西南大学21春《工程力学》基础离线作业一辅导答案81

西南大学21春工程力学基础离线作业一辅导答案1. 位移法能计算静定结构吗?位移法能计算静定结构吗?能。因为位移法的特点是在原结构上增加约束，因此可在静定结构上附加约束得到超静定基本体系，再取消约束列出平衡方程求解。下面举例说明： 下图(a)示一静定刚架，用位移法求解时，基本未知量为结点B的转角1及水平线位移2。由基本体系中两个约束反力为零的条件列出基本方程，解得。最后画出弯矩图如图(b)所示。 静定结构不必用位移求解，但也可以用位移法求解内力，同时求出结点位移。力法则不可能求解静定结构。 2. 空间汇交力系的平衡方程为三个投影式：图。( )A.对B.错参考答案：A3. 在动态测试中，电桥的输出量通常采用( )。A.电阻量B.电压量C.电流量D.电感量正确答案：B4. 凡是与水接触的 称为受压面。 A平面；B曲面；C壁面；D底面。凡是与水接触的称为受压面。A平面；B曲面；C壁面；D底面。C5. 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B6. 超声速气流在被加热的无摩擦的等截面管中流动时，沿流动方向将引起 A加速；B减速；C速度不变。超声速气流在被加热的无摩擦的等截面管中流动时，沿流动方向将引起A加速；B减速；C速度不变。B7. 已知：无环量平面势流圆柱(半径为a)绕流的流函数为 求：验证流函数满足拉普拉斯方程。已知：无环量平面势流圆柱(半径为a)绕流的流函数为求：验证流函数满足拉普拉斯方程。拉普拉斯方程的柱坐标形式为 (a) (b) (c) 将(b)式、(c)式代入(a)式，(a)式成立。 8. 表征材料抵抗冲击性能的指标是_，其单位是_。表征材料抵抗冲击性能的指标是_，其单位是_。正确答案：冲击韧性MJm2;冲击韧性,MJm2;9. 如何利用状态方程和热力学一般关系求取实际气体的uh、s?如何利用状态方程和热力学一般关系求取实际气体的uh、s?提示：除对状态方程求导，代入热力学一般关系式，还应利用状态参数特性选择适当的积分途径。10. 任何两端弹性支座压杆的临界荷载都不会大于对应的(即杆长、材料、截面均相同)两端固定压杆的临界荷载。( )任何两端弹性支座压杆的临界荷载都不会大于对应的(即杆长、材料、截面均相同)两端固定压杆的临界荷载。()正确前者两端对压杆的约束比后者小。11. 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选用的准则是 A雷诺准则；B弗劳德准则；C欧拉准则；D韦伯准则。进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选用的准则是A雷诺准则；B弗劳德准则；C欧拉准则；D韦伯准则。A12. 计算消力池池深的设计流量是建筑物下泄的最大流量。 ( )计算消力池池深的设计流量是建筑物下泄的最大流量。 ( )此题为判断题(对，错)。正确答案：13. 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。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。A14. 动力学普遍方程中应包括内力的虚功吗?动力学普遍方程中应包括内力的虚功吗?动力学普遍方程不应计入内力的虚功。15. 已知圆喷口的紊流系数a0.12，送风温度15，车间空气温度30，要求工作地点的质量平均风速为3m/s，轴线温度为23已知圆喷口的紊流系数a0.12，送风温度15，车间空气温度30，要求工作地点的质量平均风速为3m/s，轴线温度为23.8，工作面射流直径为2.5m，求：d0=0.525m，v0=9m/s$s=2.43m$y=2.24cm。16. 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；C不变；D不能确定。A17. 可变进气歧管系统式发动机在高速时采用 ( )的进气岐管，中、低速时采用( )的进气岐管，以充分利用可变进气歧管系统式发动机在高速时采用 ( )的进气岐管，中、低速时采用( )的进气岐管，以充分利用气流的惯性效应提高充气效率。参考答案：短而粗、 细而长18. 如果F1与F2在x轴上投影相等，这两个力一定相等。( )A.对B.错参考答案：B19. 空气流经某圆断面收缩喷管。断面1直径d1=200mm，绝对压强p1=400kN/m2，温度T1=120；断面2直径d2=150mm，绝对压空气流经某圆断面收缩喷管。断面1直径d1=200mm，绝对压强p1=400kN/m2，温度T1=120；断面2直径d2=150mm，绝对压强p2=300kN/m2。求：求Qm 根据状态方程 (1) 由等熵过程方程 (2) 由连续性方程式 (3) 能量方程式() 将式(1)、式(2)、式(3)结果及已知数据代入 解得 v1=128.5m/s 于是，质量流量 $求M1，M2 M1=v1/c1=128.5/397.4=0.323 由于对滞止参数一无所知，也不知任一断面的总能量，断面1尽管热力学状态函数p1、T1已知，1也易求，但与动能有关的流速v1未知，因此无法利用气动函数求解。连续性方程、能量方程和等熵过程方程都是联系两断面间参数的关系式。 20. 钢屋架受与屋架平行的风荷载和屋面荷载作用，其力系为( )。A.空间力系B.平面平行力系C.平面一般力系D.平面汇交力系参考答案：C21. 一矩形波导管横截面的边长分别是a=200cm，b=1.0cm，其中传输的电磁波的频率为f=1.01010Hz。如果管内是空气，试一矩形波导管横截面的边长分别是a=200cm，b=1.0cm，其中传输的电磁波的频率为f=1.01010Hz。如果管内是空气，试问它能传输的TE10波的最大平均功率是多少?已知空气的击穿场强为3.0MV/m。矩型波导内传播的电磁波其电场为 对于TE10波，m=1，n=0，故 平均能流密度为 故 因 故 波导管中TE10波能传输的最大功率为 22. 秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为_。 A干空气 B饱和空气 C未饱和空气 D过热空气秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为_。A干空气B饱和空气C未饱和空气D过热空气C地球上的大气或多或少都含有水蒸气，湿空气本身并无过热之说，只有饱和与未饱和之分，空气中带有的水蒸气在过热状态(温度高于其饱和温度)，则为未饱和湿空气，水蒸气达饱和状态(温度等于其饱和温度)，则为饱和湿空气。23. 拉格朗日积分要求流动为无旋，但可以是非恒定流动。 ( )拉格朗日积分要求流动为无旋，但可以是非恒定流动。 ( )此题为判断题(对，错)。正确答案：24. 将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27)将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27) 单位质量空气释放的热量中的有效能为52.26kJ/kg 25. 核电厂燃料芯块内核反应产生的能量几乎全部转变成热能输出，可以当作有内(部)热源的材料。若通过微元表面的传核电厂燃料芯块内核反应产生的能量几乎全部转变成热能输出，可以当作有内(部)热源的材料。若通过微元表面的传热量(如图所示)可以表示为，假定燃料芯块的物性是常数，且各向同性，试证明燃料芯块内式中，为密度；c为比热容；为时间；为单位体积燃料芯块的生成热；a=/(pc)，为热扩散率(又称导温系数)。在芯块内取微元立方体，如图所示。核反应产生的热量通过传导，传输给外界。这是不可逆的过程，过程中物体与外界没有功的交换，所以按照能量守恒定律，微元体的能量平衡式可以表示为下列形式： 导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热- 导出微元体的总热流量=微元体热力学能的增量 (a) 导入微元体的总热流量为x、y、z三个方向的分热流量之和。根据题意，通过x、y、z三个表面导入微元体的热量为 (b) 同理，导出微元体的总热流量为通过x+dx、y+dy、z+dz出三个表面导出热量的总和： (c) 微元体内热力学能的增量 (d) 式中，p为密度；c为比热容；T为时间。 单位体积燃料芯块的生成热为，则微元体内的生成热为 =dxdydz (e) 将式(b)式(c)式(d)和式(e)代入式(a)，得 + 整理并考虑到a=/(pc)，即可得燃料芯块内的导热微分方程式： 学过传热学的读者对这个方程很熟悉，说明热力学第一定律(能量守恒原理)不仅仅适用流体工质，它是涉及能量转换、利用的一切过程的分析基础。建议读者在学习流体力学中伯努利方程时也与稳定流动的能量方程结合起来。 26. 隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力，一部分是_，另一部分是_隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力，一部分是_，另一部分是_。从结构中选取合适的构件作为研究对象，卸去相邻构件对它的约束后将它从结构中分离出来，以便分析它所受的全部外力。$作用力(或载荷)$支承反力(或约束力)27. 常温、常压下一混合气体由氮气、氧气和二氧化碳组成，其摩尔分数分别为50%、20%和30%。试计算该混合气体的折合常温、常压下一混合气体由氮气、氧气和二氧化碳组成，其摩尔分数分别为50%、20%和30%。试计算该混合气体的折合摩尔质量Meq。混合气体的折合摩尔质量为： Meq=xiMi=(0.528+0.232+0.344)10-3=33.6103kg/mol 28. 进入汽轮机的蒸汽参数为3MPa、400，体积流量5m3/s，蒸汽在压力600kPa，温度在200时抽出总质量的15%，余下的蒸进入汽轮机的蒸汽参数为3MPa、400，体积流量5m3/s，蒸汽在压力600kPa，温度在200时抽出总质量的15%，余下的蒸汽膨胀到20kPa，干度为0.9时排出汽轮机，速度为120m/s。试确定抽汽的体积流量和排汽管的直径。注意气体(包括水蒸气)体积随压力和温度改变。抽汽体积流量qv=2.656 m3/s，排汽管的直径D=1.77m。29. 明渠中发生M2型、H2型、A2型水面曲线时，其佛汝德数Fr_。 ( )A小于1B等于1C大于1D无法明渠中发生M2型、H2型、A2型水面曲线时，其佛汝德数Fr_。 ( )A小于1B等于1C大于1D无法确定正确答案：A30. 某空调系统换热器把压力为100kPa、流量为0.5kg/s的空气等压从37冷却到7，再与0.25kg/s、20，压力同为100kPa某空调系统换热器把压力为100kPa、流量为0.5kg/s的空气等压从37冷却到7，再与0.25kg/s、20，压力同为100kPa的空气流混合进入风管(如图所示)，求冷却器的散热率和风管内气流温度。取冷却器为控制体积立能量方程 qm1h1=qm1h2+qQ，cool 求得 qQ，cool=qm1(h1-h2)=qm1cp(T1-T2)=15.075KW取混合器为控制体积列能量守恒方程和质量守恒方程 qm4h4=qm2h2+qm3h3，qm4=qm2+q3联立解得 31. 在面积相同的情况下，空心圆轴与实心圆轴相比，空心圆轴好。( )A.对B.错参考答案：A32. 分力一定小于合力。( )A.对B.错参考答案：B33. 测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为( )。A.精度B.灵敏度C.精密度D.分辨率正确答案：D34. 计算拱的位移时，在什么情况下可以忽略剪切变形和轴向变形的影响?计算拱的位移时，在什么情况下可以忽略剪切变形和轴向变形的影响?计算拱的位移时，一般都忽略剪切变形的影响；只有在扁平拱，计算两铰拱的系数11和无铰拱的系数22时，才考虑轴向变形影响，一般只考虑弯曲变形影响；计算拱的自由项1P时，只考虑弯曲变形影响。35. 真空中平面简谐波在传播中振幅_，球面波的振幅_真空中平面简谐波在传播中振幅_，球面波的振幅_不变$衰减36. 10 在矩阵位移法中，为什么要将非结点荷载转化成等效结点荷载?10 在矩阵位移法中，为什么要将非结点荷载转化成等效结点荷载?矩阵位移法的基本方程(整体刚度方程)是平衡(结点力矩平衡和截面投影平衡)方程，是在结点力和力矩荷载作用下推得的。当单元跨间有荷载时，需要将这些非结点荷载转化成等效的结点荷载，这样才能应用整体刚度方程。37. 根据重力相似准则导出流速、流量、时间、力、切应力等物理量比尺的表达式。根据重力相似准则导出流速、流量、时间、力、切应力等物理量比尺的表达式。正确答案：v=l1/2、Q=l2.5、=l1/2、r=lv=l1/2、Q=l2.5、=l1/2、r=l38. 在工程流体力学或水力学中，以下为基本量纲的是( )。A.质量量纲MB.长度量纲LC.时间量纲TD.流量量在工程流体力学或水力学中，以下为基本量纲的是( )。A.质量量纲MB.长度量纲LC.时间量纲TD.流量量纲Q正确答案：ABC39. 应用热泵来供给中等温度(例如100上下)的热量比直接利用高温热源的热量来得经济，因此有人设想将乏汽在冷凝应用热泵来供给中等温度(例如100上下)的热量比直接利用高温热源的热量来得经济，因此有人设想将乏汽在冷凝器中放出热量的一部分用热泵提高温度，用以加热低温段(100以下)的锅炉给水，这样虽然需增添热泵设备，但可以取消低温段的抽汽回热，使抽汽回热设备得以简化，而对循环热效率也能有所补益。这样的想法在理论上是否正确?提示：分别考虑可逆及不可逆效果。40. 气体的黏性随温度的升高而 A增大；B减小；C不变。气体的黏性随温度的升高而A增大；B减小；C不变。A41. 在高温热源T1，和低温热源T2，之间有两个可逆循环，循环A和B，循环A采用水蒸气作工质，循环B采用空气作工质，因水在高温热源T1，和低温热源T2，之间有两个可逆循环，循环A和B，循环A采用水蒸气作工质，循环B采用空气作工质，因水蒸气的吸热量大，所以循环A热效率比循环B大。错误卡诺定理指出在高温热源T1和低温热源T2之间可逆循环热效率相同，与工质的性质无关。42. 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。A43. 有两根直径d，长度和绝对粗糙度相同的管流，以等速输送不同的液体，其沿程水头损失相等。( )有两根直径d，长度和绝对粗糙度相同的管流，以等速输送不同的液体，其沿程水头损失相等。( )正确答案：44. 在Q=0处，弯矩必取Mmax。( )在Q=0处，弯矩必取Mmax。()错误45. 在深水中进行炮弹模型试验，模型的大小为实物的115，若炮弹在空气中的速度为500kmh，问欲测定其在深水中进行炮弹模型试验，模型的大小为实物的115，若炮弹在空气中的速度为500kmh，问欲测定其黏性阻力时，模型在水中试验的速度应当为多少(设温度均为20)?正确答案：按雷诺准则设计：按雷诺准则设计：46. 三个质量相同的质点，从距地面相同的高度上，以相同的初速度，一个向上抛出，一个水平抛出，一个向下抛出，则三质三个质量相同的质点，从距地面相同的高度上，以相同的初速度，一个向上抛出，一个水平抛出，一个向下抛出，则三质点落地时的速度相等()。对47. 地下开挖体得变形和破坏，除于岩体内得初始应力状态和洞形有关外，主要取决( )。A、围岩的岩性B、围地下开挖体得变形和破坏，除于岩体内得初始应力状态和洞形有关外，主要取决( )。A、围岩的岩性B、围岩的结构C、围岩的岩性及结构D、围岩的大小正确答案：C48. 试举例说明相变过程及相平衡的基本特征。试举例说明相变过程及相平衡的基本特征。纯物质在不同的相之间的相互转化过程称为相变。相变过程中，一个相的物质逐渐减少，另一个相的物质逐渐增多。当达到动态平衡(相平衡)时，各相中的质量不再发生变化，而且各相具有相同的压力及温度。相平衡时，各相所处的平衡状态统称为饱和状态；相应的压力及温度称为饱和压力及饱和温度。饱和压力与饱和温度是一一对应的。处于饱和状态下的汽态、液态及固态纯物质，分别称为饱和蒸汽、饱和液体及饱和固体。值得指出，处于相同饱和状态下的各个相，它们的状态并不相同，仅是温度及压力相等而已。而且，可以在保持饱和状态不变的条件下连续地发生相变。例如，常见的等压(等温)汽化过程，加入的热量使液相不断地向汽相转化，汽、液两相的质量都在发生变化，但在相变过程中，汽、液两相的饱和状态并没有改变。显然，这种相变过程是内部可逆的过程，每个中间状态都满足相平衡的条件。49. 当力平行于坐标轴时其投影等于零。( )此题为判断题(对，错)。参考答案：错50. 铂金丝的电阻在冰点时为10.000，在水的沸点时为14.247，在硫的沸点(446)时为27.887。试求出温度t/和电阻R铂金丝的电阻在冰点时为10.000，在水的沸点时为14.247，在硫的沸点(446)时为27.887。试求出温度t/和电阻R/的关系式R=R0(1+At+Bt2)中的常数A，B的数值。由已知条件可得 联立求解以上3式可得 R0=10 A=4.3210-31/ B=-6.8310-71/ 故温度t/和电阻R/之间的关系式为 R=10(1+4.3210-3t-6.8310-7t2)