西南大学《工程力学》基础作业考核试题及答案参考11.docx
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西南大学《工程力学》基础作业考核试题及答案参考11
西南大学2021年9月《工程力学》基础作业考核试题及答案参考
1.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
2.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：
A
3.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
4.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△h与过程3-2的热力学变化△u的关系是______。
△h31=κ△u32
5.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=-7.89kJ。
6.在矩阵位移法中，如何处理有已知支座移动的情况?
如何处理具有弹性支座的情况?
在矩阵位移法中，如何处理有已知支座移动的情况?
如何处理具有弹性支座的情况?
与在位移法中一样，当有已知支座移动时，求出与此支座移动相当的等效结点荷载，其它计算步骤与荷载作用时相同。
与在位移法中一样，当有弹簧支座时，弹性支座处仍有一个位移基本未知量，但相应的也有一个平衡方程，此方程中含有与弹性支座的刚度有关的项，其它计算步骤与荷载作用时相同。
原理如此，结构整体刚度矩阵要作相应修改、处理。
7.一把直尺相对于∑系静止，直尺与x轴交角θ．今有一观察者以速v沿x轴运动，他看到直尺与x轴交角θ&39;有何变化?
一把直尺相对于∑系静止，直尺与x轴交角θ．今有一观察者以速v沿x轴运动，他看到直尺与x轴交角θ'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，
Δy'=Δy
8.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+12.5×3.76N2→8CO2+9H2O+47.0N2
则在95%理论空气量下的辛烷燃烧方程可写成
C3H18+0.95×12.5O2+0.95×12.5×3.76N2
→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=0.95×12.5×3.76=44.65
根据碳平衡
a+b=8
（2）
根据氧平衡
2a+b+d=0.95×12.5×2=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+44.65N2→6.75CO2+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
9.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。
C
10.在Q=0处，弯矩必取∣M∣max。
（）
在Q=0处，弯矩必取∣M∣max。
（ ）
错误
11.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（）。
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：
C
12.一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
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、υr1=231.43。
u1=h1-P1υ1=h1-RgT1
=292.25kJ/kg-0.287kJ/（kg·K）×290K
=209.02kJ/kg
据理想气体状态方程式
=
状态2：
=
由υr2查表，T2介于680K和690K之间，所以
=
查表：
u2=h2-p2υ2=h2-RgT2
=695.43kJ/kg-0.287kJ/（kg·K）×681.48K=499.84kJ/kg
状态3：
因υ2=υ3，所以
查表：
h3=2004.34kJ/kg、υr3=1.3544
u3=h3-P3υ3=h3-RgT3
=2004.34kJ/kg-0.287kJ/（kg·K）×1800K=1487.74kJ/kg
状态4：
υ4=υ1
由υr4查表，T4介于880K和990K之间，所以
=
u4=h4-p4υ4=h4-p4υ1
=922.33kJ/kg-275.8kPa×0.9248m3/kg=667.27kJ/kg
=
13.在某温度时可逆恒温地将作用在质量为m的水面上的压力由p，提高到p2，试求该过程的传热量、功，假定该温度下水的
在某温度时可逆恒温地将作用在质量为m的水面上的压力由p，提高到p2，试求该过程的传热量、功，假定该温度下水的体积膨胀系数αv和等温压缩系数κT为常数。
据定义
所以恒温时
积分得
（a）
过程可逆，故δQ=Tds=mTds，而
因
，
所以
γQ=m[cpdT-Tαvυdp]=-mTαvυdp （b）
将式（a）代入式（b），积分得
积分后得
14.一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=1.0×1010Hz。
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=1.0×1010Hz。
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
①
对于TE10波，m=1，n=0，故
②
平均能流密度为
③
故
因
故
波导管中TE10波能传输的最大功率为
15.试证明：
在无电荷空间中任一点的静电势之值等于以该点为球心的任一球面上势的平均值。
试证明：
在无电荷空间中任一点的静电势之值等于以该点为球心的任一球面上势的平均值。
本题采用格林函数较为简捷。
取格林函数
因无电荷空间ρ=0，故
令S为以r为球心，R'为半径的球面，则上式中第一项为
而
即为ψ在球面上的平均值。
故 （S为以r为球心，R为半径的球面。
）
16.在分布载荷作用处，剪力图是斜直线。
（）
A.对
B.错
参考答案：
A
17.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
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λL和速度比尺λv易得，关键是求运动黏度ν=μ/ρ的比尺λν。
由于温度相同，需要根据状态方程p/ρ=RT，通过调节压强去调节密度，以寻求合理的比尺λν。
模型设备实际上是可变密度风洞。
18.浮力作用线通过A．潜体的重心；B．浮体的体积形心；C．排开液体的体积形心；D．物体上面竖直方向液体的体积形
浮力作用线通过
A．潜体的重心；B．浮体的体积形心；C．排开液体的体积形心；
D．物体上面竖直方向液体的体积形心。
C
19.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：
A
20.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.不但在数量上要节约用能，而且要按“质”用能。
B
21.有限物体的形心与重心相重合的条件是______。
有限物体的形心与重心相重合的条件是______。
均质材料
22.15℃时空气和水的运动黏度为ν空气=14.55×10-6m2／s，ν水=1.141×10-6m2／s，这说明______。
A．空气比水的黏性大；B
15℃时空气和水的运动黏度为ν空气=14.55×10-6m2／s，ν水=1.141×10-6m2／s，
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。
D
23.空间力系向某简化中心O简化结果有主向量R=0，主矩mO≠0，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mO≠0，则此力系对任意点A简化必有R=0，mA=mO。
（ ）
正确
24.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αm=-er×M0=M0eφ，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=σmSL=μ0SLM=μ0m
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
，
25.流体静力学基本方程为p=γ*z＋C，也可写成z＋p／γ=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=γ*z+C，也可写成z+p/γ=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：
AC
26.某一空气动力计算中，允许压强的相对误差εp＜1.5%，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εp＜1.5%，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εp≤1.5%时
又声速
则 υ=Mac≤0.245×340.17≤83.34（m/s）
27.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=2m×2m×0.8m，其重量是G=5kN，它的定倾半径ρ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=2m×2m×0.8m，其重量是G=5kN，它的定倾半径ρ是
A．0．62m；B．1．62m；C．2．12m；D．2．62m。
B
28.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：
①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：
①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；
②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；
③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。
④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。
29.工程热力学的“起点提高”、“重点后移”的含义是什么?
工程热力学的“起点提高”、“重点后移”的含义是什么?
任何理论体系总有一定的历史标记，当时认为是特别重要的关键问题，在认识水平提高之后，这些问题就显得不那么重要了，而新的特别重要的关键问题又提了出来。
就是这样，推动着学科的发展。
提高学科的起点，充实学科的内容，学科的重点向后转移，是学科发展的必然趋势。
“起点提高，重点后移”是大势所趋，势在必行。
随着学科的发展，新知识已经膨胀到原有课程框架无法容纳的程度，只有通过课程体系的改革才能把这些新知识包容进去。
新知识的激增对教学提出了更高的要求，但教学上仍沿袭19世纪在探索“未知”的过程中所建立的体系，这是很不相称的。
实际上，“内能及熵是否存在”，“如何论证内能及熵的存在”以及“论证的逻辑结构”，在解决工程实际问题时都不会去想这些问题的。
在21世纪的课堂上，还继续讲授这些内容是有点落后了。
随着认识水平的提高，对于“功量”，“温度”，“热量”，“内能”及“熵”等重要概念的认识水平，比以往任何一个理论体系对它们的解释都要全面深刻得多。
引出它们的先后顺序，以及这些概念在原始定义中的从属、包容关系等，现在都已经不是什么特别重要的问题了。
这些概念都有自身特定的物理内涵，完全可以独立地、直接地来定义，而不必受旧学科体系逻辑结构的束缚。
在目前认识水平的基础上，应当刻不容缓地把学科的起点，从“探索”这些参数是否存在，提高到直接给出这些参数的定义上来；同时，应当把学科的中心及重点，从“论证”这些参数的存在，转移到探讨这些参数发生变化的根本原因上来，转移到每种作用量与参数变化之间的关系上来；使在这两个基本定律的表述上，能够实现从局部到整体、从特殊到一般、从现象到实质的飞跃。
30.什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λ值相等的同尼古拉兹粗糙直径的管晌粗糙高度。
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