《西南大学21秋《工程力学》基础平时作业2-001答案参考29》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西南大学21秋《工程力学》基础平时作业2-001答案参考29（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西南大学21秋工程力学基础平时作业2-001答案参考1. 试用定理分析管道均匀流水头损失系数关系式。假设水力坡度J与流速v、水力半径R、边界绝对粗糙度、试用定理分析管道均匀流水头损失系数关系式。假设水力坡度J与流速v、水力半径R、边界绝对粗糙度、水的密度、黏度有关。正确答案：vR为基本量：F(vJR)=01=J,v,R为基本量：F(v,J,R,)=0,1=J,2. 插入氩气流的毕托管测得驻点压强为158kN/m2，静压为104kN/m2，测管处气流温度为20，试确定可压缩气流的速度；插入氩气流的毕托管测得驻点压强为158kN/m2，静压为104kN/m2，测管处气流温度为20，试确定可压缩气流
2、的速度；若假定气体不可压缩，其密度等于未受扰动的流速中的密度，试确定这样假定可能产生的测速误差。氩气常数R=208.2(Nm)/(kgK)，绝热指数K=1.68。可压缩流体v=236m/s，不可压缩流体252m/s，相对误差6.8%。3. 秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为_。 A干空气 B饱和空气 C未饱和空气 D过热空气秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为_。A干空气B饱和空气C未饱和空气D过热空气C地球上的大气或多或少都含有水蒸气，湿空气本身并无过热之说，只有饱和与未饱和之分，空气中带有的水蒸气在过热状态(温度高于其饱和温度)，则为未饱和湿空气，水蒸气达饱和状态(温度等于其饱和温度
3、)，则为饱和湿空气。4. 隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力，一部分是_，另一部分是_隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力，一部分是_，另一部分是_。从结构中选取合适的构件作为研究对象，卸去相邻构件对它的约束后将它从结构中分离出来，以便分析它所受的全部外力。$作用力(或载荷)$支承反力(或约束力)5. 水力学的基本原理也同样适用于气体的条件是 A气体不可压缩；B气体连续；C气体无黏性；D气体无表面张力。水力学的基本原理也同样适用于气体的条件是A气体不可压缩；B气体连续；C气体无黏性；D气体无表面张力。A6. 进行水力模型实验，要
4、实现有压管流的动力相似，应选用的准则是 A雷诺准则；B弗劳德准则；C欧拉准则；D韦伯准则。进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选用的准则是A雷诺准则；B弗劳德准则；C欧拉准则；D韦伯准则。A7. 机翼弦长为1m，在空气中以41.0m/s的速度飞行，模型翼弦长83mm，放在速度为48.2m/s的风洞中作试验，二者的空气温机翼弦长为1m，在空气中以41.0m/s的速度飞行，模型翼弦长83mm，放在速度为48.2m/s的风洞中作试验，二者的空气温度相同。为保证动力相似，风洞中的压强应为多大?如测得模型机翼的绕流阻力为10N，则原型中的阻力将为多大?10.2at；102N。采用雷诺模型律。本
5、题长度比尺L和速度比尺v易得，关键是求运动黏度=/的比尺。由于温度相同，需要根据状态方程p/=RT，通过调节压强去调节密度，以寻求合理的比尺。模型设备实际上是可变密度风洞。8. 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:FNB15
6、0-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，吊门已开始滑动。 9. 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
7、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 由此可见，左右两半球受的静电力大小相等，方向相反。 10. 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：B11. 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
8、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
9、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
10、)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 (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 12. 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
11、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。B13. 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
12、，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)，
13、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： 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。 14. 计算超静定结构，在什么情况下只需给出EI、EA的相对值?在什么情况下需给出EI或EA的绝对值?计算超静定结构，在什么情况下只需给出EI、EA的相对值?在什么情况下需给出EI或EA的绝对值?计算超静定结构的内力，在荷载作用下，只需给出EI、EA的相对值；在温度改变、支座移动、材料收缩、制造误差等因素作用下，需给出EI、EA的绝对值。15. 静止的带电介子的寿命为2.6108s，从加速器中产生的单能竹束经过10m的路程后，衰变了10%，求介子的动量和能静止的带电介子的寿命为2.610-8s，从加速器中产生的单能竹束经过10m的路程后，衰变了10%，求介子的动量和能量16. 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
