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93

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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. 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。2. 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

2、接反映热能的最基本函数是A内能；B焓；C熵。A3. 合力投影定理建立了合力投影与分力投影的关系。( )A.对B.错参考答案：A4. 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=

3、105.7kN/m2、Pb=0、100kN/m2时，出口均为临界状态pe=pk；Pb=150kN/m2时，出口未达临界状态，Pe=pb。 5. 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%6. 在

4、一半径为a的小圆电流圈中馈入电流I=I0cost，该电流圈的磁偶极矩大小是_。在一半径为a的小圆电流圈中馈入电流I=I0cost，该电流圈的磁偶极矩大小是_。7. 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8. 拉伸与扭转组合变形、弯曲与扭转组合变形，它们的强度条件相同。( )A.对B.错参考答案：A9. 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(

5、 )。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：C10. 15时空气和水的运动黏度为空气=14.5510-6m2s，水=1.14110-6m2s，这说明_。 A空气比水的黏性大；B15时空气和水的运动黏度为空气=14.5510-6m2s，水=1.14110-6m2s，这说明_。A空气比水的黏性大；B空气比水的黏性小；C空气与水的黏性接近；D不能直接比较。D11. 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;BM

6、0,Q=0,N0;CM=0,Q=0,N0;DM0,Q0,N0C12. 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：B13. 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。 14. 学习了热力学第一、

7、第二定律，对于节能的认识应该是 A能量守恒，节能就是少用能； B不但在数量上要节约用能学习了热力学第一、第二定律，对于节能的认识应该是A.能量守恒，节能就是少用能;B.不但在数量上要节约用能，而且要按“质”用能。B15. 向容积为V=10m3的刚性绝热真空贮罐充入=0.7，温度为30，压力为0.1MPa的湿空气，到罐内压力达0.1MPa为止。求：向容积为V=10m3的刚性绝热真空贮罐充入=0.7，温度为30，压力为0.1MPa的湿空气，到罐内压力达0.1MPa为止。求：贮罐内空气的干球温度，含湿量和露点温度。已知：干空气Rg=0.287kJ/(kgK)，Cv=0.718kJ/(kgK)；水蒸气

8、Rg=0.4615kJ/(kgK)，Cv=1.402kJ/(kgK)。由t1=30查饱和水和饱和水蒸气表或饱和空气表，得pa1=4241Pa。 Pv1=1Ps1=0.74241Pa=2968.7Pa Pa1=pb-pv1=0.1106Pa-2968.7Pa=97031.3Pa 因(证明见本章拓展题3)，故 wa1=1-wv1=1-0.0186=0.9814 cp，a=cV，a+Rg，a=0.718kJ/(kgK)+0.287kJ/(kgK)=1.005kJ/(kgK) cp，v=cV，v+Rg，v=1.402kJ/(kgK)+0.462kJ/(kgK)=1.864kJ/(kgK) cp=wac

9、p，a+wvcp，v =0.98141.005kJ/(kgK)+0.01861.864kJ/(kgK) =1.021J/(kgK) Cv=wacv，a+wvCVv =0.98140.718kJ/(kgK)+0.01861.402kJ/(kgK) =0.731J/(kgK) 据向真空罐充气过程的能量方程h1=u2，所以 d2=d1=0.0190kg(水蒸气)/kg(干空气) 由于真空罐内压力等于充气压力，充气过程干空气和水蒸气质量不变，故 pv2=pv1=2968.7Pa查表，与之对应的饱和温度，即露点23.9。湿空气是干空气和水蒸气的混合物，在向真空罐充气过程中水蒸气和干空气的质量均不变，所以

10、混合气体的质量成分不变，湿空气的含湿量不变。据干空气和水蒸气的质量分数求出混合气体的比定压热容和比定容热容再由充气能量方程可得干球温度。 16. 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 17. 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

11、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=0.9618. 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。19. 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：C20. 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

12、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

13、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

14、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。 21. 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：A22. 真空中有一静电场，场中各点E=Eez，试证明(1)当0时，E=E(z)，即E仅是z的函数；(2)当=0时，E是常矢量真空中有一静电场，场中各点E=Eez，试证明(1)当0时，E=E(z)，即E仅是z的函数；(2)当=0时，E是常矢量证明：(1) 由于E=Eex，且电荷密度0，故 所以，得 即 E=E(z)ez (2) 当|=0时，由(1)中的结果，有 所以，当=0时，电场E为一常矢量，即均匀

15、电场。要证明0时，电场E=E(z)，只需由真空中静电场的性质方程及出发，证明即可。 引申拓展 凡是证明电场、磁场只是某个或某两个坐标的函数，通常都是利用电场、磁场满足的麦克斯韦方程组来讨论场量对坐标的微商值。 23. 某点的真空压强为65000Pa，当地压强为0.1MPa，该点的绝对压强为 A65000Pa；B55000Pa；C35000Pa；D165000Pa。某点的真空压强为65000Pa，当地压强为0.1MPa，该点的绝对压强为A65000Pa；B55000Pa；C35000Pa；D165000Pa。D24. 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、

16、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,25. 圆轴横截面上的扭矩为T，按强度条件算得直径为d，若该截面上的扭矩变为05T，则按强度条件可算得相圆轴横截面上的扭矩为T，按强度条件算得直径为d，若该截面上的扭矩变为05T，则按强度条件可算得相应的直径为05d。( )此题为判断题(对，错)。正确答案：26. 一元流动是 A均匀流；B速度分布按直线变化； C运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数。一元流动是A均匀流；

17、B速度分布按直线变化；C运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数。C27. 什么是工业管道的当量粗糙高度?什么是工业管道的当量粗糙高度?所谓当量粗糙高度是指和工业管道粗糙区值相等的同尼古拉兹粗糙直径的管晌粗糙高度。28. 物体受平面内三个互不平行的力作用而平衡，则三个力的作用线( )。A.必交于一点B.必交于二点C.交于一点、二点、三点都可能D.必交于三点参考答案：A29. 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：A30. 合理选择安全系数是解决_和_矛盾的关键。合理选择安全系数是解决_和_矛盾的关键。正确答案：安全、经济安全、经济31. 有一个充

18、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 32. 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

19、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。33. 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：B34. 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35. 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

20、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 36. 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，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

21、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。 37. 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

22、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 38. 插入氩气流的毕托管测得驻点压强为158kN/m2，静压为104kN/m2，测管处气流温度为20，试确定可压缩气流的速度；插入氩气流的毕托管测得驻点压强为158kN/m2，静压为104kN/m2，测管处气流温度为20，试确定可压缩气流的速度；若假定气体不可压缩，其密度等于未受扰动的流速中的密度，试确定这样假定可能产生的测速误差。氩气常数R

23、=208.2(Nm)/(kgK)，绝热指数K=1.68。可压缩流体v=236m/s，不可压缩流体252m/s，相对误差6.8%。39. 运动员起跑时，什么力使运动员的质心加速运动?什么力使运动员的动能增加?产生加速度的力一定作功吗?运动员起跑时，什么力使运动员的质心加速运动?什么力使运动员的动能增加?产生加速度的力一定作功吗?运动员起跑时，地面对其脚掌的摩擦力使其质心加速，但摩擦力作用点不产生位移，并不做功，运动员肌肉产生的力使动能增加所以产生加速度的不一定作功。40. 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

24、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。41. 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

25、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 42. 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。 43. 一个平面汇交力系只能列2个独立的平衡方程，解出(

26、)。A.1个未知力。B.2个未知力。C.3个未知力。D.6个未知力。参考答案：B44. 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：45. (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

27、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) 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。 46. 某一空气动力计算中，允许压强的相对误差p1.5%，对于15的空气流，其速度值在多大以下方可按不可压缩流体处某一空气动力计算中，允许压强的相对误差p1.5%，对于15的空气流，其速度值在多大以下方可按不可压缩流体处理，并求此条件下的密度变化。由，当p1.5

28、%时 又声速 则 =Mac0.245340.1783.34(m/s) 47. 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：D48. 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B49. 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。C50. 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：B