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1、西南大学21秋工程力学基础平时作业一参考答案1. 采用两级压缩、级间冷却的方式获得高压空气，压力由p1升至p1，最佳的中间压力p2为_。采用两级压缩、级间冷却的方式获得高压空气，压力由p1升至p1，最佳的中间压力p2为_。两级压缩、级间冷却的最佳的中间压力2. 三个质量相同的质点，从距地面相同的高度上，以相同的初速度，一个向上抛出，一个水平抛出，一个向下抛出，则三质三个质量相同的质点，从距地面相同的高度上，以相同的初速度，一个向上抛出，一个水平抛出，一个向下抛出，则三质点落地时的速度相等()。对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
2、止不动参考答案：C4. 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B5. 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%、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 6. 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
3、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
4、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
5、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. 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B8. 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
6、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(/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
7、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 9. 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、横截面面积A、长度l和弹性模量E参考答案：D10. 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。11. 试举例说明相变过程及相平衡的基本特征。试举例说明相变过程及相平衡的基本特征。纯物质在不同的相之间的
8、相互转化过程称为相变。相变过程中，一个相的物质逐渐减少，另一个相的物质逐渐增多。当达到动态平衡(相平衡)时，各相中的质量不再发生变化，而且各相具有相同的压力及温度。相平衡时，各相所处的平衡状态统称为饱和状态；相应的压力及温度称为饱和压力及饱和温度。饱和压力与饱和温度是一一对应的。处于饱和状态下的汽态、液态及固态纯物质，分别称为饱和蒸汽、饱和液体及饱和固体。值得指出，处于相同饱和状态下的各个相，它们的状态并不相同，仅是温度及压力相等而已。而且，可以在保持饱和状态不变的条件下连续地发生相变。例如，常见的等压(等温)汽化过程，加入的热量使液相不断地向汽相转化，汽、液两相的质量都在发生变化，但在相变过
9、程中，汽、液两相的饱和状态并没有改变。显然，这种相变过程是内部可逆的过程，每个中间状态都满足相平衡的条件。12. 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：B13. 合力投影定理建立了合力投影与分力投影的关系。( )A.对B.错参考答案：A14. 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
10、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 15. 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,N0C16. 在一半径为a的小圆电流圈中馈入电流I=I0cost，该电流圈的磁偶极矩大小是_。在一半径为a的小圆电流圈中馈入电流I
11、=I0cost，该电流圈的磁偶极矩大小是_。17. 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=1.014105Pa(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=1.01310
12、5Pa，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。 18. 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+ (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+Q
13、0=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 19. 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：()AB4iCDC20. 在Q=0处，弯矩必取Mmax。( )在Q=0处，弯矩必取Mmax。()错误21. 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
