混合,总压力为0.1MPa。确定出口气流的温度t3、含湿量d3和相对湿度3。d3=0.009994kg/kg(干空气),t3=17.68,3=77.39%5. 16圆管断面直径
3、由d1突然扩大为d2,若将一次扩大改为两级扩大,则该扩大的局部水头损失 A减小;B不变;C增大。16圆管断面直径由d1突然扩大为d2,若将一次扩大改为两级扩大,则该扩大的局部水头损失A减小;B不变;C增大。A6. 试用定理分析管道均匀流水头损失系数关系式。假设水力坡度J与流速v、水力半径R、边界绝对粗糙度、试用定理分析管道均匀流水头损失系数关系式。假设水力坡度J与流速v、水力半径R、边界绝对粗糙度、水的密度、黏度有关。正确答案:vR为基本量:F(vJR)=01=J,v,R为基本量:F(v,J,R,)=0,1=J,7. 请判断下列说法是否正确:过流场中的一点可以有多条迹线。 A根本不可能;B在定
4、常流中是正确的;C在不定常流请判断下列说法是否正确:过流场中的一点可以有多条迹线。A根本不可能;B在定常流中是正确的;C在不定常流中是正确的。C8. 某两级气体压缩机进气参数为100kPa、300K,每级压力比为5,绝热效率为0.82,从中间冷却冷却器排出的气体温度是3某两级气体压缩机进气参数为100kPa、300K,每级压力比为5,绝热效率为0.82,从中间冷却冷却器排出的气体温度是330K。若空气的比热容可取定值,计算每级压气机的排气温度和生产1kg压缩空气压气机消耗的功。空气比热容取定值,Rg=287J/(kgK),cp=1004J/(kgK)。由题意,如图所示,状态1:p1=100kP
5、a、T1=300K 状态2:p2=p1=5100kPa=500kPa 状态3:p2=p2=500kPa、T3=330K 状态4:P4=p3=5500kPa=2500kPa = 生产1kg压缩空气压气机耗功 Wc=(h2-h1)+(h4-h3)=cp(T2-T1)+(T4-T3) =1.005kJ/(kgK)(513.57K-300K)+(564.94K-330K) =450.7kJ/kg本题虽然各级压力比相同,但进入高压级气缸的气体温度比进入低压级气缸温度高,所以各级消耗的功不相等。 9. 实际蒸汽动力装置与燃气轮机装置,采用回热后每公斤工质作功量均减少。 ( )实际蒸汽动力装置与燃气轮机装置
6、采用回热后每公斤工质作功量均减少。()错误10. 一个电荷发出辐射的条件是( ) A不论以什么方式运动 B被加速 C被束缚在原子之中 D只有在匀加速的情一个电荷发出辐射的条件是()A不论以什么方式运动B被加速C被束缚在原子之中D只有在匀加速的情况下B11. 有一用均匀薄板做成的封闭金属立方体放在水上,它的长L宽B高H=2m2m0.8m,其重量是G=5kN,它的定倾半径是有一用均匀薄板做成的封闭金属立方体放在水上,它的长L宽B高H=2m2m0.8m,其重量是G=5kN,它的定倾半径是A062m;B162m;C212m;D262m。B12. 机翼弦长为1m,在空气中以41.0m/s的速度飞行,模
7、型翼弦长83mm,放在速度为48.2m/s的风洞中作试验,二者的空气温机翼弦长为1m,在空气中以41.0m/s的速度飞行,模型翼弦长83mm,放在速度为48.2m/s的风洞中作试验,二者的空气温度相同。为保证动力相似,风洞中的压强应为多大?如测得模型机翼的绕流阻力为10N,则原型中的阻力将为多大?10.2at;102N。采用雷诺模型律。本题长度比尺L和速度比尺v易得,关键是求运动黏度=/的比尺。由于温度相同,需要根据状态方程p/=RT,通过调节压强去调节密度,以寻求合理的比尺。模型设备实际上是可变密度风洞。13. 用一次投影法求力F在x、y、z轴的投影分别为:图。( )A.对B.错参考答案:B
8、14. 某柴油机压缩过程开始时,空气的压力为90kPa,温度为325K,压缩终了时空气的容积为原来的1/15。若采用定值比热,某柴油机压缩过程开始时,空气的压力为90kPa,温度为325K,压缩终了时空气的容积为原来的1/15。若采用定值比热,并假定压缩过程是可逆绝热的,试计算:(1)压缩终了的温度及压力(2)过程中每千克空气热力学能的变化(3)压缩每千克空气所需的功量根据定熵过程的参数关系,有 根据理想气体热力学能的性质,有 u=cv(T2s-T1)=0.716(960.1-325)=454.7kJ/kg 根据热力学第一定律,对于闭口系统的定熵过程,有 w12s=u1-u2s=-454.7k
9、J/kg提示应分清一个压缩过程的耗功量与压气机一次压缩的耗功量的区别。 15. 具有“合理拱轴”的静定拱结构的内力为:( ) AM=0,Q0,N0; BM0,Q=0,N0; CM=0,Q=0,N0; DM0,Q0,N具有“合理拱轴”的静定拱结构的内力为:()AM=0,Q0,N0;BM0,Q=0,N0;CM=0,Q=0,N0;DM0,Q0,N0C16. 将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27)将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27) 单位质量
10、空气释放的热量中的有效能为52.26kJ/kg 17. 隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力,一部分是_,另一部分是_隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力,一部分是_,另一部分是_。从结构中选取合适的构件作为研究对象,卸去相邻构件对它的约束后将它从结构中分离出来,以便分析它所受的全部外力。$作用力(或载荷)$支承反力(或约束力)18. 黏性流体总水头线的变化规律是 A沿程下降;B沿程上升;C保持水平;D前三种情况都有可能。黏性流体总水头线的变化规律是A沿程下降;B沿程上升;C保持水平;D前三种情况都有可能。A19. 氧气进行一可逆
11、过程1-2,T-s图上为水平线,过程3-1焓的变化h与过程3-2的热力学变化u的关系是_。氧气进行一可逆过程1-2,T-s图上为水平线,过程3-1焓的变化h与过程3-2的热力学变化u的关系是_。h31=u3220. 单元杆端力向量按轴力、剪力、弯矩顺序排列,杆端位移向量按轴向线位移、垂直轴线的线位移、角位移的顺序排列,则单元杆端力向量按轴力、剪力、弯矩顺序排列,杆端位移向量按轴向线位移、垂直轴线的线位移、角位移的顺序排列,则局部坐标系的单元刚度矩阵中的元素k22等于:()AB4iCDC21. 气体的黏性随温度的升高而 A增大;B减小;C不变;D不能确定。气体的黏性随温度的升高而A增大;B减小;
12、C不变;D不能确定。A22. 当被测压差较小时,为使压差计读数较大,以减小测量中人为因素造成的相对误遭,也常采用倾斜式压差计,其结构如当被测压差较小时,为使压差计读数较大,以减小测量中人为因素造成的相对误遭,也常采用倾斜式压差计,其结构如图所示。试求若被测流体压力P1=1.014105Pa(绝压),P2端通大气,大气压为1.013105Pa,管的倾斜角a=10,指示液为酒精溶液,其密度0=810kg/m3,则读数R为多少厘米?若将右管垂直放置,读数又为多少厘米?(1)由静力学原理可知:P1-P2=0gR pogRsina 将P1=1.014105Pa,P2=1.013105Pa,0=810kg
13、/m3,=10代入得: (2)若管垂直放置,则读数 可见,倾斜角为10时,读数放大了7.3/1.3=5.6倍。 23. 点作曲线运动时,出现速度和加速度同时等于零的瞬时( )。A.有可能B.没有可能参考答案:A24. (1) 试述A的物理意义; (2) 电流I均匀地流过一无限长半径为a的圆柱形导体,选电流方向为z轴正方向,已知导线(1) 试述A的物理意义;(2) 电流I均匀地流过一无限长半径为a的圆柱形导体,选电流方向为z轴正方向,已知导线外的矢势求圆柱导体内的矢势A1(1)矢势A的物理意义:矢势A沿任意闭合路径L的环量,等于通过以L为边界的曲面S的磁通量,某一点上的矢势没有明确意义。(2)
14、如图所示,由于磁场B具有轴对称性,根据安培环路定理可得柱内外磁感应强度A1=10v 由于磁场具有轴对称性,利用矢势A与磁场B的积分关系可以求解导体内的矢势A1。 引申拓展 在磁场具有对称性时,矢势也具有对称性,这时利用磁场强度求解矢势A比较方便,不必去求解矢势的微分方程。 25. 17 已知杆端力向量就可以通过单元刚度方程算出杆端位移向量。( )17 已知杆端力向量就可以通过单元刚度方程算出杆端位移向量。()错误只有杆端有支承的特殊单元(如连续梁单元),才能由杆端力向量通过单元刚度方程求出杆端位移向量。自由单元,有刚体位移,单元刚度矩阵是奇异的,求不出来。26. 在分布载荷作用处,剪力图是斜直
15、线。( )A.对B.错参考答案:A27. 秋季白天秋高气爽气温较高,此时的空气为_。 A干空气 B饱和空气 C未饱和空气 D过热空气秋季白天秋高气爽气温较高,此时的空气为_。A干空气B饱和空气C未饱和空气D过热空气C地球上的大气或多或少都含有水蒸气,湿空气本身并无过热之说,只有饱和与未饱和之分,空气中带有的水蒸气在过热状态(温度高于其饱和温度),则为未饱和湿空气,水蒸气达饱和状态(温度等于其饱和温度),则为饱和湿空气。28. 基于磁介质观点,用热力学解释超导体临界磁场的存在基于磁介质观点,用热力学解释超导体临界磁场的存在考虑处于均匀外磁场H中的无穷长超导体圆柱,H的方向与柱轴平行,按磁介质观点
16、柱体内的磁场也是均匀场,以E表示圆柱单位体积的内能,M为磁化强度,由热力学第一定律和第二定律: dE=dQ+0HdM, TdSdQ (1) 得 dE-TdS-0HdM0 (2) 若系统状态发生自发变化,而且在这过程中保持温度T和磁场H不变,则(2)式可写为 dG0 (3) 其中,G为圆柱单位体积的吉布斯函数: G=E-TS-0HM (4) (3)式表示,系统的自发过程朝着吉布斯函数G减小的方向进行现在设温度T和磁场H有一微小改变,导致系统状态发生一个十分微小的变化,于是由(4)式和(2)式,有 dG=-SdT-0MdH (5) (5)式表示在微小变化过程中,系统的熵S和磁化强度M可视为不变,
17、即G是温度T与磁场H的函数按磁介质观点,样品处在正常态时M=0,由(5)式,此时有 dGn=-Sn(T)dT (6) Gn和Sn分别是正常态下的吉布斯函数和熵而在理想迈纳斯态下M=-H,(5)式成为dG=-S(T,H)dT+0HdH由可积条件,G的二阶混合导数与求导次序无关,故S(T,H)=S(T)于是有 dG=-S(T)dT+0HdH (7) 记H0时超导态的吉布斯函数为GS(T,H),H=0时GS(T,0)=GS(T)对(7)式积分得 , (TTc) (8) 上式右方第二项是超导体内的磁能密度,故H=0时,GS(T,0)较小设TTc时,GS(T)Gn(T),由(8)式便可解释临界磁场现象当
18、磁场H进入超导体内且逐渐增大时,GS(T,H)也逐渐增大,H达到临界值Hc(T)时,有 (9) 当HHc,超导态便转化为正常态,被称为超导态的凝聚能对式(9)微分,并由Sn(T)=-dGn(T)/dT,SS(T)=-GS(T,H)/TH=-dGn(T)/dT,可得 ,(TTc) (10) 由临界磁场的经验公式 (11) 可知dHc(T)/dT0,故(10)式给出 SS(T)Sn(T) (12) 即超导态下系统的熵较低,故处于超导态的电子比正常态的电子更为有序 29. 使0.1MPa、80的液态水达到饱和状态的方法只能是加热,使水的温度上升到0.1MPa的饱和温度。使0.1MPa、80的液态水达
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