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1、西南大学22春工程力学基础补考试题库答案参考1. 点在曲线运动中的法向加速度与速度大小的变化率有关。( )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：2. 蒸汽动力装置中，直接向环境散失热量最多的设备是_，可用能损失最多的设备是_。蒸汽动力装置中，直接向环境散失热量最多的设备是_，可用能损失最多的设备是_。冷凝器$锅炉3. 真空中有一静电场，场中各点E=Eez，试证明(1)当0时，E=E(z)，即E仅是z的函数；(2)当=0时，E是常矢量真空中有一静电场，场中各点E=Eez，试证明(1)当0时，E=E(z)，即E仅是z的函数；(2)当=0时，E是常
2、矢量证明：(1) 由于E=Eex，且电荷密度0，故 所以，得 即 E=E(z)ez (2) 当|=0时，由(1)中的结果，有 所以，当=0时，电场E为一常矢量，即均匀电场。要证明0时，电场E=E(z)，只需由真空中静电场的性质方程及出发，证明即可。 引申拓展 凡是证明电场、磁场只是某个或某两个坐标的函数，通常都是利用电场、磁场满足的麦克斯韦方程组来讨论场量对坐标的微商值。 4. 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
3、面波沿z轴方向传播，故K=kez，则式可写为 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。 5. 气缸中0.1kg的空气初参数是300K、100kPa，被等温压缩到 250kPa，求过程热量和功。气缸中0.1kg的空气初参数是300K、100kPa，被等温压缩到250kPa，求过程热量和功。Q=W=-7.89 kJ。6. 有一个均匀磁化的截面为
4、S，长为L的圆柱形磁铁，它的磁化强度是M0，沿柱轴方向，求它在远区( )激发的磁感应强度B。有一个均匀磁化的截面为S，长为L的圆柱形磁铁，它的磁化强度是M0，沿柱轴方向，求它在远区()激发的磁感应强度B。取磁铁轴线的中点为原点，轴线方向为z轴，建立柱坐标系，磁铁沿轴向均匀磁化，所以磁铁内，磁铁表面有磁化面电流m=-erM0=M0e，在远区()磁铁相当于-个电流圈，磁矩为 m=IS=M0LSez=M0Vez 它在处产生的矢势及磁场 式中 ，R=xex+yey+zez 另解 利磁标势求解。 磁铁内部磁荷体密度 表面面磁荷密度 由于，在远区，可认为它们构成一磁偶极子，磁偶极矩为 Pm=qmL=mSL
5、=0SLM=0m 磁标势 引申拓展 当我们求解的区域离磁铁或载流线圈很远时，就可将磁铁或线圈看作一磁偶极子，只要计算出磁矩m，远处的矢势和标势为 ， 7. 在矩阵位移法中，如何处理有已知支座移动的情况?如何处理具有弹性支座的情况?在矩阵位移法中，如何处理有已知支座移动的情况?如何处理具有弹性支座的情况?与在位移法中一样，当有已知支座移动时，求出与此支座移动相当的等效结点荷载，其它计算步骤与荷载作用时相同。 与在位移法中一样，当有弹簧支座时，弹性支座处仍有一个位移基本未知量，但相应的也有一个平衡方程，此方程中含有与弹性支座的刚度有关的项，其它计算步骤与荷载作用时相同。 原理如此，结构整体刚度矩阵
6、要作相应修改、处理。 8. 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、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。9. 物体受平面内三个互不平行的力作用而平衡，则三个力的作用线( )。A.必交于一点B.必交于二点C.交于一点、二点、三点都可能D.必交于三点参考答案：A10. 钢屋架受与屋架平行的风荷载和屋面荷载作用，其力系为( )。A.空间力系B.平面平行力系C.平面一般力系D.平面汇交力系参考答案：C11.
7、 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。12. 有两根直径d，长度和绝对粗糙度相同的管流，以等速输送不同的液体，其沿程水头损失相等。( )有两根直径d，长度和绝对粗糙度相同的管流，以等速输送不同的液体，其沿程水头损失相等。( )正确答案：13. 某柴油机压缩过程开始时，空气的压力为90kPa，温度为325
8、K，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，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
9、。 14. 已知：无环量平面势流圆柱(半径为a)绕流的流函数为 求：验证流函数满足拉普拉斯方程。已知：无环量平面势流圆柱(半径为a)绕流的流函数为求：验证流函数满足拉普拉斯方程。拉普拉斯方程的柱坐标形式为 (a) (b) (c) 将(b)式、(c)式代入(a)式，(a)式成立。 15. 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+
10、0.344)10-3=33.6103kg/mol 16. 由自于工程实际情况不同，有时需要对湿空气喷入一定的水分，即所谓加湿过程，这种加湿过程可采用如下一些方法：由自于工程实际情况不同，有时需要对湿空气喷入一定的水分，即所谓加湿过程，这种加湿过程可采用如下一些方法：(1)干球温度不变的定干球温度加湿方法；(2)相对湿度不变的定相对湿度加湿方法；(3)绝热条件下的绝热加湿方法。分别按各种调湿过程将湿空气调节为要求的湿空气。已知：t1=12，p1=100kPa，1=25%，d2=510-3kg/kg(干空气)，湿空气进入房间的体积流量qV=60m3/min，加湿水温为12。试确定：按定干球温度加湿
11、过程 参见图7-11，由已知的t1=12%，1=25%在图上可以定出调湿前湿空气的状态点1。由t2=t1和d2=510-3kg/kg(干空气)可确定调湿后的湿空气状态点2，则1-2为定干球温度的调湿过程。查得2=55%。 当水喷入湿空气后，湿空气的含湿量增加，干球温度要下降，为保持干球温度不变，则必须同时加入热量。 据稳定流动能量方程 其中，qm,a由下式求得 则 由h-d图上读得 v1=0.821m3/kg(干空气)，d1=0.0023kg/kg(干空气) h1=17.7kJ/kg(干空气)，h2=25.0kJ/kg(干空气) 另外按12查饱和水蒸气表，饱和水的焓h=50.37kJ/kg 于
12、是 根据质量守恒，加湿后加入的水 qm,w=qm,a(d2-d1) =72.91kg/min(510-3-0.0023)kg/kg(干空气) =0.1969kg/min 故 =72.91kg/min(25.0-17.7)kJ/kg(干空气)-0.1969kg/min50.37kJ/kg =522.3kJ/min 即所要求的3个量分别为2=55%，t2=12，=522.3kJ/min$按定相对湿度加湿过程 由2=1和d2确定调湿后的湿空气状态2，定相对湿度的调湿过程用7-11图中的1-2表示。 从h-d图上读得 t2=25.0，h2=38.0kJ/kg(干空气) 此时，qm,a，qm,w和h与定
13、干球温度加湿过程相同，即 qm,a=72.91kg/min，qm,w=0.1969kg/min h=50.37kJ/min 则热流量 Q=qm，a(h2-h1)-qm,wh =72.91kJ/min(38.0-17.7)kJ/kg(干空气)-0.1969kg/min50.37kJ/min =1470.2kJ/min 即所要求的3个量分别为 2=24%，t2=25.0， =1470.2kJ/min$按绝热加湿过程 因绝热加湿过程基本上是一定焓过程，所以由h2=h1和d2确定调湿后的湿空气状态2，则绝热调湿过程线用7-11图中的1-2表示。 从h-d图上读得 t2=4.5， 2=95% 又因是绝热过程，则=0。 17. 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)
