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1、西南大学21秋工程力学基础在线作业二答案参考1. 根据重力相似准则导出流速、流量、时间、力、切应力等物理量比尺的表达式。根据重力相似准则导出流速、流量、时间、力、切应力等物理量比尺的表达式。正确答案：v=l1/2、Q=l2.5、=l1/2、r=lv=l1/2、Q=l2.5、=l1/2、r=l2. 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：3. 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
2、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。4. 已知空气温度为0，气流速度为250m/s，气流的滞止声速为 A 250m/s；B 300m/s；C 350m/s；D 400m/s。已知空气温度为0，气流速度为250m/s，气流的滞止声速为A 250m/s；B 300m/s；C 350m/s；D 400m/s。C5. 发电机的输出电压主要由自身决定，而输出功率的大小则取决于负载，只要不超出其额定功率即可。(发电机的
3、输出电压主要由自身决定，而输出功率的大小则取决于负载，只要不超出其额定功率即可。( )此题为判断题(对，错)。正确答案：6. 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
4、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。7. 柴油发动机连杆大头螺钉承受最大拉力Pmax=58.3kN，最小拉力Pmin=55.8kN。螺纹处内径d=11.5mm。试求平均应力m、柴油发动机连杆大头螺钉承受最大拉力Pmax=58.3kN，最小拉力Pmin=55.8kN。螺纹处内径d=11.5mm。试求平均应力
5、m、应力幅a、循环特征R，并作-t曲线。m=549MPa，a=12MPa，R=0.968. 工程热力学的“起点提高”、“重点后移”的含义是什么?工程热力学的“起点提高”、“重点后移”的含义是什么?任何理论体系总有一定的历史标记，当时认为是特别重要的关键问题，在认识水平提高之后，这些问题就显得不那么重要了，而新的特别重要的关键问题又提了出来。就是这样，推动着学科的发展。提高学科的起点，充实学科的内容，学科的重点向后转移，是学科发展的必然趋势。“起点提高，重点后移”是大势所趋，势在必行。 随着学科的发展，新知识已经膨胀到原有课程框架无法容纳的程度，只有通过课程体系的改革才能把这些新知识包容进去。新
6、知识的激增对教学提出了更高的要求，但教学上仍沿袭19世纪在探索“未知”的过程中所建立的体系，这是很不相称的。实际上，“内能及熵是否存在”，“如何论证内能及熵的存在”以及“论证的逻辑结构”，在解决工程实际问题时都不会去想这些问题的。在21世纪的课堂上，还继续讲授这些内容是有点落后了。 随着认识水平的提高，对于“功量”，“温度”，“热量”，“内能”及“熵”等重要概念的认识水平，比以往任何一个理论体系对它们的解释都要全面深刻得多。引出它们的先后顺序，以及这些概念在原始定义中的从属、包容关系等，现在都已经不是什么特别重要的问题了。这些概念都有自身特定的物理内涵，完全可以独立地、直接地来定义，而不必受旧
7、学科体系逻辑结构的束缚。在目前认识水平的基础上，应当刻不容缓地把学科的起点，从“探索”这些参数是否存在，提高到直接给出这些参数的定义上来；同时，应当把学科的中心及重点，从“论证”这些参数的存在，转移到探讨这些参数发生变化的根本原因上来，转移到每种作用量与参数变化之间的关系上来；使在这两个基本定律的表述上，能够实现从局部到整体、从特殊到一般、从现象到实质的飞跃。 9. 已知力F在z轴上的投影是z=0，对z轴的力矩MZ0，F的作用线与z轴( )。A.垂直相交B.不垂直相交C.垂直不相交D.不垂直也不相交参考答案：C10. 空间汇交力系的平衡方程为三个投影式：图。( )A.对B.错参考答案：A11.
8、 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.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：AC12. 试证明：在无电荷空间中任一点的静电势之值等于以该点为球心的任一球面上势的平均值。试证明：在无电荷空间中任一点的静电势之值等于以该点为球心的任一球面上势的平均值。本题采用格林函数较为简捷。 取格林函数 因无电荷空间=0，故 令S为以r为球心，R为半径的球面，则上式中第一项为 而 即
9、为在球面上的平均值。 故 (S为以r为球心，R为半径的球面。) 13. 恒定流是 A流动随时间按一定规律变化；B流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化； C各过流断面的速度恒定流是A流动随时间按一定规律变化；B流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化；C各过流断面的速度分布相同。B14. 从皮帕德方程在局域近似下得到的出发，证明相应的皮帕德有效穿透深度为 其中L为伦敦穿透深度从皮帕德方程在局域近似下得到的出发，证明相应的皮帕德有效穿透深度为其中L为伦敦穿透深度对于满足条件，的第二类超导体，皮帕德方程的局域近似为 (1) 其中 (2) 对(1)式求旋度，得 (3) 由静磁场方程B=0JS，B=
10、0，有 (4) 由(3)、(4)两式，得方程 (5) 这方程与伦敦局域理论得到的方程(3.34)有相同形式，其中 (6) 由于，故 15. 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：A16. 一矩形波导管横截面的边长分别是a=200cm，b=1.0cm，其中传输的电磁波的频率为f=1.01010Hz。如果管内是空气，试一矩形波导管横截面的边长分别是a=200cm，b=1.0cm，其中传输的电磁波的频率为f=1.01010Hz。如果管内是空气，试问它能传输的TE10波的最大平均功率是多少?已知空气的击穿场强为3.0MV/m。矩型波导内传播的电磁波其电场为 对于TE1
11、0波，m=1，n=0，故 平均能流密度为 故 因 故 波导管中TE10波能传输的最大功率为 17. 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：A18. 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. 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
12、有R=0，mA=mO。()正确20. 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，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
13、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的二阶混合导数与求导次序无关，故S(T，H)=S(T)于是有 dG=-S(T)dT+0HdH (7) 记H0时超导态的吉布斯函数为GS(T，H)，H=0时GS(T，0)=GS(T)对(7)式积分得 ， (TTc) (8) 上式右方第二项是超导体内的磁能密度，故H=0时，GS(T，0)较小设TTc时，GS(T)Gn(T)，由(8)式便可解释临界磁场现象当磁场H进入超导体内且逐渐增大时，GS(T，H)也逐渐增大，H达到临界值Hc(T)时，有 (9) 当HHc，超导态便转化为正常态，被称为超导态的凝聚能对式(9)微分，并由Sn(T)=-dGn(T)/dT，SS(T)=-GS(T，H)/TH=-dGn(T)/dT，可得 ，(TTc) (10) 由临界磁场的经验公式
