西南大学22春《工程力学》基础综合作业二答案参考8

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1、西南大学22春工程力学基础综合作业二答案参考1. 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。A2. 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：B3. 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：C4. 矿井升降机的罐笼质量6000kg，以速度v=12ms下降。

2、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=m

3、gsFs,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5. 角频率为的光子(能量h，动量hk)撞在静止的电子上，试证明角频率为的光子(能量h，动量hk)撞在静止的电子上，试证明在初态电子静止的参考系观察，该系统的能量和动量为 W1=m0c2+h， p1=hk=h(/c)k0 m0为电子的静止质量，k0是入射光子运动方向的单位矢量若电子吸收了这光子，它将获得动量p2，为使动量守恒满足，应有p2=p1，于是末态电子的能量为 显然W2W1，因此电子不可能吸收这光子$仍在初态电子静止的参考系观察，散射前系统的能量和动量仍为 W1=m0c2+h， p1=hk=h(/

4、c)k0 如图，设散射后光子的频率为，能量为h，动量为p1=hk=h(/c)k。 k0是散射光子运动方向的单位矢量，k0与k0的夹角是光子的散射角散射过程电子受到冲击，其动量p20，能量为散射前后系统的能量和动量守恒 p1=p2+p1， 即p2=p1-p1 由此可解出散射后光子的角频率为 这结果称为康普顿散射可见散射后光子的频率，只有能量(电子静止能量)的光子，被散射后才有第四章讨论电磁波在介质表面的反射与折射现象时，把反射波和折射波的频率看成与入射波的频率相同，这仅对频率较低的电磁波才近似成立 6. 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；(

5、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。 7. 在两向应力状态下，已知其最大剪应变max=50010-6，两个相互垂直方向上的正应

6、力之和为27.5MPa，材料的弹性常在两向应力状态下，已知其最大剪应变max=50010-6，两个相互垂直方向上的正应力之和为27.5MPa，材料的弹性常数E=200GPa，v=0.25，试确定主应力的大小。极大=53.8MPa，极小=-26.3MPa8. 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：D9. 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

7、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。10. 一台汽油机的压缩比为9，

8、压缩前气体的参数为90kPa、290K，循环的最高温度为1800K，假定循环按定容加热理想循环一台汽油机的压缩比为9，压缩前气体的参数为90kPa、290K，循环的最高温度为1800K，假定循环按定容加热理想循环进行，燃气性质近似与空气相同。利用气体的热力性质表，求气体膨胀后的压力和循环的热效率。由题意，如图所示，状态1:P1=90kPa、T1=290K，查由空气热力性质表，得 h1=292.25kJ/kg、Pr1=1.2531、r1=231.43。 u1=h1-P11=h1-RgT1 =292.25kJ/kg-0.287kJ/(kgK)290K =209.02kJ/kg 据理想气体状态方程式

9、 = 状态2： = 由r2查表，T2介于680K和690K之间，所以 = 查表： u2=h2-p22=h2-RgT2 =695.43kJ/kg-0.287kJ/(kgK)681.48K=499.84kJ/kg 状态3：因2=3，所以 查表：h3=2004.34kJ/kg、r3=1.3544 u3=h3-P33=h3-RgT3 =2004.34kJ/kg-0.287kJ/(kgK)1800K=1487.74kJ/kg 状态4：4=1 由r4查表，T4介于880K和990K之间，所以 = u4=h4-p44=h4-p41 =922.33kJ/kg-275.8kPa0.9248m3/kg=667.2

10、7kJ/kg = 11. 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 12. 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， TdS

11、dQ (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

12、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，

13、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 13. 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

14、平均应力m、应力幅a、循环特征R，并作-t曲线。m=549MPa，a=12MPa，R=0.9614. 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15. 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。B16. 常温、常压下一混合气体由氮气、氧气和二氧化碳组成

15、，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 17. 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：18. 进入汽轮机的蒸汽参数为3MPa、400，体积流量5m3/s，蒸汽在压力600kP

16、a，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。19. 列平衡方程时，要建立坐标系求各分力的投影，为运算方便，坐标轴通常需要选在与未知力( )。A.相交90度角B.相交0度角C.相交60度角D.相交30度角参考答案：A20. 试用外界分析法的能量方程及熵方程来推

17、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)

18、，可得出 =T0S+SMR+SWR+STR+S0=T0SPtot 21. 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 22. 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：B23. 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

19、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。C24. 假如地球引力增加一倍，下列几种振动系统的固有频率有变化?(1)单摆；(2)复摆；(3)弹簧质量系统；(4)扭摆。假如地球引力增加一倍，下列几种振动系统的固有频率有变化?(1)单摆；(2)复摆；(3)弹簧质量系统；(4)扭摆。25. 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：A26. 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

20、减27. 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。A28. 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29. 若封闭气缸内的湿空气定压开温，问湿空气的、d、h如何变化?若封闭气缸内的湿空气定压开温，问湿空气的、d、h如何变化?封闭气缸内

21、的湿空气定压开温，水蒸气的温度当然随之升高，其对应的饱和压力也升高，但湿空气中干空气和水蒸气的质量和分压力均不改变，因此，湿空气的焓升高，含湿量保持不变，相对湿度下降。30. 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，采用回热后每公斤工质作功量均减少。()错误31. 二力平衡公理中的两个力、作用与反作用定律中的两个力，它们相同。( )A.对B.错参考答案：B32. 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

22、可能。A33. 恒定流是 A流动随时间按一定规律变化；B流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化； C各过流断面的速度恒定流是A流动随时间按一定规律变化；B流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化；C各过流断面的速度分布相同。B34. 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：A35. 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36. 活塞式压

23、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

24、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. 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。(2) 若令=-P证明Z满足方程，写出在真空中的推

25、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 38. 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

26、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

27、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。 39. 斯特林循环和艾利克松循环各由哪几个基本热力过程

28、所组成?将它们表示在T-s图上，并证明它们与相同温度范围内斯特林循环和艾利克松循环各由哪几个基本热力过程所组成?将它们表示在T-s图上，并证明它们与相同温度范围内的卡诺循环具有相同的热效率。先将理想回热循环表示在T-s图上。 采取定容回热措施的活塞式热气发动机的理想循环称为斯特林循环，在图9-9(a)中，用abcda来表示。官包括下列四个可逆过程： ab为定温压缩过程，并向低温热库放热； bc为定容吸热过程(从回热器中吸热)； cd为定温膨胀过程，并从高温热库吸热； da为定容放热过程(向回热器放热)。 在这个理想的定容回热循环中，定容放热过程da所放出的热量，储存于回热器中；而在定容吸热过程

29、bc中，这些热量又全部被工质所回收，因此，在这两个定容过程中，工质与外界并未交换热量。循环中工质从外热源吸收的热量为q1=qcd；循环中工质向外界放出热量为q2=qab。循环的净热为 q0=qab+qcd=w0 循环的热效率 上式说明，在相同的温度范围内，理想的定容回热循环(斯特林循环)和卡诺循环，具有相同的热效率。 艾利克松提出了理想的定压回热循环，用定压回热代替了斯特林循环中的定容回热。如图9-9(b)所示，它由下列四个可逆过程所组成： ab为定压吸热过程(从回热器中吸热)； bc为定温膨胀过程，并从高温热库吸热； cd为定压放热过程(向回热器中放热)； da为定温压缩过程，并向低温热库放

30、热。 同理有 理想回热循环(斯特林循环及艾利克松循环)通常称为概括性卡诺循环。实践证明，采用回热措施可以提高循环热效率，也是余热回收的一种重要的节能途径。 40. 对于一个静磁场B，矢势A有多种选择性是因为( ) A在定义A时同时确定了它的旋度和散度 B在定义A时只确定对于一个静磁场B，矢势A有多种选择性是因为()A在定义A时同时确定了它的旋度和散度B在定义A时只确定了其旋度而没有定义其散度CA的旋度的梯度始终为零DA的散度始终为零B41. 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

31、式，还应利用状态参数特性选择适当的积分途径。42. 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,N0C43. 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：A44. 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

32、数量上要节约用能，而且要按“质”用能。B45. 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：A46. 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：A47. 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

33、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=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

34、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。 48. 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+d

35、H2O+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 49. 发电机的输出电压主要由自身决定，而输出功率的大小则取决于负载，只要不超出其额

36、定功率即可。(发电机的输出电压主要由自身决定，而输出功率的大小则取决于负载，只要不超出其额定功率即可。( )此题为判断题(对，错)。正确答案：50. 气缸中0.1kg的空气初参数是300K、100kPa，被等温压缩到 250kPa，求过程热量和功。气缸中0.1kg的空气初参数是300K、100kPa，被等温压缩到250kPa，求过程热量和功。Q=W=-7.89 kJ。51. 作图(a)所示简支梁的内力图 利用整体平衡条件：作图(a)所示简支梁的内力图利用整体平衡条件：(1)求支座反力 X=0， XA=0 MA=0, 161+444-YB8=0， YB=10kN() MB=0，YA8-167-4

37、44=0, YA=22kN() Y=0， 22-16-44+10=0 (2)作剪力图 用截面法计算控制截面内力。控制截面有A、B、C、D、E等荷载不连续点，将梁AB分成四段：AC、CD、EB段无荷载，Q图为水平线，用一个值就可确定；DE段内有分布荷载，Q图为斜直线，用两个值就可确定。 QA=QC左=YA=22kN QC右=QD=YA-P=22-16=6kN QE=QB=-YB=-10kN 作Q图 先作Q图横坐标轴AB(图(b)，在横坐标轴上各相应位置标注控制截面(A、C、D、E、B)，在A点和C坐点的坐标轴上面取22kN为纵坐标，得到A1点和C1点；在C右和D点的坐标轴上面取6kN为纵坐标，得

38、到C2点和D1点；在E点和B点的坐标轴下面取10kN为纵坐标，得到E1和B1点。将各纵坐标A1C1、C2D1、D1E1、E1B1连以直线，在坐标轴上面注明正号，在坐标轴下面注明负号，即得剪力图。剪力图见图(b)。 (3)作M图 用截面法计算控制截面弯矩。仍选A、B、C、D、E为控制截面，各控制截面弯矩值为： MA=0 MC=221=22kNm(下边受拉) MD=222-161=28kNm(下边受拉) ME=102=20kNm(下边受拉) MB=0 作M图 在横坐标轴上各控制截面A、C、D、E、B下方标注各相应截面弯矩的纵坐标值0、22、28、20、0，它们对应的点为A1、C1、D1、E1、B1

39、，见图(c)。 在梁上无荷载段，即AC、CD、EB段，将A1C1、C1D1、E1B1分别连以直线，即得这些段的弯矩图。 在梁上有均布荷载段的DE段，弯矩图为抛物线。抛物线应根据三个纵坐标定出。现已有D1和E1点，在D1和E1之间所缺少的一个纵坐标值，可取DE段中点F的弯矩值，也可取DE之间的Mmax值，现分别计算如下： DE段中点MF值： MF=224-163-421=32kNm(下边受拉) Mmax值： Mmax发生在的截面，设该截面为G，先利用AG隔离体平衡(图(d)，计算Q=0截面(即G点)的位置。 QG=22-16-qx=0 得到MF值和Mmax值后，就可在横坐标轴上F点下面取纵坐标为

40、32kNm，得到F1点，或在横坐标轴上G点下面取纵坐标为32.5kNm，得到G1点。将D1、F1、E1三点或D1、G1、E1三点连成一抛物线，即得DE段的弯矩图。 AB梁的弯矩图见图(c)。 (4)内力图形状特征的校核 由图(a)、(b)、(c)给出的荷载图、Q图和M图分析：AC、CD、EB都是无荷载段，剪力图是水平线，弯矩图是斜直线；在P作用点C，剪力值有突变，突变值为P值，弯矩图在C两侧斜率不等，形成尖点，尖角指向同P方向；DE段有均布荷载q，剪力图是斜直线，斜率值即q值，弯矩图是二次抛物线，注意在D1和E1点直线和曲线之间为光滑过渡。 还可看出弯矩图切线斜率的数值和方向，与剪力图的剪力值

41、和符号是一致的，M图曲线的凸向与q的指向相同。 52. 当收缩喷管的出口截面成为临界截面时，背压连续下降不能使喷管内的流量增加，造成“壅塞”现象，其物理原因可能当收缩喷管的出口截面成为临界截面时，背压连续下降不能使喷管内的流量增加，造成“壅塞”现象，其物理原因可能是A与超声速流流过收缩管道的原理一样；B喷管外为开放空间，降低背压对管内不起作用；C喷口处达到声速，形成马赫线，喷管内相当于寂静区。C喷口外为扰动区，扰动区的压强扰动传不到寂静区；故对喷管内流动没有影响。53. 一个物体上的作用力系，满足( )条件，就称这种力系称为平面汇交力系。A.作用线都在同一平面内，且汇交于一点B.作用线都在同一

42、平面内，但不交于一点C.作用线在不同一平面内，且汇交于一点D.作用线在不同一平面内，且不交于一点参考答案：A54. 试分析比较经典热力学中不同理论体系在逻辑结构上的主要差别。试分析比较经典热力学中不同理论体系在逻辑结构上的主要差别。经典热力学可归纳为如表0-1所示的、有代表性的理论体系：建立在热力循环基础上的CJKCP体系；建立在绝热过程基础上的喀喇氏(Caratheodory)体系；以稳定平衡态定律(LSE, The Law of Stable Equilibrium)为基础的单一公理法体系(The Single-Axiom Approach)；从分析非耦合系统(The Uncoupled

43、Systems)着手的MIT体系；“起点提高”、“重点后移”后的外界分析法(SAM, Surrounding Analysis Method)体系。 不同理论体系在逻辑结构上的差别，主要体现在对热力学第一定律及热力学第二定律的表述上。前四种理论体系分别在不同的范畴内、按不同的逻辑结构、用不同的论证方法，论证了“内能”及“熵”的存在，并用它们的定义表达式作为基本定律的表述式。SAM体系是在承认“内能”及“熵”存在的基础上，把论证的重点后移，引出一系列SAM体系所特有的新概念以及基本定律的新的表述式。 55. 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

44、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：()AB4iCDC56. 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。57. 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

45、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：D58. 长管并联管道各并联管段的( )。A.水头损失相等B.水力坡度相等C.总能量损失相等D.通过的水量相等长管并联管道各并联管段的( )。A.水头损失相等B.水力坡度相等C.总能量损失相等D.通过的水量相等正确答案：A59. 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

46、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=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%。60. 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。