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1、西南大学21春工程力学基础离线作业2参考答案1. 水力最优断面是( )。A.造价最低的渠道断面B.壁面粗糙系数最小的断面C.对一定的流量具有最大断面水力最优断面是( )。A.造价最低的渠道断面B.壁面粗糙系数最小的断面C.对一定的流量具有最大断面积的断面D.对一定的面积具有最小湿周的断面正确答案：D2. 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
2、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 3. (1) 试述A的物理意义； (2) 电流I均匀地流过一无限长半径为a的圆柱形导体，选电流方向为z轴正方向，已知导线(1) 试述A的物理意义；(2) 电流I均匀地流过一无限长半径为a的圆柱形导体，选电流方向为z轴正方向，已知导线外的矢势求圆柱导体内的矢势A1(1)矢势A的物理意义：矢势A沿任意闭合路径L的环量，等于通过以L为边界的曲面S的磁通量，某一点上的矢势没有明确意义。(2)
3、如图所示，由于磁场B具有轴对称性，根据安培环路定理可得柱内外磁感应强度A1=10v 由于磁场具有轴对称性，利用矢势A与磁场B的积分关系可以求解导体内的矢势A1。 引申拓展 在磁场具有对称性时，矢势也具有对称性，这时利用磁场强度求解矢势A比较方便，不必去求解矢势的微分方程。 4. 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：A5. 活塞式压气机活塞每往复一次生产0.5kg，压力为0.35MPa的压缩空气。空气进入压气机时的温度为17
4、，压力为0.098M活塞式压气机活塞每往复一次生产0.5kg，压力为0.35MPa的压缩空气。空气进入压气机时的温度为17，压力为0.098MPa，若压缩过程为n=1.35的可逆多变过程，余隙容积比为0.05，试求压缩过程中气缸内空气的质量。压缩终了时余隙中空气的参数为p3=p2=0.35MPa，因排气过程状态参数不变，故 容积效率 = 据容积效率定义，而有效吸气容积内气体即是产出的压缩空气 = 所以 由题给，余隙容积比，故 V3=(V1-V3)=0.050.4607m3=0.0230m3 因此余隙容积中残存的空气量为 压缩过程中气缸内的空气总质量为 m+m3=0.5kg+0.0695kg=0
5、.5695kg压气机每往复一次，生产压缩气体0.5kg，但由于存在余隙容积，需配备适合0.57 kg气体的气缸，如果压力比提高，或余容比增大，配备的气缸体积需更大，因此余隙容积的存在使生产量下降，所以有人称余隙容积为有害容积。 6. 在工程流体力学或水力学中，以下为基本量纲的是( )。A.质量量纲MB.长度量纲LC.时间量纲TD.流量量在工程流体力学或水力学中，以下为基本量纲的是( )。A.质量量纲MB.长度量纲LC.时间量纲TD.流量量纲Q正确答案：ABC7. 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
6、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?8. 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。B9. 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+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
7、.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：AC10. 试证明：在洛伦兹变换下， (1) dxdx是不变式； (2)是不变式。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。 11. 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。 (
8、 )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12. 在上题中，当外电路短路时，电路中的电流和端电压分别是( )。A20A，2VB20A，0C0，2VD0，0在上题中，当外电路短路时，电路中的电流和端电压分别是( )。A20A，2VB20A，0C0，2VD0，0正确答案：B13. 压杆弯曲变形与失稳的区别是，由于杆长度不同，其抵抗外力的性质发生根本的改变，短粗杆的弯曲是强度问题，细长杆的弯曲是稳定问题。( )A.对B.错参考答案：A14. 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：A15. 一个平面汇交力系只能列2个独立的平衡方程
9、，解出( )。A.1个未知力。B.2个未知力。C.3个未知力。D.6个未知力。参考答案：B16. 合理选择安全系数是解决_和_矛盾的关键。合理选择安全系数是解决_和_矛盾的关键。正确答案：安全、经济安全、经济17. 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18. 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：B19. 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
10、料20. 进入汽轮机的蒸汽参数为3MPa、400，体积流量5m3/s，蒸汽在压力600kPa，温度在200时抽出总质量的15%，余下的蒸进入汽轮机的蒸汽参数为3MPa、400，体积流量5m3/s，蒸汽在压力600kPa，温度在200时抽出总质量的15%，余下的蒸汽膨胀到20kPa，干度为0.9时排出汽轮机，速度为120m/s。试确定抽汽的体积流量和排汽管的直径。注意气体(包括水蒸气)体积随压力和温度改变。抽汽体积流量qv=2.656 m3/s，排汽管的直径D=1.77m。21. 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
11、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=-26.3MPa22. 位移法只能以拆成三种类型(两端固定，一端固定、另端铰支，一端固定、另端滑动)的杆系作基本结构。( )位移法只能以拆成三种类型(两端固定，一端固定、另端铰支，一端固定、另端滑动)的杆系作基本结构。()错误还可包含有弯矩静定的杆。23. 一元流动是 A均匀流；B速度分布按直线变化； C运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数。一元流动是A均匀流；B速度分布按直线变化；C运动参数
12、是一个空间坐标和时间变量的函数。C24. 矿井升降机的罐笼质量6000kg，以速度v=12ms下降。若吊起罐笼的钢绳突然断裂。试问欲使罐笼在s=10m矿井升降机的罐笼质量6000kg，以速度v=12ms下降。若吊起罐笼的钢绳突然断裂。试问欲使罐笼在s=10m的路程内停止，安全装置应在矿井壁与罐笼间产生多大的摩擦力?(摩擦力可视为常量)正确答案：钢绳突然断裂罐笼开始坠落时的初动能EKJ=v2罐笼停止下落时末动能Ek2=0坠落过程中重力作正功mgs摩擦力F作负功W12=mgsFs代入动能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐笼与矿井壁间的摩擦力钢绳突然断裂,罐笼开始坠落时的初动能E
13、KJ=v2,罐笼停止下落时,末动能Ek2=0,坠落过程中,重力作正功mgs,摩擦力F作负功W12=mgsFs,代入动能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐笼与矿井壁间的摩擦力25. 将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27)将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27) 单位质量空气释放的热量中的有效能为52.26kJ/kg 26. 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
