水力学试题及其答案

选 择 题（单选题）1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d）（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。1.2 作用于流体的质量力包括：（c）（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。1.3 单位质量力的国际单位是：（d）（a）N；（b）P a：（c）N/kg ；（d）m/s2 a1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。1.5 水的动力黏度口随温度的升高：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。1.6 流体运动黏度V的国际单位是：（a）（a）m i s （b）N/m2；（c）kg/m；（d）N-s/m21.7 无黏性流体的特征是：（c）（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合卫=R T。P1.8 当水的压强增加1 个大气压时，水的密度增大约为：（a）（a）1/2 0 0 0 0；（b）1/1 0 0 0 0；（c）1/4 0 0 0；（d）1/2 0 0 0.1.9 水的密度为1 0 0 0 k g/m3,2 L 水的质量和重量是多少？解：m p V 1 0 0 0 x 0.0 0 2 =2 （k g）G =m g=2 x 9.8 0 7=1 9.6 1 4 （N）答：2 L 水的质量是2 k g,重量是I 9.6 1 4 N。1.1 0 体积为0.5 加3 的油料,重量为4 4 1 0 N,试求该油料的密度是多少?解：生=软=4410/9.807=8 9 9.3 5 8 （k g/m3）V V 0.5答：该油料的密度是8 9 9.3 5 8 k g/n A1.1 1 某液体的动力黏度为0.0 0 5 其密度为8 5 0 A g/a 3,试求其运动黏度。解：v=Z=0 0 5 =5 882xl 0-（m2/s）p 8 5 0答:其运动黏度为5.8 8 2 x 1 0-6 m2/S o1.1 2 有一底面积为6 0 c mX 4 0 c m的平板，质量为5 Kg,沿一与水平面成2 0 角的斜面下滑,平面与斜面之间的油层厚度为0.6 mm,若下滑速度0.8 4 机/s,求油的动力黏度。解：平板受力如图。沿s 轴投影，有:G-sin 20-7 =0T-u /=G sin 203G sin 20 b 5 x 9.807 x sin 20 x 0.6 x 10U-A 0.6x0.4x0.84=5.0 x 1 0-2答：油的动力黏度“=5.0 x 1 0-2 A%。1.1 3 为了进行绝缘处理,将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。已知导线直径为0.8 mm；涂料的黏度=0.0 2 P a-s,模具的直径为0.9 mm,长度为2 0 m m,导线的牵拉速度为5 0 m/s,试求所需牵拉力。20mm解:U c c c 5 0 x 1 0 0 0T=u =0.0 2 x -8(0.9-0.8)/2=2 0 (k N/m2)T=-/r =7T x 0.8 x 1 0-3 x 2 0 x 1 0 3 x 2 0 =1.0 1 (N)答：所需牵拉力为LOIN。1.14 一 圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转3=1 6 ra d/s,锥体与固定壁面间的距离8=lm m,用=0.1 的润滑油充满间隙，锥底半径R=0.3m,高 H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。解：选择坐标如图，在z 处半径为尸的微元力矩为 必。/j-27vrdzdM=rdA r=-cos O r2%一 为u-6SIH2+R2 J-azH其 中%=%M=Jo2+R2 2呼co R 3dH 3l z Z=当竺斤J 4 2 +R22 b=2 x 0 3 3“血再病2 x 1 x 1 0-3=3 9.5 6 8 (N.m)答：作用于圆锥体的阻力矩为3 9.5 6 8 N-m。1.1 5 活塞加压，缸体内液体的压强为O.IM p a 时，体枳为1000 cmi,压强为lO M p a 时,体积为9 9 5 a/?,试求液体的体积弹性模量。解：2=(10 0.1)x 106 =9.9 (M p a)A =(9 9 5 1000)x 10-6 =5 x l(f 6 面)9.9 x lQ6 5 x 10-6/1000 x K T6=1.9 8 x l09(p a)答:液体的体积弹性模量K=1.9 8 x 109 p a。1.1 6 图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为左=4.7 5 义10 用 2/的液压油，由手轮丝杠推进活塞加压，己知活塞直径为1 c m,丝杠螺距为2 mm,加压前油的体积为200m L,为使油压达到20M p a,手轮要摇多少转？?.A J/=-A：K A =-4.7 5 x lO-lox 2O O x lO _6x 2O x lO6=-1.9 x l0-6(m3)设手轮摇动圈数为，则有“上/=24 A Kn 二-44x(-1.9 x 10)7TX(1X10-2)2X(-2X10*3)12.10 圈即要摇动12圈以上。答：手轮要摇12转以上。1.1 7 图示为一水暖系统，为了防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱。若系统内水的总体积为8/,加温前后温差为5 0,在其温度范围内水的膨胀系数%,=0.0005 1/6。求膨胀水箱的最小容积。V散热器锅炉解:.avVV_T：.A r =avVT=0.0005 1x 8 x 5 0=0.204(tn3)答：膨胀水箱的最小容积0.204 n A1.18 钢贮罐内装满10的水，密封加热到7 5,在加热增压的温度和压强范围内，水的热膨胀系数%，=4.1乂10-4/七，体积弹性模量=2X 109N/2,罐体坚固，假设容积不变，试估算加热后罐壁承受的压强。解:avVV_TA T.自由膨胀下有：于=又：K=一 券A =-A 7，=4.1X10-4X2X109X(7 5-10,)=5 3.3 (M p a)加热后，钢罐内的压强为0=0()+如=5 3.3 2。设00=0(表压强)。答：加热后罐壁承受的压强是5 3.3 M p a。1.19 汽车上路时，轮胎内空气的温度为20,绝对压强为3 9 5 kP a,行驶后轮胎内空气的的温度上升到5 0 C,试求这时的压强。解:设满足理想气体方程，则有:PL_ R _ 395匕 P/T 27 3 +20 27 3 +5 0假设匕=%,可解得p =p23 23 x 3 9 529 3=43 5.4(kP a)答：这时的压强为43 5.4 kP a。选 择 题（单选题）2.1 静止流体中存在：（a）（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（c）压应力和剪应力；（d）压应力、拉应力和剪应力。2.2 相对压强的起算基准是：（c）（a）绝对真空；（b）1个标准大气压；（c）当地大气压；（d）液面压强。2.3 金属压力表的读值是：（b）（a）绝对压强；（b）相对压强；（c）绝对压强加当地大气压；（d）相对压强加当地大气压。2.4 某 点的真空度为6 5 000P a,当地大气压为O.IM P a,该点的绝对压强为：（d）（a）6 5 000P a；（b）5 5 O O O P a；（c）3 5 O O O P a；（d）16 5 000P a 2.5 绝对压强pa hs与相对压强p、真空度p y、当地大气压pa之间的关系是：（c）（a）P 的=P+Pv ；（b）p=pa hs+p （c）P/=p 0-p 即:（d）p =Py +P r。2.6 在密闭容器上装有U形水银测压计，其 中 1、2、3 点位于同一水平面上，其压强关系为：（c）V32 1水（a）口夕2。3；（b）0 =2 =2；（c）2V p 3；（d）夕 2P|V 夕 3。2.7 用 U形水银压差计测量水管内A、B 两点的压强差，水银面高差hp=1 0 cm,为:(b)A B(a)13.33kPa；(b)12.35kPa；(c)9.8kPa；(d)6.4kPa=2.8 露天水池，水深5 m 处的相对压强为：(b)(a)5kPa；(b)49kPa；(c)147kPa；(d)205kPa。2.9 垂直放置的矩形平板挡水，水深3 m,静水总压力P 的作用点到水面的距离丁。为：(c)(a)1.25m；(b)1.5m；(c)2m；(d)2.5m。2.1 0 圆形水桶，顶部及底部用环箍紧，桶内盛满液体，顶箍与底箍所受张力之比为：(a)(a)1/2；(b)1.0；(c)2；(d)3。2.1 1 在液体中潜体所受浮力的大小：(b)(a)与潜体的密度成正比；(b)与液体的密度成正比；(c)与潜体淹没的深度成正比;(d)与液体表面的压强成反比。2.1 2 正常成人的血压是收缩压100 120mmHg,舒张压60 90mmHg,用国际单位制表示是多少Pa?解：l mm=101-325xl01=1 3 3 3 p a760/.收缩压：100 120mmHg=13.33kPa 16.00kPa舒张压：60 90 mmHg=8.00 kPa 12.00 kPa答：用国际单位制表示收缩压：100 120 mmHg=13.33 kPa 16.00 kPa；舒张压：60 90 mmHg=8.00 kPa 12.00 kPa。2.1 3 密闭容器，测压管液面高于容器内液面=1.8m,液体的密度为850kg/n?,求液面压强。解：p=pa+pgh=pa+850 x 9.807 x 1.8相对压强为：15.00 kPa。绝对压强为：116.33 kPao答：液面相对压强为15.00k P a,绝对压强为116.33 kPa。2.14 密闭容器，压力表的示值为4900N/m2,压力表中心比A 点高0.4m,A 点在水下1.5m,求水面压强。0.4m解：P o=P“+pT0g=pa+4 900-1.1x1000 x9.8 07=pa-5.8 8 8 (k P a)相对压强为：-5.8 8 8 k P a。绝对压强为：95.4 37 k P a0答：水面相对压强为-5.8 8 8 k P a,绝对压强为95.4 37 k P a。2.15 水箱形状如图所示,底部有4个支座，试求水箱底面上总压力和4个支座的支座反力,并讨论总压力和支座反力不相等的原因。V解：（1）总压力：Py-A -p p g x 3 x 3=35 3.05 2（k N）（2）支反力：R =%g =%+%A =%+0 g（l xl xl +3x3x3）=咻 +98 07 x 28 =27 4.5 96 k N +%不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体x p g。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积x p g。答：水箱底面上总压力是35 3.05 2k N,4个支座的支座反力是27 4.5 96 k N。2.16 盛满水的容器，顶口装有活塞N ,直径d=0.4 m,容器底的直径Z）=1.0m,高。=1.8 m,如活塞上加力25 20N （包括活塞自重），求容器底的压强和总压力。解：（1）容器底的压强:pD-pA+p g h-2 20/+98 07 x1.8 =37.7 06 （k P a）（2）容器底的总压力：（相对压强）=d=2.Pd=x l2x37.7 06 xl 03=29.6 14 （k N）答：容器底的压强为37.7 06 k P a,总压力为29.6 14 k N。2.17用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m,试求水面的压强0。水2.5V 2.3JJ汞解:A=A-（30-1.4）pgp5+（2.5-1.4）p/gg-（3.0-1.4）p g=p“+(2.3 L2)p gg (2.5 1.2)0g+(2.5 L4)0，3g (3 O L4)0g=p+(2.3+2.5 1.2-1.4)p g g-(2.5+3.0 1.2 1.4)pg=p“+(2.3+2.5 1.2 14)x13.6 (2.5+3.0 1.2 1.4)p g p g=Pa+265