西南大学21秋《工程力学》基础期末考核试题及答案参考65

西南大学21秋工程力学基础期末考核试题及答案参考1. 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 2. 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=-454.7kJ/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。 3. 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4. 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：ABC5. 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。饱和温度和饱和压力对应，使水减压，使其达到80对应的饱和压力也可达到饱和状态。6. 分力一定小于合力。( )A.对B.错参考答案：B7. 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) 8. 气体燃料甲烷分别在定温定压与定温定容条件下燃烧，问哪种条件下放出的热量较多?若甲烷气体是分别在定压加热气体燃料甲烷分别在定温定压与定温定容条件下燃烧，问哪种条件下放出的热量较多?若甲烷气体是分别在定压加热与定容加热过程中达到相同的升温效果，问此时又是哪种过程中吸收的热量较多?9. 位移法只能以拆成三种类型(两端固定，一端固定、另端铰支，一端固定、另端滑动)的杆系作基本结构。( )位移法只能以拆成三种类型(两端固定，一端固定、另端铰支，一端固定、另端滑动)的杆系作基本结构。()错误还可包含有弯矩静定的杆。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. 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。12. 点在曲线运动中的法向加速度与速度大小的变化率有关。( )点在曲线运动中的法向加速度与速度大小的变化率有关。( )此题为判断题(对，错)。正确答案：13. 辛烷(C8H18)在95%理论空气量下燃烧。假定燃烧产生物是CO2，CO，H2O，N2的混合物，确定这个燃烧方程，并计算其空气辛烷(C8H18)在95%理论空气量下燃烧。假定燃烧产生物是CO2，CO，H2O，N2的混合物，确定这个燃烧方程，并计算其空气燃料比。辛烷在空气量为理论值时，燃烧反应方程为 C3H18+12.5O2+12.53.76N28CO2+9H2O+47.0N2 则在95%理论空气量下的辛烷燃烧方程可写成 C3H18+0.9512.5O2+0.9512.53.76N2 aCO2+bCO+dH2O+eN2 (1) 代中a，b，d，e为待定系数。 根据氢平衡 2d=18，则d=9 根据氮平衡 e=0.9512.53.76=44.65 根据碳平衡 a+b=8 (2) 根据氧平衡 2a+b+d=0.9512.52=23.75 (3) 联立解式(2)，(3)，得 a=6.75，b=1.25 将a，b，d，e代入燃烧方程(1)，可得辛烷在95%理论空气的方程，即 C8H18+11.875O2+44.65N26.75CO2+1.25CO+9H2O+44.65N2 用摩尔作单位时，空气燃料比为 用质量作单位时 14. 出现质量问题不可怕，可怕的是没有分析，没有预防和整改措施。( )出现质量问题不可怕，可怕的是没有分析，没有预防和整改措施。( )答案：对15. 点作匀速圆周运动时，其在某一瞬时的切向加速度不一定等于0，而其法向加速度一定等于。( )点作匀速圆周运动时，其在某一瞬时的切向加速度不一定等于0，而其法向加速度一定等于。( )参考答案：16. 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：A17. 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，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，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 18. 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_。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=u3219. 弯曲正应力在横截面上沿高度的分布是( )。A.线性、上下边缘大、中性轴为零B.线性、下边缘小、上边缘大C.线性、上下边缘小、中性轴大D.线性、下边缘大、上边缘小参考答案：A20. 长管作用水头H保持不变，出口由自由出流改为淹没出流后，管路流量 A减小；B不变；C增大；D不一定。长管作用水头H保持不变，出口由自由出流改为淹没出流后，管路流量A减小；B不变；C增大；D不一定。B21. 试用外界分析法的能量方程及熵方程来推导高乌-史多台拉(Gouy-Stodola)公式 I=T0SP试用外界分析法的能量方程及熵方程来推导高乌-史多台拉(Gouy-Stodola)公式I=T0SP根据损的定义，有 (a) 其中 =(E1-E2)+T0(S2-S1)+Efi-Efe+ (b) 根据孤立系统能量方程 Eisol=E+ETR+EWR+EMR+E0=0 其中 EWR=-WWR=Wu E0=Q0-p0V0=Q0+p0V EWR+E0=Wu+p0V+Q0=W+Q0 E=(E2-E1)，ETR=QTR 将上述结论代入孤立系统能量方程，可得出 -W=(E2-E1)+QTR+Efe-Efi+Q0(c) 将式(b)及(c)代入式(a)，可得出 =T0S+SMR+SWR+STR+S0=T0SPtot 22. 已知边长为a/的正方形截面对轴的惯性矩为，对形心轴的惯性矩为，则轴与轴的距离d/为( )。A.AB.BC.CD.D参考答案：B23. 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。24. 浮力作用线通过 A潜体的重心；B浮体的体积形心；C排开液体的体积形心； D物体上面竖直方向液体的体积形浮力作用线通过A潜体的重心；B浮体的体积形心；C排开液体的体积形心；D物体上面竖直方向液体的体积形心。C25. 压杆弯曲变形与失稳的区别是，由于杆长度不同，其抵抗外力的性质发生根本的改变，短粗杆的弯曲是强度问题，细长杆的弯曲是稳定问题。( )A.对B.错参考答案：A26. 矿井升降机的罐笼质量6000kg，以速度v=12ms下降。若吊起罐笼的钢绳突然断裂。试问欲使罐笼在s=10m矿井升降机的罐笼质量6000kg，以速度v=12ms下降。若吊起罐笼的钢绳突然断裂。试问欲使罐笼在s=10m的路程内停止，安全装置应在矿井壁与罐笼间产生多大的摩擦力?(摩擦力可视为常量)正确答案：钢绳突然断裂罐笼开始坠落时的初动能EKJ=v2罐笼停止下落时末动能Ek2=0坠落过程中重力作正功mgs摩擦力F作负功W12=mgsFs代入动能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐笼与矿井壁间的摩擦力钢绳突然断裂,罐笼开始坠落时的初动能EKJ=v2,罐笼停止下落时,末动能Ek2=0,坠落过程中,重力作正功mgs,摩擦力F作负功W12=mgsFs,代入动能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐笼与矿井壁间的摩擦力27. 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：28. 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。29. 试证明：在洛伦兹变换下， (1) dxdx是不变式； (2)是不变式。试证明：在洛伦兹变换下，(1) dxdx是不变式；(2)是不变式。由洛伦兹变换满足 x=avxv 而a满足aa= 由此得 dxdx=adxadx=aadxdx=dxdx=dxdx=dxdx(求和符号可任意改变角标) 即dxdx是不变式。 (2) 令f为任意可微函数 令xy=ax，代入上式，得 与(1)中方法相同，利用可得 即是洛伦兹不变算符。 30. 内力为零的杆件成为虚杆，试判断下图所示桁架中零杆的个数，下列答案中哪个正确?( )A.一个B.两个C.三个D.四个参考答案：A31. 等直径送风管道输送亚音速气流，在管道某处装有一毕托管，测得静压为35828N/m2(表压)，总压和静压之差为40cmHg等直径送风管道输送亚音速气流，在管道某处装有一毕托管，测得静压为35828N/m2(表压)，总压和静压之差为40cmHg，气流温度为25。试按不可压缩流体和可压缩流体两种情况计算该点的流速。设大气压为1标准大气压。不可压缩流体时，v=229.4m/s或258m/s； 可压缩流体时，v=242m/s。 32. 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。33. 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34. 直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强_。 ( )A不受来自上游水库反射波的直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强_。 ( )A不受来自上游水库反射波的影响B受来自上游水库反射波的影响C受阀门反射波的影响D不受管道长度的影响正确答案：A35. 流体静力学基本方程为p=*zC，也可写成zp=C，则关于式中z的说法正确的有( )。A.z称为位置高度流体静力学基本方程为p=*z+C，也可写成z+p/=C，则关于式中z的说法正确的有( )。A.z称为位置高度B.z的大小是不能直接测量的C.z表示单位重量液体具有的重力势能D.z也成为测压管高度正确答案：AC36. 水力学的基本原理也同样适用于气体的条件是 A气体不可压缩；B气体连续；C气体无黏性；D气体无表面张力。水力学的基本原理也同样适用于气体的条件是A气体不可压缩；B气体连续；C气体无黏性；D气体无表面张力。A37. 连接件实用计算中引入了( )假设?A.均匀性假设B.连续性假设C.各向同性假设D.应力均布假设参考答案：B38. 为什么整体刚度矩阵中主对角线上的元素都是正的，而非对角线上的元素不一定总是正的?为什么整体刚度矩阵中主对角线上的元素都是正的，而非对角线上的元素不一定总是正的?K中主对角线上的元素kii即是位移法方程中的主系数，其力学意义为：在结构中某处沿i方向发生单位位移i=1时，在该处沿i方向相应施加的力。该力的方向与i方向永远一致，故恒为正值。非对角线上的元素(即副系数)kji(ij)是指当发生单位位移i=1时，沿j方向相应的约束力，此力与j的方向能相同也可能相反，故其值不一定为正。39. 用矩阵位移法求解各类杆件结构时，它们的计算步骤是否相同?形成整体刚度矩阵的方法是否相同?( ) A相同；不用矩阵位移法求解各类杆件结构时，它们的计算步骤是否相同?形成整体刚度矩阵的方法是否相同?()A相同；不同B相同；相同C不同；不同D不好确定B40. 计算超静定结构，在什么情况下只需给出EI、EA的相对值?在什么情况下需给出EI或EA的绝对值?计算超静定结构，在什么情况下只需给出EI、EA的相对值?在什么情况下需给出EI或EA的绝对值?计算超静定结构的内力，在荷载作用下，只需给出EI、EA的相对值；在温度改变、支座移动、材料收缩、制造误差等因素作用下，需给出EI、EA的绝对值。41. 用磁标势m解决静磁场问题的前提是( ) A该区域没有自由电流分布 B该区域应是没有自由电流分布的单连通用磁标势m解决静磁场问题的前提是()A该区域没有自由电流分布B该区域应是没有自由电流分布的单连通区域C该区域每一点满足D该区域每一点满足B42. 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 43. 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：D44. 框架结构的特点包括( )A、强度高B、自重轻C、整体性好D、抗震性好正确答案：ABCD45. 有一横截面面积为A的圆截面杆件受轴向拉力作用，若将其改为截面积仍为A的空心圆截面杆件，其他条件不变，试判断以下结论的正确性：( )A.轴力增大，正应力增大，轴向变形增大B.轴力减小，正应力减小，轴向变形减小C.轴力增大，正应力增大，轴向变形减小D.轴力、正应力、轴向变形均不发生变化参考答案：D46. 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。C47. 在上题中，当外电路短路时，电路中的电流和端电压分别是( )。A20A，2VB20A，0C0，2VD0，0在上题中，当外电路短路时，电路中的电流和端电压分别是( )。A20A，2VB20A，0C0，2VD0，0正确答案：B48. 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 49. 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%50. 下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件( )。A.波登管B.膜片C.波纹管D.电阻应变片正确答案：D