西南大学22春《工程力学》基础综合作业二答案参考43

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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. 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=0.962. 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3. 当收缩喷管的出口截面成为

2、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。4. 由自于工程实际情况不同，有时需要对湿空气喷入一定的水分，即所谓加湿过程，这种加湿过程可采用如下一些方法：由自于工程实际情况不同，有时需要对湿空气喷入一定的水分，即所谓加湿过程，这种加湿过程可采用如下一些方法

3、：(1)干球温度不变的定干球温度加湿方法；(2)相对湿度不变的定相对湿度加湿方法；(3)绝热条件下的绝热加湿方法。分别按各种调湿过程将湿空气调节为要求的湿空气。已知：t1=12，p1=100kPa，1=25%，d2=510-3kg/kg(干空气)，湿空气进入房间的体积流量qV=60m3/min，加湿水温为12。试确定：按定干球温度加湿过程 参见图7-11，由已知的t1=12%，1=25%在图上可以定出调湿前湿空气的状态点1。由t2=t1和d2=510-3kg/kg(干空气)可确定调湿后的湿空气状态点2，则1-2为定干球温度的调湿过程。查得2=55%。 当水喷入湿空气后，湿空气的含湿量增加，干球

4、温度要下降，为保持干球温度不变，则必须同时加入热量。 据稳定流动能量方程 其中，qm,a由下式求得 则 由h-d图上读得 v1=0.821m3/kg(干空气)，d1=0.0023kg/kg(干空气) h1=17.7kJ/kg(干空气)，h2=25.0kJ/kg(干空气) 另外按12查饱和水蒸气表，饱和水的焓h=50.37kJ/kg 于是 根据质量守恒，加湿后加入的水 qm,w=qm,a(d2-d1) =72.91kg/min(510-3-0.0023)kg/kg(干空气) =0.1969kg/min 故 =72.91kg/min(25.0-17.7)kJ/kg(干空气)-0.1969kg/mi

5、n50.37kJ/kg =522.3kJ/min 即所要求的3个量分别为2=55%，t2=12，=522.3kJ/min$按定相对湿度加湿过程 由2=1和d2确定调湿后的湿空气状态2，定相对湿度的调湿过程用7-11图中的1-2表示。 从h-d图上读得 t2=25.0，h2=38.0kJ/kg(干空气) 此时，qm,a，qm,w和h与定干球温度加湿过程相同，即 qm,a=72.91kg/min，qm,w=0.1969kg/min h=50.37kJ/min 则热流量 Q=qm，a(h2-h1)-qm,wh =72.91kJ/min(38.0-17.7)kJ/kg(干空气)-0.1969kg/mi

6、n50.37kJ/min =1470.2kJ/min 即所要求的3个量分别为 2=24%，t2=25.0， =1470.2kJ/min$按绝热加湿过程 因绝热加湿过程基本上是一定焓过程，所以由h2=h1和d2确定调湿后的湿空气状态2，则绝热调湿过程线用7-11图中的1-2表示。 从h-d图上读得 t2=4.5， 2=95% 又因是绝热过程，则=0。 5. 生产液氧时，要将气体压缩到100atm、-90，若氧是从初态0.1MPa、22，被压缩并冷却到上述条件。气体初始体积是2.8生产液氧时，要将气体压缩到100atm、-90，若氧是从初态0.1MPa、22，被压缩并冷却到上述条件。气体初始体积是

7、2.83m3，压缩后的体积应是多少?氧气Tcr=154.3K、Pcr=49.8atm=5.05MPa、Rg=260J/(kgK)。初态时压力较低，可作理想气体处理 终态时压力较高，采用通用压缩因子图(如图)计算 ， 查图得x=0.56 6. 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：A7. 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

8、法或分段积分法求Nt。Nt=142.4kN8. 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 9. 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

9、+ (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 10. 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

10、h与过程3-2的热力学变化u的关系是_。h31=u3211. 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) 12. 气体的黏性随温度的升高而

11、 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。A13. 在分布载荷作用处，剪力图是斜直线。( )A.对B.错参考答案：A14. 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。15. 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

12、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：AC16. 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.

13、656 m3/s，排汽管的直径D=1.77m。17. 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。(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：18. 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。19. 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

14、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 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

15、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。 20. 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

16、；B焓；C熵。A21. 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. 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

17、流动。 ( )此题为判断题(对，错)。正确答案：23. 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。24. 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

18、力与j的方向能相同也可能相反，故其值不一定为正。25. 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26. 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：()AB4iCDC27. 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

19、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：C28. 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：29. 在Q=0处，弯矩必取Mmax。( )在Q=0处，弯矩必取Mmax。()错误30. 作图(a)所示简支梁的内力图 利用整体平衡条件：作图(a)

20、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，YA8-167-444=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

21、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

22、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，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

23、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

24、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，与剪力图的剪力值和符号是一致的，M图曲线的凸向与q的指向相同。 31. 一容积为100m3的开口容器，装满0.1MPa、20的水，问将容器内的水加热到90将会有多少公斤的水溢出?(忽略水的汽一容积为100m3的开口容器，装满0.1MPa、20的水，问将容器内的水加热到90将会有多少公斤的水溢出?(忽略水的汽化，假定加热过程中容器体积不变)32. 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

25、、经济33. 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：A34. 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.

26、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。 35. 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。C36. 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

27、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 37. 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：A38. 水力最优断面是( )。A.造价最低的渠道断面B.壁面粗糙系数最小的断面C.对一定的流量具有最大断面水力最优断面是( )。A.造价最低的渠道断面B.壁面粗糙系数最小的断面C.对一定的流

28、量具有最大断面积的断面D.对一定的面积具有最小湿周的断面正确答案：D39. 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：A40. 试证：当0时，平面图形上两点的速度在此两点连线上的投影相等。试证：当0时，平面图形上两点的速度在此两点连线上的投影相等。令两点为A、B，如图9-6所示，由加速度的合成公式 aBaAaBAtaBAn 当0时 aBAnAB20 则 aBaAaBAt 又 aBAtAB 所以当0时，平面图形上两点的加速度在此两点的连线上投影相等。 41. 如果F1与F2在x轴上投影相

29、等，这两个力一定相等。( )A.对B.错参考答案：B42. 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，

30、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 43. 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：B4

31、4. 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-p

32、v1=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=wacp，a+wvcp，v =0.98141.005kJ/(kgK)+0.01861.864kJ/(kgK) =1.021J/(kgK) Cv=wacv，a+wvCVv =0.98140.718kJ/(kgK)+0.018

33、61.402kJ/(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。 45. 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

34、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：A46. 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

35、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 =dx

36、dydz (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。 47. 当被测压差较小时，为使压差计读数较大，以减小测量中人为因素造成的相对误遭，也常采用倾斜式压差计，其结构如当被测压差较小时，为使压差计读数较大，以减小测量中人为因素造成的相对误遭，也常采用倾斜式压差计，其结构如图所示。试求若被测流体压力P1=1.014

37、105Pa(绝压)，P2端通大气，大气压为1.013105Pa，管的倾斜角a=10，指示液为酒精溶液，其密度0=810kg/m3，则读数R为多少厘米?若将右管垂直放置，读数又为多少厘米?(1)由静力学原理可知：P1-P2=0gR pogRsina 将P1=1.014105Pa，P2=1.013105Pa，0=810kg/m3，=10代入得： (2)若管垂直放置，则读数 可见，倾斜角为10时，读数放大了7.3/1.3=5.6倍。 48. 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_

38、。 ( )A小于1B等于1C大于1D无法确定正确答案：A49. 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：A50. 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51. 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，

39、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。 52. 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B53. 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

40、、=l1/2、r=l54. 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 55. 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

41、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。B56. 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

42、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

43、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

44、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 57. 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。D58. 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

45、%、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 59. 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

46、为 由此可见，左右两半球受的静电力大小相等，方向相反。 60. 有一个均匀磁化的截面为S，长为L的圆柱形磁铁，它的磁化强度是M0，沿柱轴方向，求它在远区( )激发的磁感应强度B。有一个均匀磁化的截面为S，长为L的圆柱形磁铁，它的磁化强度是M0，沿柱轴方向，求它在远区()激发的磁感应强度B。取磁铁轴线的中点为原点，轴线方向为z轴，建立柱坐标系，磁铁沿轴向均匀磁化，所以磁铁内，磁铁表面有磁化面电流m=-erM0=M0e，在远区()磁铁相当于-个电流圈，磁矩为 m=IS=M0LSez=M0Vez 它在处产生的矢势及磁场 式中 ，R=xex+yey+zez 另解 利磁标势求解。 磁铁内部磁荷体密度 表面面磁荷密度 由于，在远区，可认为它们构成一磁偶极子，磁偶极矩为 Pm=qmL=mSL=0SLM=0m 磁标势 引申拓展 当我们求解的区域离磁铁或载流线圈很远时，就可将磁铁或线圈看作一磁偶极子，只要计算出磁矩m，远处的矢势和标势为 ，