西南大学21春《工程力学》基础在线作业二满分答案_72.docx
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西南大学21春《工程力学》基础作业二满分答案1. 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：AC2. 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；B．焓；C．熵A3. 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，ρ为密度；c为比热容；τ为时间；为单位体积燃料芯块的生成热；a=λ/(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 φ=dxdydz (e) 将式(b)式(c)式(d)和式(e)代入式(a)，得 + 整理并考虑到a=λ/(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 4. 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5. 某点的真空压强为65000Pa，当地压强为0.1MPa，该点的绝对压强为 A．65000Pa；B．55000Pa；C．35000Pa；D．165000Pa某点的真空压强为65000Pa，当地压强为0.1MPa，该点的绝对压强为 A．65000Pa；B．55000Pa；C．35000Pa；D．165000PaD6. 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 7. 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8. 在结构半面图中，构件代号YTL表示( )A制梁B檐口梁C雨篷梁D阳台梁在结构半面图中，构件代号YTL表示( )A制梁B檐口梁C雨篷梁D阳台梁正确答案: D9. 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：B10. 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(i≠j)是指当发生单位位移△i=1时，沿j方向相应的约束力，此力与△j的方向能相同也可能相反，故其值不一定为正。
11. 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0．5T，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0．5T，则按强度条件可算得相应的直径为0．5d )此题为判断题(对，错)正确答案：×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+μ0HdM， TdS≥dQ (1) 得 dE-TdS-μ0HdM≤0 (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 dG≤0 (3) 其中，G为圆柱单位体积的吉布斯函数： G=E-TS-μ0HM (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-μ0MdH (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+μ0HdH．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+μ0HdH (7) 记H≠0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 ， (T≤Tc) (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T＜Tc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H＞Hc，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)=-G[S(T，H)/T]H=-dGn(T)/dT，可得 ，(T≤Tc) (10) 由临界磁场的经验公式 (11) 可知dHc(T)/dT＜0，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. 出现质量问题不可怕，可怕的是没有分析，没有预防和整改措施。
)出现质量问题不可怕，可怕的是没有分析，没有预防和整改措施 )答案：对14. 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：B15. 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B16. 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．前三种情况都有可能A17. 静止的带电π介子的寿命为2.6×10－8s，从加速器中产生的单能竹束经过10m的路程后，衰变了10%，求π介子的动量和能静止的带电π介子的寿命为2.6×10-8s，从加速器中产生的单能竹束经过10m的路程后，衰变了10%，求π介子的动量和能量18. 自重900N的滑门吊在轨道上，若A、B两支点与轨道间的摩擦系数分别为0.2和0.3，试计算滑门刚好向右滑动时，作用于自重900N的滑门吊在轨道上，若A、B两支点与轨道间的摩擦系数分别为0.2和0.3，试计算滑门刚好向右滑动时，作用于滑门把手C处的力F。
受力分析如图5-34如果滑门处于平衡状态，由平面任意力系平衡条件 ∑Fix=0：F-FsB-FsA=0 ∑Fiy=0：FNA+FNB-P=0 ∑MA (Fi)=0:FNB·150-P·75+F·150=0 上述三个方程中含有5个未知数，属“静不定”问题好在题目。
