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1、西南大学22春工程力学基础离线作业一及答案参考1. 某柴油机压缩过程开始时，空气的压力为90kPa，温度为325K，压缩终了时空气的容积为原来的1/15。若采用定值比热，某柴油机压缩过程开始时，空气的压力为90kPa，温度为325K，压缩终了时空气的容积为原来的1/15。若采用定值比热，并假定压缩过程是可逆绝热的，试计算：(1)压缩终了的温度及压力(2)过程中每千克空气热力学能的变化(3)压缩每千克空气所需的功量根据定熵过程的参数关系，有 根据理想气体热力学能的性质，有 u=cv(T2s-T1)=0.716(960.1-325)=454.7kJ/kg 根据热力学第一定律，对于闭口系统的定熵过程
2、，有 w12s=u1-u2s=-454.7kJ/kg提示应分清一个压缩过程的耗功量与压气机一次压缩的耗功量的区别。 2. 一个物体上的作用力系，满足( )条件，就称这种力系称为平面汇交力系。A.作用线都在同一平面内，且汇交于一点B.作用线都在同一平面内，但不交于一点C.作用线在不同一平面内，且汇交于一点D.作用线在不同一平面内，且不交于一点参考答案：A3. 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
3、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=qa
4、b+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。 4. 点在曲线运动中的法向加速度与速度
5、大小的变化率有关。( )点在曲线运动中的法向加速度与速度大小的变化率有关。( )此题为判断题(对，错)。正确答案：5. 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。C6. 证明沿z轴方向传播的平面电磁波可用矢势A(，)表示，其中，A垂直于z轴方向。证明沿z轴方向传播的平面电磁波可用矢势A(，)表示，其中，A垂直于z轴方向。证明 利用上题中得到的自由空间矢势A的方程 解得平面波解为 由于平面波沿z轴方向传播，故K=kez，则
6、式可写为 根据洛伦兹规范 得 由已知条件A=Aez，故=0 因此 ，由于，再考虑沿z方向传播的电磁波矢势A解析表达式，找出与A的关系便可证明。 易犯错误 不能抓住平面电磁波的特点，未应用沿z轴传播这一特定条件。 引申拓展 求解此类题目时，将E、B用A、表示出来，在已知条件下分析A、解析式及其之间的关系即可。 7. 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,N0C8. 一元流动是
7、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运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数。C9. 依据力的可传性原理，下列说法正确的是( ).A.力不可以沿作用线移动;B.力可以沿作用线移动到任何一点;C.力可以沿作用线移动到物体内的任意一点;D.力可以沿作用线移动到刚体内的任意一点。参考答案：D10. 分力一定小于合力。( )A.对B.错参考答案：B11. 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
8、MB.长度量纲LC.时间量纲TD.流量量纲Q正确答案：ABC12. 在深水中进行炮弹模型试验，模型的大小为实物的115，若炮弹在空气中的速度为500kmh，问欲测定其在深水中进行炮弹模型试验，模型的大小为实物的115，若炮弹在空气中的速度为500kmh，问欲测定其黏性阻力时，模型在水中试验的速度应当为多少(设温度均为20)?正确答案：按雷诺准则设计：按雷诺准则设计：13. 设两个均匀介质的界面是个平面，这两个介质的介电常数和磁导率分别为1、2和2、0，在介质1中有一平面单色电设两个均匀介质的界面是个平面，这两个介质的介电常数和磁导率分别为1、2和2、0，在介质1中有一平面单色电磁波沿垂直于界面
9、的方向入射，其电场的振幅为E0，频率为，求：(1) 此电磁波的反射系数R及折射系数T，证明R+T=1；(2) 在介质1中距界面为，处的总电场，1是电磁波在介质1中的波长；(3) 在介质1中距界面为，处的能流密度。(1)如图所示， 设入射波、反射波、折射波的场量及波矢分别为 E1，H1，K1；E2，H2，E3；E3，H3，K3 并假定电场方向垂直于入射面，由边值关系 n(E2-E1)=0，n(H2-H1)= 得 E1+E2=E3 H1-H2=H3 又由于B=0H，于是、式化简为 B1-B2=B3 解得振幅幅关系为 ， 垂直入射时，反射系数 式中 ，是两种介质的折射率。 折射系数 由、式，可得 (
10、2) 入射波可表示为 ， 反射波 根据式，有 (11) 由、(11)三式，得介质1中总电场为 当 时，k1z=3，代入上式并用实数表示 (12) (3) 介质1中入射波、反射波的磁场分别为 将代入取实部，得总磁场为 (13) 此处的能流密度为 平均能流密度为 14. 空间力系向某简化中心O简化结果有主向量R=0，主矩mO0，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mO0，则此力系对任意点A简化必有R=0，mA=mO。()正确15. 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05T，则按强度条件可算得相圆轴横
11、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05T，则按强度条件可算得相应的直径为05d。( )此题为判断题(对，错)。正确答案：16. 10 在矩阵位移法中，为什么要将非结点荷载转化成等效结点荷载?10 在矩阵位移法中，为什么要将非结点荷载转化成等效结点荷载?矩阵位移法的基本方程(整体刚度方程)是平衡(结点力矩平衡和截面投影平衡)方程，是在结点力和力矩荷载作用下推得的。当单元跨间有荷载时，需要将这些非结点荷载转化成等效的结点荷载，这样才能应用整体刚度方程。17. 使0.1MPa、80的液态水达到饱和状态的方法只能是加热，使水的温度上升到0.1MPa的饱和温度。使0.1MPa
12、、80的液态水达到饱和状态的方法只能是加热，使水的温度上升到0.1MPa的饱和温度。饱和温度和饱和压力对应，使水减压，使其达到80对应的饱和压力也可达到饱和状态。18. 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19. 连接件实用计算中引入了( )假设?A.均匀性假设B.连续性假设C.各向同性假设D.应力均布假设参考答案：B20. 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，
13、M为磁化强度，由热力学第一定律和第二定律： dE=dQ+0HdM， TdSdQ (1) 得 dE-TdS-0HdM0 (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 dG0 (3) 其中，G为圆柱单位体积的吉布斯函数： G=E-TS-0HM (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-0MdH (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+0HdH由可积条件，G的
