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27

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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. 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：B2. 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3. 已知W=100kN，F=80kN，摩擦因数0.2，物块将( )。A.向上运动B.向下运动C.静止不动参考答案：C4. 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

2、，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-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/(k

3、gK)=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)+0.01861.402kJ/(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，

4、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。 5. 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：B6. 扭转圆轴横截面上的切应力方向与该点处半径( )。A、垂直B、平行C、无关D、成45度角扭转圆轴横截面上的切应力方向与该点处半径( )。A、垂直B、平行C、无关D、成45度角参考答案：A7.

5、 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=0，主矩mO0，则此力系对任意点A简化必有R=0，mA=mO。()正确8. 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。9. 点作圆周运动，如果知道法向加速度越变越大，点运动的速度( )。A.越变越小B.越变越大还是越变越小不能确定C.越变越大参考答案：C10. 对于一

6、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B11. 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：B12. 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

7、：(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。 13. 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

8、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%。14. 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=-26.3MPa15. 在高温热

9、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。16. 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

10、；D 400m/s。C17. 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(/c)k0 如图，设散射后光子的频率为，能量为h，动量为p1=hk=h

11、(/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 18. 轴向拉伸和压缩的变形l与( )有关A.轴力FN、横截面面积AB.外力F、横截面面积A、长度l和弹性模量EC.外力F、横截面面积A、长度lD.轴力FN、横截面面

12、积A、长度l和弹性模量E参考答案：D19. 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 20. 恒定流是 A流动随时间按一定规律变化；B流

13、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。B21. 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22. 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

14、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

15、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 23. 扭转切应力在单元体上是成对存在，一对正一对负。( )A.对B.错参考答案：A24. 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：A25. 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

16、+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：AC26. 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。B27. 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

17、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。 28. 有一台柴油机，在稳定工况下工作时工质的最高温度为1500K，最低温度为360K。如果规定该柴油机做出500kWh功的有一台柴油机，在稳定工况下工作时工质的最高温度为1500K，最低温度为360K。如果规定该柴油机做出500kWh功的耗油量分别为：40kg；50kg；70kg；100kg，请判断上述耗油指标能否实现

18、，如果可以实现，则在该耗油量下，柴油机的实际热效率是多少?(已知柴油的热值为42705kJ/kg。)在(3601500K)的温度范围内，卡诺效率为 1=1-(360/1500)=0.76 若采用热值为42705kJ/kg的柴油，则做出500kWh功的最小耗油量为 因此，每小时耗油指标40kg及50kg都是不能实现的。 在耗油量为70kg/h时，柴油机的实际热效率为 在耗油量为100kg/h时，柴油机的实际热效率为 29. 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。(

19、)参考答案：30. 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。B31. 在分布载荷作用处，剪力图是斜直线。( )A.对B.错参考答案：A32. 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：A33. 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

20、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B34. 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?35. 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

21、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

22、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)

23、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 36. 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

24、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。37. 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B38. 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39. 机翼弦长为1m，在空气中以41.0m

25、/s的速度飞行，模型翼弦长83mm，放在速度为48.2m/s的风洞中作试验，二者的空气温机翼弦长为1m，在空气中以41.0m/s的速度飞行，模型翼弦长83mm，放在速度为48.2m/s的风洞中作试验，二者的空气温度相同。为保证动力相似，风洞中的压强应为多大?如测得模型机翼的绕流阻力为10N，则原型中的阻力将为多大?10.2at；102N。采用雷诺模型律。本题长度比尺L和速度比尺v易得，关键是求运动黏度=/的比尺。由于温度相同，需要根据状态方程p/=RT，通过调节压强去调节密度，以寻求合理的比尺。模型设备实际上是可变密度风洞。40. 试证明：在洛伦兹变换下， (1) dxdx是不变式； (2)是

26、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。 41. 气体的黏性随温度的升高而 A增大；B减小；C不变。气体的黏性随温度的升高而A增大；B减小；C不变。A42. 分力一定小于合力。( )A.对B.错参考答案：B43. 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-Stodo

27、la)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+S

28、TR+S0=T0SPtot 44. 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45. 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。A46. 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

29、一定作功。47. 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=q

30、m2+q3联立解得 48. 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：49. 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。50. 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,N0C