西南大学21秋《工程力学》基础复习考核试题库答案参考套卷50

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1、西南大学21秋工程力学基础复习考核试题库答案参考1. 大容器中的空气经渐缩喷管流向外界空间。容器中空气压强为P0=200kN/m2，温度T0=300K，喷管出口截面Ae=50cm2，空大容器中的空气经渐缩喷管流向外界空间。容器中空气压强为P0=200kN/m2，温度T0=300K，喷管出口截面Ae=50cm2，空间压强分别为Pb=0、100、150kN/m2。试求质量流量。Pb=0、100kN/m2时，Qm=2.334kg/s； Pb=150kN/m2时，Qm=2.059kg/s。 临界压力Pk=0.5283、P0=105.7kN/m2、Pb=0、100kN/m2时，出口均为临界状态pe=pk

2、；Pb=150kN/m2时，出口未达临界状态，Pe=pb。 2. 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：3. 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. 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=0.52

3、5m，v0=9m/s$s=2.43m$y=2.24cm。5. 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=100kPa、T1=300K 状态2：p2=p1=5100kPa=500kPa 状态3：p2=p2

4、=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。 6. 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

5、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 7. 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8. 活塞式压气机活塞每往复一次生产0.5kg，压力为0.35MPa的压缩空气。空气进入压气机时的温度为17，压力为0.098M活塞式压气机活塞每往复一次生产0.5kg，压力为0.35MPa的压缩空气。空气进入压气机时的温度为17，压力为0.098MPa

6、，若压缩过程为n=1.35的可逆多变过程，余隙容积比为0.05，试求压缩过程中气缸内空气的质量。压缩终了时余隙中空气的参数为p3=p2=0.35MPa，因排气过程状态参数不变，故 容积效率 = 据容积效率定义，而有效吸气容积内气体即是产出的压缩空气 = 所以 由题给，余隙容积比，故 V3=(V1-V3)=0.050.4607m3=0.0230m3 因此余隙容积中残存的空气量为 压缩过程中气缸内的空气总质量为 m+m3=0.5kg+0.0695kg=0.5695kg压气机每往复一次，生产压缩气体0.5kg，但由于存在余隙容积，需配备适合0.57 kg气体的气缸，如果压力比提高，或余容比增大，配备

7、的气缸体积需更大，因此余隙容积的存在使生产量下降，所以有人称余隙容积为有害容积。 9. 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。10. 将一半径为R0未带电的导体

8、球，置于均匀电场E0中，若该球沿垂直于E0的面分成两个相等的半球，求两半球受到的作将一半径为R0未带电的导体球，置于均匀电场E0中，若该球沿垂直于E0的面分成两个相等的半球，求两半球受到的作用力以球心为坐标原点，E0方向为z轴，且令导体电势为零，则电势满足 (RR0) 则的通解为 利用边界条件确定常数，最后得 则球面处的电场为 于是，导体表面单位面积受的静电力为 左右两半球受的力分别为 由此可见，左右两半球受的静电力大小相等，方向相反。 11. 空间力系向某简化中心O简化结果有主向量R=0，主矩mO0，则此力系对任意点A简化必有R=0，mA=mO。( )空间力系向某简化中心O简化结果有主向量R

9、=0，主矩mO0，则此力系对任意点A简化必有R=0，mA=mO。()正确12. 静止的带电介子的寿命为2.6108s，从加速器中产生的单能竹束经过10m的路程后，衰变了10%，求介子的动量和能静止的带电介子的寿命为2.610-8s，从加速器中产生的单能竹束经过10m的路程后，衰变了10%，求介子的动量和能量13. 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。B14.

10、 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。15. 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16. 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

11、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。A17. 当力的作用线通过矩心时，则力矩的大小为( )。A、大于某一数值B、零C、无法确定D、常数参考答案：B18. 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

12、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

13、)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)=-

14、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 19. 柴油发动机连杆大头螺钉承受最大拉力Pmax=58.3kN，最小拉力Pmin=55.8kN。螺纹处内径d=11.5mm。试求平均应力m、柴油发动机连杆大头螺钉承受最大拉力Pmax=58.3kN，最小拉力Pmin=55.8kN。螺纹处内径d=11.5mm。试求平均应力m、应力幅a、循环特征R，并作-t曲线。m=549MPa，a=12MPa，R=0

15、.9620. 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%21. 沿总流的伯努利方程中的速度是指_速度。 A有效截面上任意点；B有效截面平均；C有效截面形心处；D有效截沿总流的伯努利方程中的速度是

16、指_速度。A有效截面上任意点；B有效截面平均；C有效截面形心处；D有效截面上最大。B22. 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：23. 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。C24. 复杂的周期信号的频谱是( )。A.离散的B.连续的C.函数D.sinc函数正确答案：A25. 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

17、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。 26. 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

18、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。 27. 何为对比态参数、对比状态及对比态定律?试判断下列论断是否正确： 与理想气体具有相同的偏离程度，则必定是何为对比态参数、对比状态及对比态定律?试判断下列论断是否正确：与理想气体具有相同的偏离程度，则必定是处在相同的对比状态；处在相同的对比状态，则必定与理想气体具有相同的偏离程度；对于Zc相同的各种物质，如果处在相同的对比状态，则必定与理想气体具有相同的偏离程度。热力学相似状态；处在相同的对比状态；处在与理想气体偏离程度相同的状态，这三种状态的含义

19、是否完全相同?每一种工质都有确定的临界参数(pc，Tc，vc)，因此，临界压缩因子也是一个定值，有 工质实际状态下的热力性质与临界状态时的热力性质的比值，统称为对比态参数。具有相同对比态参数的状态，称为具有相同的对比状态。对比态方程可表示为 其中 这个对比态方程是相对于临界状态而言的对比态压缩因子表达式。根据对比态定律，即任意两个对比态参数确定之后，第三个对比态参数就完全确定。因此，对比态压缩因子仅是(Tr，pr)的函数，当(Tr，pr)一定时，vr及Z/Zc的值就完全确定。不论Zc的数值是多少，只要Z/Zc的数值相同，就表示这些工质所处的状态，与自身的临界状态的偏离程度是相同的，具有相似的热

20、力性质。但这些工质所处的状态，并不是完全相似的热力学相似状态。例如，任何工质的Zc/Zc都等于1，说明任何工质的临界状态，都具有相似的热力学性质。但不同工质的Zc并不相等，说明临界点与理想气体的偏离程度并不相同，并不处于完全相似的热力学状态。 对比态方程的另外一种形式是 上式是以Zc作为第三参变数的三变量的对比态方程，它是以假想理想气体状态作为对比的对象，Z的数值代表工质在该状态下的热力性质与理想气体的偏离程度。Z值相等的所有工质，都处在热力学相似的状态下。对于具有相同Zc值的工质而言，Z仅是(Tr，pr)的函数。 28. 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

21、正确?( )A.一个B.两个C.三个D.四个参考答案：A29. 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。30. 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：A31. 实际蒸汽动力装置与燃气轮

22、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，采用回热后每公斤工质作功量均减少。()错误32. 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：A33. 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

23、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。34. 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35. 证明沿z轴方向传播的平面电磁波可用矢势A(，)表示，其中，A垂直于z轴方向。证明沿z轴方向传播的平面电磁波可用矢势A(，)表示，其中，A垂直于z轴方向。证明 利用上题中得到的自由空间矢势A的方程

24、 解得平面波解为 由于平面波沿z轴方向传播，故K=kez，则式可写为 根据洛伦兹规范 得 由已知条件A=Aez，故=0 因此 ，由于，再考虑沿z方向传播的电磁波矢势A解析表达式，找出与A的关系便可证明。 易犯错误 不能抓住平面电磁波的特点，未应用沿z轴传播这一特定条件。 引申拓展 求解此类题目时，将E、B用A、表示出来，在已知条件下分析A、解析式及其之间的关系即可。 36. 设A和是满足洛伦兹规范的矢势和标势。 (1) 引入一矢量函数z(x，t)(赫兹矢量)，若令=Z，证明。 (2) 若令=-设A和是满足洛伦兹规范的矢势和标势。(1) 引入一矢量函数z(x，t)(赫兹矢量)，若令=Z，证明。(

25、2) 若令=-P证明Z满足方程，写出在真空中的推迟解。(3) 证明E和B可通过Z用下列公式表出：A和满足洛仑兹规范 有 引入赫兹矢量Z(x，t)，令=-Z，代入上式中 有 (f)=0，即一个矢量场旋度的散度为零。 对应上式可知，由式确定的矢量场不唯一，可以相差一个f，令f为零，可以得到 (2) 在洛仑兹规范下，标势的方程可写为 将=-Z，=-P代入上式，有 即 与的形式相比较， (3) 将=-Z，代入，有 由有 代入上式，有 37. 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

26、构的内力为：()AM=0,Q0,N0;BM0,Q=0,N0;CM=0,Q=0,N0;DM0,Q0,N0C38. 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：B39. 求上题的铸铁梁在许可弯矩M作用下横截面上拉应力的合力Nt，压应力合力Nc应为多少? 关键提示：1)纯弯梁横截求上题的铸铁梁在许可弯矩M作用下横截面上拉应力的合力Nt，压应力合力Nc应为多少?关键提示：1)纯弯梁横截面上总轴力N=0；2)可根据已知弯曲正应力用分块法或分段积分法求Nt。Nt=142.4kN40. 一把直尺相对于系静止，直尺与x轴交角今有一

27、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 41. 从皮帕德方程在局域近似下得到的出发，证明相应的皮帕德有效穿透深度为 其中L为伦敦穿透深度从皮帕德方程在局域近似下得到的出发，证明相应的皮帕德有效穿透深度为其中L为伦敦穿透深度对于满足条件，的第二类超导体，皮帕德方程的局域近似为 (1) 其中 (2) 对(1)式求旋度，得 (3) 由静磁场方程B=0JS，B=0，有 (4) 由(3)、(4)两式，得方程 (5) 这方

28、程与伦敦局域理论得到的方程(3.34)有相同形式，其中 (6) 由于，故 42. 混合气体的比体积_。 A=i B=Wii C=xii D都不对混合气体的比体积_。A=iB=WiiC=xiiD都不对B43. 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：A44. 库伦土压力理论的基本假定是墙后填土是均匀的无粘性土,滑动破坏面为通过墙踵的( )。参考答案：平面45. 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

29、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。46.

30、 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B47. 已知空气温度为0，气流速度为250m/s，气流的滞止声速为 A 250m/s；B 300m/s；C 350m/s；D 400m/s。已知空气温度为0，气流速度为250m/s，气流的滞止声速为A 250m/s；B 300m/s；C 350m/s；D 400m/s。C48. 蒸汽动力装置中，直接向环境散失热量最多的设备是_，可用能损失最多的设备是_。蒸

31、汽动力装置中，直接向环境散失热量最多的设备是_，可用能损失最多的设备是_。冷凝器$锅炉49. 有一个充满电介质的平板电容器，电介质的介电常数按规律变化，式中a是两板间的距离，x轴的方向与平板垂直，平有一个充满电介质的平板电容器，电介质的介电常数按规律变化，式中a是两板间的距离，x轴的方向与平板垂直，平板的面积为S，忽略边缘效应，如果两极的电势差为V，求该电容器的电容C和板上束缚电荷的分布。如图所示选取坐标， 令x=a处为电势零点，则 设极板上的自由电荷为Q，则其面密度 这样 故电容器电容 因 D=e0E+P 故 束缚电荷面密度 P=en(P1-P2) 对于x=0面 x=a面 束缚电荷的体密度 50. 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。A