《西南大学21春《工程力学》基础在线作业二满分答案26》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西南大学21春《工程力学》基础在线作业二满分答案26（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西南大学21春工程力学基础在线作业二满分答案1. 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；为单位体积燃料芯块的生成热；a=/(pc)，为热扩散率(又称导温系数)。在芯块内取微元立方体，如图所示。核反应产生的热量通过传导，传输给外界。这是不可逆的过程，过程中物体与外界没有功的交换，所以按照能量守恒定律，微元体的能量平
2、衡式可以表示为下列形式： 导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热- 导出微元体的总热流量=微元体热力学能的增量 (a) 导入微元体的总热流量为x、y、z三个方向的分热流量之和。根据题意，通过x、y、z三个表面导入微元体的热量为 (b) 同理，导出微元体的总热流量为通过x+dx、y+dy、z+dz出三个表面导出热量的总和： (c) 微元体内热力学能的增量 (d) 式中，p为密度；c为比热容；T为时间。 单位体积燃料芯块的生成热为，则微元体内的生成热为 =dxdydz (e) 将式(b)式(c)式(d)和式(e)代入式(a)，得 + 整理并考虑到a=/(pc)，即可得燃料芯块内的导热微分方程式
3、： 学过传热学的读者对这个方程很熟悉，说明热力学第一定律(能量守恒原理)不仅仅适用流体工质，它是涉及能量转换、利用的一切过程的分析基础。建议读者在学习流体力学中伯努利方程时也与稳定流动的能量方程结合起来。 2. 一容积为100m3的开口容器，装满0.1MPa、20的水，问将容器内的水加热到90将会有多少公斤的水溢出?(忽略水的汽一容积为100m3的开口容器，装满0.1MPa、20的水，问将容器内的水加热到90将会有多少公斤的水溢出?(忽略水的汽化，假定加热过程中容器体积不变)3. 试证：当0时，平面图形上两点的速度在此两点连线上的投影相等。试证：当0时，平面图形上两点的速度在此两点连线上的投影
4、相等。令两点为A、B，如图9-6所示，由加速度的合成公式 aBaAaBAtaBAn 当0时 aBAnAB20 则 aBaAaBAt 又 aBAtAB 所以当0时，平面图形上两点的加速度在此两点的连线上投影相等。 4. 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5. 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，
5、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
6、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
7、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 (11) 可知dHc(T)/dT0，故(10)式给出 SS(T)Sn(T) (12) 即超导态下系统的熵较低，故处于超导态的电子比正常态的电子更为有序 6. 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：B7. 自重900N的滑门吊在轨道上，若A、B两支点与轨道间的摩擦系数分别为0.2和0.3，试计算滑门刚好向右滑动时，作用于自重900N的滑门吊在轨道上，若A、B
8、两支点与轨道间的摩擦系数分别为0.2和0.3，试计算滑门刚好向右滑动时，作用于滑门把手C处的力F。受力分析如图5-34。如果滑门处于平衡状态，由平面任意力系平衡条件 Fix=0：F-FsB-FsA=0 Fiy=0：FNA+FNB-P=0 MA (Fi)=0:FNB150-P75+F150=0 上述三个方程中含有5个未知数，属“静不定”问题。好在题目中给出“滑门刚好向右滑动”的条件，故可补充方程FsB=fBFNB，FsA=fAFNA，解得 考核会不会出现“单点”接触的情况(类似于倾翻问题)，其临界条件为FNB=0。由MA(Fi)=0，有 解得 F=450N204N 这说明，在“单点”接触前，吊门
9、已开始滑动。 8. 什么是工业管道的当量粗糙高度?什么是工业管道的当量粗糙高度?所谓当量粗糙高度是指和工业管道粗糙区值相等的同尼古拉兹粗糙直径的管晌粗糙高度。9. 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.静止不动参考答案：C10. 向容积为V=10m3的刚性绝热真空贮罐充入=0.7，温度为30，压力为0.1MPa的湿空气，到罐内压力达0.1MPa为止。求：向容积为V=10m3的刚性绝热真空贮罐充入=0.7，温度为30，压力为0.1MPa的湿空气，到罐内压力达0.1MPa为止。求：贮罐内空气的干球温度，含湿量和露点温度。已知：干空气Rg=0.2
10、87kJ/(kgK)，Cv=0.718kJ/(kgK)；水蒸气Rg=0.4615kJ/(kgK)，Cv=1.402kJ/(kgK)。由t1=30查饱和水和饱和水蒸气表或饱和空气表，得pa1=4241Pa。 Pv1=1Ps1=0.74241Pa=2968.7Pa Pa1=pb-pv1=0.1106Pa-2968.7Pa=97031.3Pa 因(证明见本章拓展题3)，故 wa1=1-wv1=1-0.0186=0.9814 cp，a=cV，a+Rg，a=0.718kJ/(kgK)+0.287kJ/(kgK)=1.005kJ/(kgK) cp，v=cV，v+Rg，v=1.402kJ/(kgK)+0.4
11、62kJ/(kgK)=1.864kJ/(kgK) cp=wacp，a+wvcp，v =0.98141.005kJ/(kgK)+0.01861.864kJ/(kgK) =1.021J/(kgK) Cv=wacv，a+wvCVv =0.98140.718kJ/(kgK)+0.01861.402kJ/(kgK) =0.731J/(kgK) 据向真空罐充气过程的能量方程h1=u2，所以 d2=d1=0.0190kg(水蒸气)/kg(干空气) 由于真空罐内压力等于充气压力，充气过程干空气和水蒸气质量不变，故 pv2=pv1=2968.7Pa查表，与之对应的饱和温度，即露点23.9。湿空气是干空气和水蒸气
12、的混合物，在向真空罐充气过程中水蒸气和干空气的质量均不变，所以混合气体的质量成分不变，湿空气的含湿量不变。据干空气和水蒸气的质量分数求出混合气体的比定压热容和比定容热容再由充气能量方程可得干球温度。 11. 当力平行于坐标轴时其投影等于零。( )此题为判断题(对，错)。参考答案：错12. 在面积相同的情况下，空心圆轴与实心圆轴相比，空心圆轴好。( )A.对B.错参考答案：A13. 用磁标势m解决静磁场问题的前提是( ) A该区域没有自由电流分布 B该区域应是没有自由电流分布的单连通用磁标势m解决静磁场问题的前提是()A该区域没有自由电流分布B该区域应是没有自由电流分布的单连通区域C该区域每一点
13、满足D该区域每一点满足B14. 列平衡方程时，要建立坐标系求各分力的投影，为运算方便，坐标轴通常需要选在与未知力( )。A.相交90度角B.相交0度角C.相交60度角D.相交30度角参考答案：A15. 15时空气和水的运动黏度为空气=14.5510-6m2s，水=1.14110-6m2s，这说明_。 A空气比水的黏性大；B15时空气和水的运动黏度为空气=14.5510-6m2s，水=1.14110-6m2s，这说明_。A空气比水的黏性大；B空气比水的黏性小；C空气与水的黏性接近；D不能直接比较。D16. 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
