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文檔簡介
1、22春“機電一體化技術”專業工程力學基礎在線作業答案參考1. 在某溫度時可逆恒溫地將作用在質量為m的水面上的壓力由p,提高到p2,試求該過程的傳熱量、功,假定該溫度下水的在某溫度時可逆恒溫地將作用在質量為m的水面上的壓力由p,提高到p2,試求該過程的傳熱量、功,假定該溫度下水的體積膨脹系數v和等溫壓縮系數T為常數。據定義 所以恒溫時 積分得
2、0; (a) 過程可逆,故Q=Tds=mTds,而 因 , 所以 Q=mcpdT-Tvdp=-mTvdp (b) 將式(a)代入式(b),積分得
3、60; 積分后得 2. 一個平面匯交力系只能列2個獨立的平衡方程,解出( )。A.1個未知力。B.2個未知力。C.3個未知力。D.6個未知力。參考答案:B3. 柴油發動機連桿大頭螺釘承受最大拉力Pmax=58.3kN,最小拉力Pmin=55.8kN。螺紋處內徑d=11.5mm。試求平均應力m、柴油發動機連桿大頭螺釘承受最大拉力Pmax=58.3kN,最小拉力Pmin=55.8kN。螺紋處內徑d=11.5mm。試求平均應力m、應力幅a、循環特征R,并作-t曲線。m=549
4、MPa,a=12MPa,R=0.964. 某兩級氣體壓縮機進氣參數為100kPa、300K,每級壓力比為5,絕熱效率為0.82,從中間冷卻冷卻器排出的氣體溫度是3某兩級氣體壓縮機進氣參數為100kPa、300K,每級壓力比為5,絕熱效率為0.82,從中間冷卻冷卻器排出的氣體溫度是330K。若空氣的比熱容可取定值,計算每級壓氣機的排氣溫度和生產1kg壓縮空氣壓氣機消耗的功。空氣比熱容取定值,Rg=287J/(kg·K),cp=1004J/(kg·K)。由題意,如圖所示,狀態1:p1=100kPa、T1=300K 狀態2:p2=p1=5×10
5、0kPa=500kPa 狀態3:p2=p2=500kPa、T3=330K 狀態4:P4=p3=5×500kPa=2500kPa = 生產1kg壓縮空氣壓氣機耗功 Wc=(h2-h1)+(h4-h3)=cp(T2-T1)+(T4-T3) =1.005kJ/(kg·K)×(513.57K-300K)+(564.94K-330K) &
6、#160; =450.7kJ/kg本題雖然各級壓力比相同,但進入高壓級氣缸的氣體溫度比進入低壓級氣缸溫度高,所以各級消耗的功不相等。 5. 有一橫截面面積為A的圓截面桿件受軸向拉力作用,若將其改為截面積仍為A的空心圓截面桿件,其他條件不變,試判斷以下結論的正確性:( )A.軸力增大,正應力增大,軸向變形增大B.軸力減小,正應力減小,軸向變形減小C.軸力增大,正應力增大,軸向變形減小D.軸力、正應力、軸向變形均不發生變化參考答案:D6. 一個電荷發出輻射的條件是( ) A不論以什么方式運動 B被加速 C被束縛在原子之中 D只有在勻加速的情一個電荷發出輻射的條件是(
7、0;) A不論以什么方式運動 B被加速 C被束縛在原子之中 D只有在勻加速的情況下B7. 計算超靜定結構,在什么情況下只需給出EI、EA的相對值?在什么情況下需給出EI或EA的絕對值?計算超靜定結構,在什么情況下只需給出EI、EA的相對值?在什么情況下需給出EI或EA的絕對值?計算超靜定結構的內力,在荷載作用下,只需給出EI、EA的相對值;在溫度改變、支座移動、材料收縮、制造誤差等因素作用下,需給出EI、EA的絕對值。8. 如何利用狀態方程和熱力學一般關系求取實際氣體的uh、s?如何利用狀態方程和熱力學一般
8、關系求取實際氣體的uh、s?提示:除對狀態方程求導,代入熱力學一般關系式,還應利用狀態參數特性選擇適當的積分途徑。9. 氧氣進行一可逆過程1-2,T-s圖上為水平線,過程3-1焓的變化h與過程3-2的熱力學變化u的關系是_。氧氣進行一可逆過程1-2,T-s圖上為水平線,過程3-1焓的變化h與過程3-2的熱力學變化u的關系是_。h31=u3210. 在結構半面圖中,構件代號YTL表示( )。A制梁B檐口梁C雨篷梁D陽臺梁在結構半面圖中,構件代號YTL表示( )。A制梁B檐口梁C雨篷梁D陽臺梁正確答案: D11. 在兩向應力狀態下,已知其最大剪應變max=500×10-6,兩個相互垂直方
9、向上的正應力之和為27.5MPa,材料的彈性常在兩向應力狀態下,已知其最大剪應變max=500×10-6,兩個相互垂直方向上的正應力之和為27.5MPa,材料的彈性常數E=200GPa,v=0.25,試確定主應力的大小。極大=53.8MPa,極小=-26.3MPa12. 點作圓周運動,如果知道法向加速度越變越大,點運動的速度( )。A.越變越小B.越變越大還是越變越小不能確定C.越變越大參考答案:C13. 機翼弦長為1m,在空氣中以41.0m/s的速度飛行,模型翼弦長83mm,放在速度為48.2m/s的風洞中作試驗,二者的空氣溫機翼弦長為1m,在空氣中以41.0m/s的速度飛行,模型
10、翼弦長83mm,放在速度為48.2m/s的風洞中作試驗,二者的空氣溫度相同。為保證動力相似,風洞中的壓強應為多大?如測得模型機翼的繞流阻力為10N,則原型中的阻力將為多大?10.2at;102N。采用雷諾模型律。本題長度比尺L和速度比尺v易得,關鍵是求運動黏度=/的比尺。由于溫度相同,需要根據狀態方程p/=RT,通過調節壓強去調節密度,以尋求合理的比尺。模型設備實際上是可變密度風洞。14. 求上題的鑄鐵梁在許可彎矩M作用下橫截面上拉應力的合力Nt,壓應力合力Nc應為多少? 關鍵提示:1)純彎梁橫截求上題的鑄鐵梁在許可彎矩M作用下橫截面上拉應力的合力Nt,壓應力合力Nc應為多少?
11、160;關鍵提示:1)純彎梁橫截面上總軸力N=0;2)可根據已知彎曲正應力用分塊法或分段積分法求Nt。Nt=142.4kN15. 基于磁介質觀點,用熱力學解釋超導體臨界磁場的存在基于磁介質觀點,用熱力學解釋超導體臨界磁場的存在考慮處于均勻外磁場H中的無窮長超導體圓柱,H的方向與柱軸平行,按磁介質觀點,柱體內的磁場也是均勻場,以E表示圓柱單位體積的內能,M為磁化強度,由熱力學第一定律和第二定律: dE=dQ+0HdM, TdSdQ (1) 得 dE-TdS-0HdM0 (2) &
12、#160; 若系統狀態發生自發變化,而且在這過程中保持溫度T和磁場H不變,則(2)式可寫為 dG0 (3) 其中,G為圓柱單位體積的吉布斯函數: G=E-TS-0HM (4) (3)式表示,系統的自發過程朝著吉布斯函數G減小的方向進行現在設溫度T和磁場H有一微小改變,導致系統狀態發生一個十分微小的變化,于是由(4)式和(2)式,有 dG=-SdT-0MdH (5)
13、 (5)式表示在微小變化過程中,系統的熵S和磁化強度M可視為不變,即G是溫度T與磁場H的函數按磁介質觀點,樣品處在正常態時M=0,由(5)式,此時有 dGn=-Sn(T)dT (6) Gn和Sn分別是正常態下的吉布斯函數和熵而在理想邁納斯態下M=-H,(5)式成為dG=-S(T,H)dT+0HdH由可積條件,G的二階混合導數與求導次序無關,故S(T,H)=S(T)于是有 dG=-S(T)dT+0HdH (7) 記H0時超導態的吉
14、布斯函數為GS(T,H),H=0時GS(T,0)=GS(T)對(7)式積分得 , (TTc) (8) 上式右方第二項是超導體內的磁能密度,故H=0時,GS(T,0)較小設TTc時,GS(T)Gn(T),由(8)式便可解釋臨界磁場現象當磁場H進入超導體內且逐漸增大時,GS(T,H)也逐漸增大,H達到臨界值Hc(T)時,有 (9) 當HHc,超導態便轉化為正常態,被稱為超導態的凝聚能對式(9)微分,并由Sn(T)=-dGn(T)/
15、dT,SS(T)=-GS(T,H)/TH=-dGn(T)/dT,可得 ,(TTc) (10) 由臨界磁場的經驗公式 (11) 可知dHc(T)/dT0,故(10)式給出 SS(T)Sn(T) (12) 即超導態下系統的熵較低,故處于超導態的電子比正常態的電子更為有序 16. 對伯努利方程:,進行無量綱化,無量綱形式的方程中應出觀哪些特征數? ARe;BFr;CEu;DSr。對
16、伯努利方程:,進行無量綱化,無量綱形式的方程中應出觀哪些特征數? ARe;BFr;CEu;DSr。C17. 蒸汽動力裝置中,直接向環境散失熱量最多的設備是_,可用能損失最多的設備是_。蒸汽動力裝置中,直接向環境散失熱量最多的設備是_,可用能損失最多的設備是_。冷凝器$鍋爐18. t1=10,1=80%,qV1=150m3/min的濕空氣流1進入絕熱混合室與另一股t2=30,2=60%,qV2=100m3/min的濕空氣流2混t1=10,1=80%,qV1=150m3/min的濕空氣流1進入絕熱混合室與另一股t2=30,2=60%,qV2=100m3/min的濕空氣流2混合
17、,總壓力為0.1MPa。確定出口氣流的溫度t3、含濕量d3和相對濕度3。d3=0.009994kg/kg(干空氣),t3=17.68,3=77.39%19. 礦井升降機的罐籠質量6000kg,以速度v=12ms下降。若吊起罐籠的鋼繩突然斷裂。試問欲使罐籠在s=10m礦井升降機的罐籠質量6000kg,以速度v=12ms下降。若吊起罐籠的鋼繩突然斷裂。試問欲使罐籠在s=10m的路程內停止,安全裝置應在礦井壁與罐籠間產生多大的摩擦力?(摩擦力可視為常量)正確答案:鋼繩突然斷裂罐籠開始墜落時的初動能EKJ=v2罐籠停止下落時末動能Ek2=0墜落過程中重力作正功mgs摩擦力F作負功W12=mgsFs代入動能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐籠與礦井壁間的摩擦力鋼繩突然斷裂,罐籠開始墜落時的初動能EKJ=v2,罐籠停止下落時,末動能Ek2=0,墜落過程中,重力作正功mgs,摩擦力F作負功W12=mgsFs,代入動能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐籠與礦井壁間的摩擦力20. 試證明:在無電荷空間中任一點的靜電勢
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