第5章 静电场
一、选择题
1. 关于电场线, 以下说法中正确的是
[ ] (A) 电场线一定是电荷在电场力作用下运动的轨迹
(B) 电场线上各点的电势相等
(C) 电场线上各点的电场强度相等
(D) 电场线上各点的切线方向一定是处于各点的点电荷在电场力作用下运动的加速度方向
2. 高斯定理(in )
01d i s S E S q ε?=?∑??r r ò, 说明静电场的性质是 [ ] (A) 电场线是闭合曲线 (B) 库仑力是保守力
(C) 静电场是有源场 (D) 静电场是保守场
3. 根据高斯定理(in )
01d i s S E S q ε?=?∑??r r ò，下列说法中正确的是 [ ] (A) 通过闭合曲面的电通量仅由面内电荷的代数和决定
(B) 通过闭合曲面的电通量为正时面内必无负电荷
(C) 闭合曲面上各点的场强仅由面内的电荷决定
(D) 闭合曲面上各点的场强为零时, 面内一定没有电荷
4. 高斯定理成立的条件是
[ ] (A) 均匀带电球面或均匀带电球体所产生的电场
(B) 无限大均匀带电平面产生的电场
(C) 高斯面的选取必须具有某些简单的对称性
(D) 任何静电场
5. 将点电荷Q 从无限远处移到相距为2l 的点电荷＋和－q 的中点处, 则电势能的增加量为 [ ] (A) 0 (B) l q 0π4ε (C) l Qq 0π4ε (D) l
Qq 0π2ε 6. 下面关于某点电势正负的陈述中, 正确的是
[ ] (A) 电势的正负决定于试探电荷的正负
(B) 电势的正负决定于移动试探电荷时外力对试探电荷做功的正负
(C) 空间某点电势的正负是不确定的, 可正可负, 决定于电势零点的选取
(D) 电势的正负决定于带电体的正负
7. 由定义式?∞
?=R R l E U ρρd 可知
8. 静电场中某点电势的数值等于
[ ] (A) 试验电荷q 0置于该点时具有的电势能
(B) 单位试验电荷置于该点时具有的电势能
(C) 单位正电荷置于该点时具有的电势能
(D) 把单位正电荷从该点移到电势零点外力所做的功
9. 在电场中有a 、b 两点, 在下述情况中b 点电势较高的是
[ ] (A) 正电荷由a 移到b 时, 外力克服电场力做正功
(B) 正电荷由a 移到b 时, 电场力做正功
(C) 负电荷由a 移到b 时, 外力克服电场力做正功
(D) 负电荷由a 移到b 时, 电场力做负功
10. 已知一负电荷从图5-1-48所示的电场中M 点移到N 点．有人根据这个图得出下列几点结论，其中哪一点是正确的? [ ] (A) 电场强度E M < E N ； (B) 电势U M < U N ； (C) 电势能W M < W N ； (D) 电场力的功A > 0． 11. 关于电场强度和电势的关系, 下列说法中正确的是 [ ] (A) 电势不变的空间, 电场强度一定为零 (B) 电势不变的空间, 电场强度不为零
(C) 电势为零处, 电场强度一定为零
(D) 电场强度为零处, 电势一定为零
12. 一点电荷在电场中某点所受的电场力为零, 则该点
[ ] (A) 场强一定为零, 电势一定为零
(B) 场强不一定为零, 电势一定为零
(C) 场强一定为零, 电势不一定为零
(D) 场强不一定为零, 电势不一定为零
13. 如图5-1-54所示, 在一条直线上的连续三点A 、B 、C 的电势关系为U A ＞U B ＞U C . 若将一负电荷放在中间点B 处, 则此电荷将
[ ] (A) 向A 点加速运动 (B) 向A 点匀速运动
(C) 向C 点加速运动 (D) 向C 点匀速运动
14. 关于电荷仅在电场力作用下运动的下列几种说法中, 错误的是
[ ] (A) 正电荷总是从高电势处向低电势处运动
(B) 正电荷总是从电势能高的地方向电势能低的地方运动
(C) 正电荷总是从电场强的地方向电场弱的地方运动
(D) 正电荷加速的地方总是与等势面垂直
15. 边长为a 的正方体中心放置一电荷Q , 则通过任一个侧面S 的电通量
???s S E ??d 为 [ ] (A) 04εQ (B) 06εQ (C) 08εQ (D) 6
Q 16. 真空中一“无限大”均匀带负电荷的平面如图所示，其电场的
场强分布图线应是(设场强方向向右为正、向左为负) [ ] 二、填空题 1. 半径为R 的均匀带电球面, 若其面电荷密度为, 则在球面外距离球面R 处的电
图5-1-54 02εσ-O E x 02εσ02εσ-E x 02εσO 0
2εσ-E x O E x 02εσO σ-x O
图5-1-48
M N
场强度大小为 ． 2. 两个同心均匀带电球面，半径分别为a R 和b R (b a R R <) , 所带电荷量分别为a Q 和b Q ，设某点与球心相距r , 当b a R r R <<时， 该点的电场强度的大小为 ．
3. 一长为L 、半径为R 的圆柱体，置于电场强度为E 的均匀电场中，圆柱体轴线与场强方向平行．则：(A) 穿过圆柱体左端面的E 通量为 ；
(B) 穿过圆柱体右端面的E 通量为 ；
(C) 穿过圆柱体侧面的E 通量为 ；
(D) 穿过圆柱体整个表面的E 通量为 ．
4. 真空中一半径为R 的均匀带电球面，总电荷量为Q (Q > 0)．今在球面上挖去非常小块的面积S ?(连同电荷)，且假设不影响原来的电荷分布，则挖去S ?后球心处电场强度的大小E ＝ ，其方向为 ．
5. 有一个球形的橡皮膜气球，电荷q 均匀地分布在球面上，在此气球被吹大的过程中， 被气球表面掠过的点(该点与球中心距离为r )，其电场强度的大小将由 变 为 ．
第五章补充习题答案
一、选择
DCADA CDCAC ACACB D
二、填空
1.
4εσ 2. 20π41r Q a ?ε 3. (1) 2πR E - (2) 2
πR E (3) 0 (4) 0 O S
R
图5-2-9
4.
4
02π16R S Q ε?, 圆心O 点指向S ? 5. 20π4r q ε, 0
数，故 /, =Jj( x2 + y1)3d(j =2jj(x2+ y1) 3dcr. fh i)i 又由于D3关于;t轴对称，被积函数(/ +r2)3关于y是偶函数，故jj(x2 +j2)3dcr=2j(x2+y2)3da=2/2. Dy 1)： 从而得 /, = 4/2. (2)利用对称性来计算二重积分还有以下两个结论值得注意： 如果积分区域关于^轴对称，而被积函数/(x,y)关于y是奇函数，即fix, -y) = -f(x,y) ,PJ jf/(x,y)da =0； D 如果积分区域D关于：K轴对称，而被积函数/(x，y)关于：c是奇函数，即/(~x,y)=-/(太，y)，则 =0. D ?3.利用二重积分定义证明： (1)jj da=(其中(7为的面积)； IJ (2)JJ/c/( X ,y)drr =Aj|y’(A:，y)do■(其中A：为常数)； o n (3 )JJ/( x,y)clcr = JJ/( x,y)drr +jJ/( x ,y) dcr ,其中 /) = /)! U /)2，， A 为两个 I) b\ lh 尤公共内点的WK域. 证(丨)由于被枳函数./U,y)=1,故山二t积分定义得 n"
jj'ltr = Hm y^/( ,rji) A 测量学试卷三 一、填空题 1.通过平均海洋面的水准面称为。 2.由已知点A测量并计算未知点B的高程的方法有两种，一是， 其计算公式是；二是；其计算公式是。 3.竖直角的定义是，观测竖直角时， 望远镜的视准轴绕仪器竖轴旋转所扫出的面应该是一个面。 4.在精密距离丈量中，一般对丈量结果应加、和三 项改正。 5.一直线的坐标方位角为78°，另一直线的象限角为北偏西15°，则两直线之间最小 的水平夹角为。 6.已知正方形边长为a，若用钢尺丈量一条边，其中误差为±3mm，则正方形周长的中 误差为，若丈量正方形的每条边，其中误差均为±3mm，则正方形周长的中误差为。 7.地形测量的任务是。 8.测定碎部点的方法有、、、、。 9.中线测设的常用方法有和。 10.根据建筑物的分布和地形状况，建筑基线可布置成、、 、等多种形式。 二、选择题 1.测量上确定点的位置是通过测定三个定位元素来实现的，下面哪个不在其中（）。 A)距离 B)方位角 C)角度 D)高程 2.水准测量中，后视点A的高程为40.000m，后视读数为1.125m，前视读数为2.571m， 则前视点B的高程应为（）。 A)43.696m B)38.554m C)41.446m D)36.304m 3.在进行竖直角观测时，若瞄准的是与目标在同一水平面的其它点，则所测竖直角的 结果与实际上的角值相比（）。 A)增大 B)减小 C)不变 D)不确定 4.若钢尺的尺长方程式为：L=30m+0.008m+1.2×10-5×30×（t-20℃）m，则用其在26.8℃ 的条件下丈量一个整尺段的距离时，其温度改正值为（）。 A)–2.45mm B)+2.45mm 第五章习题简答 5-1有一薄壁圆形孔口，直径d= 10mm ，水头H 为2m 。现测得射流收缩断面的直径d c 为8mm ，在32.8s 时间内，经孔口流出的水量为0.01m 3，试求该孔口的收缩系数ε，流量系数μ，流速系数φ及孔口局部损失系数ζ。 解: 64.01082 2=?? ? ??=??? ??==d d A A c c ε s m d Q v /06.6008 .08 .32/01.0442 2=??== ππ 62 .097.064.006 .0197.01 11 97 .02 8.9206 .6222 2=?===-= -= =??== ?=ε?μ?ζ??gH v gH v 5-2薄壁孔口出流，直径d=2cm ，水箱水位恒定H=2m ，试求：（1）孔口流量Q ；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量Q n ；（3）管嘴收缩断面的真空高度。 题5-2图 解：（1）孔口出流流量为 s L s m gH A Q /219.1/10219.128.9202.04 62.02332=?=????? ==π ? （2）s L gH A Q n /612.128.9202.04 82.022=?????==π μ （3）真空高度： m H g p g p C Cv 48.1274.074.0=?==-=ρρ 5-3 水箱用隔板分为A 、B 两室，隔板上开一孔口，其直径d 1=4cm ，在B 室底部装有 圆柱形外管嘴，其直径d 2=3cm 。已知H=3m ，h 3=0.5m 试求：（1）h 1，h 2；（2）流出水箱的流量Q 。 题5-3图 解：隔板孔口的流量 112gh A Q μ= 圆柱形外管嘴的流量 ()()132222h H g A h h g A Q -=+=μμ 由题意可得Q 1=Q 2，则 ()() 1 21212 2212111211303.082.004.062.022h h h H d h d h H g A gh A -??=??-=-=μμμμ 解得m h 07.11= s L s m gh A Q m h h H h /56.3/1056.307.18.9204.04 62.0243.15.007.1333211312=?=????? ==∴=--=--=∴-π μ 5-4 有一平底空船，其船底面积Ω为8m 2 ，船舷高h 为0.5m ，船自重G 为9.8kN 。现船底破一直径10cm 的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。 题5-4图 解：在船沉没的过程中存在（浮力定律） Ω+=Ω21gh G gh ρρ 得 m g G h h h 125.08 98009800 21=?=Ω= -=?ρ s m h g A Q /1062.7125.08.921.04 62.02332-?=????? =?=π μ ∴船沉没过程中水自圆孔漏入的流量是不变的。 另外，当h 2=0时，h 1’=0.125，则s Q h h t 3941062.7) 125.05.0(8)'(3 1=?-?=-Ω= - 5-5游泳池长25m ，宽10m ，水深1.5m ，池底设有直径10cm 的放水孔直通排水地沟， 试求放净池水所需的时间。 同济大学本科课程期终考试统一命题纸（B）卷 2004 —2005 学年第 2 学期成绩_______ __ 课程名称：流体力学专业：汽车2003届姓名___ ____学号___ __ 此卷选为：期终考试（），补考、缓考（√） 学科负责人签名：任课教师签名：日期： 一）选择题（30分） 1．从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体_1C__。 A.能承受拉力，平衡时不能承受切应力。 B.不能承受拉力，平衡时能承受切应力。 C.不能承受拉力，平衡时不能承受切应力。 D.能承受拉力，平衡时也能承受切应力。 2．温度升高时，空气的粘度2B。 A.减小 B. 增大 C.不变 D.无规律 3．15?C时空气和水的运动粘度系数为ν空气=14.55?10-6㎡/s，ν水=1.141?10-6㎡/s，这说明__ 3D __。 A空气比水的粘性大 B.空气比水的粘度小 C.空气与水的粘性接近 D.不能直接比较 4．欧拉法___4B___描述流体质点的运动。 A．直接B．间接 C．不能D．只在定常时能 5．流体作无旋运动的特征是5D。 A．所有流线都是直线B．所有迹线都是直线 C．任意流体元的角变形为零D．任意一点的涡量都为零 6．平面流场中沿封闭曲线C的速度环量等于零，说明曲线C 内的流场__6C__。 A.一定无旋 B.一定有旋 C.可能有旋，也可能无旋 D.是否有旋与速度环量无关 7．速度势函数和流函数同时存在的前提条件是：7B A.二维不可压缩定常运动。 B.二维不可压缩定常且无旋流动。 C.三维不可压缩定常运动。 D.三维不可压缩定常且无旋流动。 8．沿流线成立的伯努利方程的限制条件不包含___8D___。 A．不可压缩流体B．无粘流体 C．定常流动D．无旋流动 9．运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面9D。 A. 可以是任何断面 B. 必须是缓变流断面 C. 之间可以有急变流 D. 之间必须是缓变流 10．判断层流或湍流的无量纲量是__10B_______。 A.佛汝德数Fr B.雷诺数Re C.欧拉数Eu D.斯特罗哈数St 11．虹吸管最高处的压强11C 。 A．大于大气压B．等于大气压 C．小于大气压D．无法确定 12．湍流附加切应力是由于12D而产生的。 A．分子的内聚力B．分子间的动量交换 C．重力D．湍流元脉动速度引起的动量交换 13.边界层的流动分离发生于13B。 A．物体后部B．零压梯度区 C．逆压梯度区E.后駐点 第十章重积分9 5 y 2 D2 -1 O i T -2 图 10 - 1 数，故 /, = Jj( x 2 + y 1 ) 3 d(j = 2jj ( x2 + y 1 )3 dcr. fh i)i 又由于 D 3关于 ; t 轴对称，被积函数 ( / + r2) 3关于 y 是偶函数，故jj( x2 + j2 ) 3dcr = 2j( x2+ y2) 3 da =2/ 2 . Dy 1)： 从而得 /, = 4/ 2 . ( 2)利用对称性来计算二重积分还有以下两个结论值得注意： 如果积分区域关于 ^ 轴对称，而被积函数 / ( x, y) 关于 y 是奇函数，即 fix, -y) = -f(x,y) , PJ jf/ ( x, y)da = 0； D 如果积分区域 D 关于： K 轴对称，而被积函数 / ( x， y) 关于： c 是奇函数，即 / ( ~x, y) = - / ( 太， y) ，则 = 0. D ? 3. 利用二重积分定义证明： ( 1 ) jj da = ( 其 中 ( 7 为的面积 ) ； IJ (2) JJ/c/( X , y) drr = Aj | y’ ( A: ， y) do■ ( 其 中 A ：为常数 ) ； o n (3 ) JJ/( x,y)clcr = JJ/( x,y)drr + jJ/( x ,y) dcr ,其中/) = /)! U /) 2，， A 为两个 I) b \ lh 尤公共内点的 WK 域 . 证 ( 丨 ) 由于被 枳函数. / U, y) = 1 , 故山 二 t 积分定义得n " 9 6 一、 《高等数学》 (第七版 )下册习题全解 jj'ltr = Hm y^/( ,rji) A 、单项选择题 1. 与牛顿内摩擦定律有关的因素是（A ） 率; 2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 2014年考研《政治》 C 切应力、温度、 粘度和速度； D 压强、粘度和角变形。 2. 流体是一种（D ）物质。 A 不断膨胀直到充满容器的； B 实际上是不可压缩的; 静止的。2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 2014年考研 3. 圆管层流流动，过流断面上切应力分布为（ B ） A. 在过流断面上是常数； B.管轴处是 零，且与半径成正 比； C.管壁处是零，向管轴线性增大; D.按抛物线分布。2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 4. 在圆管流中，层流的 断面流速分布符合（ C ） 5.圆管层流，实测管轴线上流速为 4m/ s ，则断面平均流速为 A 压强、速度和粘度; B 流体的粘度、切应力与角变形 C 不能承受剪切力的; D 在任一剪切力的作用下不能保持 律; A.均匀规律; B.直线变化规律; C.抛物线规 D.对+曲线规律。 () A. 4m / s; B. 3.2m /s; C. 2m /s ; D. 1m /s。2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 6.应用动量方程求流体对物体的合力时，进、出口的压强应使用 (C?) A 绝对压强 B 相对压强 C 大气压 D 真空度 7.流量为Q,速度为v 的 射流冲击一块与流向垂直的平板，则平 板受到的冲击力为（D ） 2 2 A Qv B Qv C p Qv D p Qv 8.在（D ）流动中，伯努利方程不成立。 （A ）定常（B ）理想流体（C ）不可压缩（D ）可压缩 2g 10.在总流的伯努利方程中的速度 v 是（B ）速度。 （A ）某点（B ）截面平均（C ）截面形心处（D ） 截面上最 大2014年考研《政治》考前点题（毛中特） 11.应用总流的伯努利方程时，两截面之间（ D ）。 （C ）不能出现急变流（D ）可以出现急变流 12. 定常流动是（B ）2014年考研《政治》考前点题（毛中特） A. 流动随时间按一定规律变化; B. 流场中任意空间点的运动要素不随时间变化; C. 各过流断面的速度分布相同; D. 各过流断面的压强相同。 13. 非定常流动是 （B ） 9.速度水头的表达式为（D ） 2 2 （A ）窗（B ）丄（C ）二（D ） 2 2 (A) 必须都是急变流（B ）必须都是缓变流 福建警察学院 《高等数学一》课程教学大纲 课程名称：高等数学一 课程编号： 学分：4 适用对象： 一、课程的地位、教学目标和基本要求 (一)课程地位 高等数学是各专业必修的一门重要的基础理论课程，它具有高度的抽象性、严密的逻辑性和应用的广泛性，对培养和提高学生的思维素质、创新能力、科学精神、治学态度以及用数学解决实际问题的能力都有着非常重要的作用。高等数学课程不仅仅是学习后继课程必不可少的基础，也是培养理性思维的重要载体，在培养学生数学素养、创新意识、创新精神和能力方面将会发挥其独特作用。 （二）教学目标 通过本课程的学习，逐步培养学生使其具有数学运算能力、抽象思维能力、空间想象能力、科学创新能力，尤其具有综合运用数学知识、数学方法结合所学专业知识去分析和解决实际问题的能力，一是为后继课程提供必需的基础数学知识；二是传授数学思想，培养学生的创新意识，逐步提高学生的数学素养、数学思维能力和应用数学的能力。 （三）基本要求 1、基本知识、基本理论方面：掌握理解极限和连续的基本概念及其应用；熟悉导数与微分的基本公式与运算法则；掌握中值定理及导数的应用；掌握不定积分的概念和积分方法；掌握定积分的概念与性质；掌握定积分在几何上的应用。 2、能力、技能培养方面：掌握一元微积分的基本概念、基本理论、基本运算技能和常用的数学方法，培养学生利用微积分解决实际问题的能力。 二、教学内容与要求 第一章函数与极限 【教学目的】 通过本章学习 1、理解函数的概念，了解函数的几种特性（有界性），掌握复合函数的概念及其分 解，掌握基本初等函数的性质及其图形，理解初等函数的概念。 2、理解数列极限的概念、掌握数列极限的证明方法、了解收敛数列的性质。 3、理解函数极限和单侧极限的概念，掌握函数极限的证明方法、理解极限存在与 左、右极限之间的关系，了解函数极限的性质。 4、理解无穷小和无穷大的概念、掌握无穷大和无穷小的证明方法。 5、掌握极限运算法则。 6、了解极限存在的两个准则，并会利用它们求极限，掌握利用两个重要极限求极 限的方法。 7、掌握无穷小的比较方法，会用等价无穷小求极限。 8、理解函数连续性的概念（含左连续与右连续），会判别函数间断点的类型。 9、了解连续函数的运算和初等函数的连续性， 10、了解闭区间上连续函数的性质（有界性、最大值和最小值定理、介值定理）， 并会应用这些性质。 【教学重点与难点】 本章重点是求函数极限的方法（极限运算法则、两个重要极限、无穷小的比较、初等函数的连续性）。难点是数列、函数极限的证明方法。 【教学内容】 第一节映射与函数 一、映射 1.映射概念 流体力学考试题2002-2003 一、概念题（每小题2分，共10分） 1、连续介质假设： 2、欧拉法： 3、自动模化区： 4、气体流动边界层分离： 5、斯托克斯定理： 二、填空题（每小题2分，共20分） 1、流体力学中研究流体流动的方法有和。 2、研究流体宏观运动时，作用在处于运动状态的流体上的力分两类： 和。 3、流体的粘性是指流体微团发生时产生的性质。 4、气体的粘度随温度而；液体的粘度随温度 而。 5、流体静压强的两个重要特征为：1、 2、 6、物理量的量纲分为和。 7、串联管道中的能量损失等于的总和；并联管道中的总流量 等于的总和。 8、在气体动力学中，假想气流速度等熵地滞止到零的状态称为； 气体膨胀到完全真空所能达到的速度称为，此状态称为；气流速度正好等与当地声速时的状态称 为。 9、按照激波的形状及其与气流之间的夹角，可将激波分为和 以及三类。 10、流体微团的运动一般可分为， 和，根据流体微团是否旋转可将流体的流动分为和。 三、多项选择题：（请把每小题中正确提法或说法的代号a、b、c、d、e写在 括号内，每小题3分，共18分） 1、对于声速（） a)声速是微弱扰动波传播速度的统称； b)流体中的声速是状态参数的函数； c)在相同温度下，不同介质的声速相同； d)同一气体的声速随着气体温度的升高而增加 e)在同一流体介质中，即使各点以及各瞬时流体的状态参数不同，其声速 是相同的。 2、气体通过正激波( ) a)激波强度越强，气流通过激波后机械能损失越大，总压比也越大； b)激波前后的速度系数乘积等于1，马赫数的乘积也等于1； c)压强突跃引起的密度突跃受到了限制； 高等数学(同济第七版)上册-知识点总结 第一章 函数与极限 一. 函数的概念 1.两个无穷小的比较 设0)(lim ,0)(lim ==x g x f 且l x g x f =) () (lim （1）l = 0，称f (x)是比g(x)高阶的无穷小，记以f (x) = 0[)(x g ]，称g(x)是比f(x)低阶的无穷小。 （2）l ≠ 0，称f (x)与g(x)是同阶无穷小。 （3）l = 1，称f (x)与g(x)是等价无穷小，记以f (x) ~ g(x) 2.常见的等价无穷小 当x →0时 sin x ~ x ，tan x ~ x ，x arcsin ~ x ，x arccos ~ x ， 1? cos x ~ 2/2^x ， x e ?1 ~ x ，)1ln(x + ~ x ，1)1(-+αx ~ x α 二．求极限的方法 1．两个准则 准则 1. 单调有界数列极限一定存在 准则 2.（夹逼定理）设g (x ) ≤ f (x ) ≤ h (x ) 若A x h A x g ==)(lim ,)(lim ，则A x f =)(lim 2．两个重要公式 公式11sin lim 0=→x x x 公式2e x x x =+→/10 )1(lim 3．用无穷小重要性质和等价无穷小代换 4．用泰勒公式 当x 0→时，有以下公式，可当做等价无穷小更深层次 ) ()! 12()1(...!5!3sin ) (! ...!3!2112125332++++-+++-=++++++=n n n n n x x o n x x x x x x o n x x x x e )(! 2)1(...!4!21cos 2242n n n x o n x x x x +-+++-= )()1(...32)1ln(132n n n x o n x x x x x +-++-=++ )(! ))1()...(1(...!2)1(1)1(2n n x o x n n x x x +---++-++=+ααααααα )(1 2)1(...53arctan 121 2153+++++-+-+-=n n n x o n x x x x x 5．洛必达法则 第五章 层流、紊流及其能量损失 5—1 (1)某水管的直径d ＝100 mm ，通过流量Q ＝4 L/s ，水温T ＝20℃；(2)条件与以上相同，但管道中流过的是重燃油，其运动粘度6215010m /s ν-=?。试判别以上两种情况下的流态。 解：(1) 200C 时，水的运动粘性系数ν=×10-6m 2/s ，2 4Q u d π= 水的雷诺数Re 为： -3-6244 4 L/s 10Re 5060020001.00710m /s 3.140.1m ud Q v v d π??====>???，紊流 (2) 石油：-3 -62 44 4 L/s 10Re 339.7200015010m /s 3.140.1m ud Q v v d π??====?，紊流 水的雷诺数Re 为：-62 4 m/s 0.1m Re 223 21420001.79210m /s ud v ?===>?，紊流 5—3 (1)一梯形断面排水沟，底宽0.5m ，边坡系数cot θ＝(θ为坡角)，水温为20℃，水深0.4m ，流速为0.1m ／s ，试判别其流态；(2)如果水温保持不变，流速减小到多大时变为层流 解：200C 时，水的运动粘性系数ν=×10-6m 2/s 水力直径为(0.520.60.5)0.4/2 0.23m 0.50.722 A R χ +?+?= = =+? 4 -62 0.1m/s 0.23m Re 2.24101.00710m /s R uR ν?= = =??，42.24102000?>，湍流 水流为层流时Re 500uR ν ≤=(明渠流)，故 63Re 500 1.00710 2.210m/s 0.23 u R ν--??≤==? 5—4 由若干水管组装成的冷凝器，利用水流经过水管不断散热而起到冷凝 作用。由于紊流比层流的散热效果好，因此要求管中的水流处于紊流流态。若水温10C o ，通过单根水管的流量为0.03L/s ，试确定冷却管的直径。 解：10C o 时，水的运动粘性系数ν=×10-6m 2/s 同济大学课程考核试卷（A 卷） 2005— 2006学年第 2 学期 命题教师签名： 审核教师签名： 课号：12506203 课名： 流体力学 考试考查：考试 此卷选为：期中考试( )、期终考试( )、重考( )试卷 年级 专业 学号 姓名 得分 一、选择题(30%,每小题3分) 1、牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部剪切应力的因素是 [ ] A ：动力粘性系数和速度 B ：动力粘性系数和压强 C ：动力粘性系数和作用面积 D ：动力粘性系数和速度梯度 2、在圆管紊流（水力）光滑区中，沿程水头损失与速度的 [ ] A ：(0~0.5)次方成正比 B ：(0.5~1.0)次方成正比 C ：(1.0~2.0)次方成正比 D ：(2.0~3.0)次方成正比 3、恒定流的 [ ] A ：位变加速度为零 B ：时变加速度为零 C ：位变和时变加速度均为零 D ：位变和时变加速度均不为零 4、两水池的隔板上开设内径相同的孔口B 和管嘴A ，位置如图示，则两者的流量是 [ ] A ：B A Q Q > B ：B A Q Q = C ：B A Q Q < D ：不能确定 5、两根串联管道正确的计算公式是 [ ] A ：21f f f h h h += B ：21f f h h = C ：21Q Q Q += D ：21v v v += 6、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将 [ ] A ：增大 B ：减小 C ：不变 D ：不确定 7、复式水银测压计如图1所示，在测压计中的 同一水平线上四个点上的压强，试问最大压强是 、 最小压强是 。 8、恒定总流的能量方程必须建立在 过流断面上， 9、局部水头损失产生的主要原因是 。 10、沿程水头损失和局部损失都占相当比重，两者都不能忽略的管道称为 。 二、计算题（70%） 1、 矩形闸门AB ，宽1.2m ，左侧水深H1=3m ，右侧水深H2=2m ，图1示。 求闸门上水压力的大小及作用点的位置。（10分） 2、 图2示虹吸管，管径为75cm ，当地大气压为10m 水柱。 求管中的流速、流量及最高点的绝对压强 (不计损失)。（15分） A B 水 水银 空气 1 2 3 4 测量学课程试卷及参考答案(一) 同济大学课程考核试卷（A卷） 2008— 2009学年第二学期 命题教师签名：审核教师签名： 课号：035002 课名：测量学考试考查：考查 此卷选为：期中考试( )、期终考试(√)、重考( )试卷 年级专业学号姓名得分 一、试说出下列概念之间的区别（每小题4分，共16分） （1）中误差与相对中误差 答：相对中误差是观测值的中误差与观测值之比。 （2）等高距与等高线平距 答：等高距是相邻等高线之间的高差，等高线平距是相邻等高线之间的水平距离。 （3）测量与测设 答：测量是测定地面上已有物体的距离、大小、位置、形状等几何尺寸；而测设是将在图纸上设计的物体在地面上标定其位置和高程。 （4）比例尺与比例尺精度 答：比例尺是图上一段直线长度与地面上相应线段的实际水平长度之比；而比例尺精度是图上0.1毫米对应的实地水平距离。 二、角度计算（12分） 1.水平角计算（5分） 测站目 标 竖盘 位置 水平度盘读 数 半测回 角值 一测回平均 角值 备注° ′ ″° ′ ″° ′ ″ B A 左320 20 36 75-14-42 75-14-45 C 35 35 18 A 右140 20 54 75-14-48 C 215 35 42 2.竖直角计算（7分） 测站目 标 竖 盘 位 置 竖盘读数 ° ′ ″ 半测回 垂角值 ° ′ ″ 指 标 差 ″ 一测回 垂角值 ° ′″ 备注 盘左 270 180 0 90 I J 左94 06 24 -4-06-24 -6 -4-06-18 右265 53 48 -4-06-12 K 左82 14 54 7-45-06 -9 7-45-15 右277 45 24 7-45-24 三.简述题（21分） 1．水准测量时，水准仪为什么要尽量放在离前尺和后尺距离相等的位置？（4分） 答：（1）抵消地球曲率及大气折光对高差的影响； （2）抵消水准仪i角对高差的影响。 2.误差分为哪几种？应分别怎样处理？（6分） 答：误差分为系统误差、偶然误差和粗差。 （1）对于系统误差，通过找出其规律，对其进行改正； （2）对于偶然误差，通过多余观测、制定限差、取平均值等，提高精度； （3）对于粗差，通过多余观测、采集合理的观测方法等，检验并剔除。 3.电子全站仪的技术参数及基本功能有哪些？（6分） 答：（1）电子全站仪的技术参数有：测程、测角精度、测距精度； （2）电子全站仪的基本功能包括：测角、测距、三维坐标测量和施工放样。 4.等高线有哪些特性？（5分） 答：（1）同一条等高线上各点的高程都相同； （2）等高线是一条闭合曲线,不能中断； （3）等高线只有在绝壁或悬崖处才会重合或相交； （4）山脊线和山谷线应与转变方向处的等高线的切线垂直相交； （5）等高线平距大(等高线疏),表示地面坡度小；等高线平距小(等高线密),表示地面坡度大。 四、填空题（共22分） 1、今用一名义长度为50m的钢尺，沿倾斜地面测设A、B两点间的水平距离为150.000米。该钢尺的尺长方程式为ι=50m+10mm+0.6(ｔ-20℃)mm, 丈量时温度ｔ=35℃，A、B两点间高差为1.86m，计算尺长改正为30mm 、温度改正为27mm 、高差改正为-12mm ，以及在上述条件下A、B的测设长度应为149.955m 。（6分） 一、名词解释 1.边界层:黏性流体流经固体壁面时，在固体壁面法线方向上存在一速度急剧变化的薄层，称为边界层。 2.管道进口段:边界层相交以前的管段称为管道进口段（或称起始段），其长度以L*表示。 3、粘性底层：紧贴壁面有一因壁面限制而脉动消失的层流薄层，其粘滞力使流速使流速急剧下降，速度梯度较大，这一薄层称为粘性底层。 二、简答题 1：何谓普朗特混合长理论？根据这一理论紊流中的切应力应如何计算？ 答：沿流动方向和垂直于流动方向上的脉动速度都与时均速度的梯度有关。 2：什么是水力光滑管与水力粗糙管？与哪些因素有关？ 答：当粘性底层厚度大于管壁的粗糙突出部分时，粘性底层完全淹没了管壁的粗糙突出部分。这时紊流完全感受不到管壁粗糙度的影响，流体好像在完全光滑的管子中流动一样。这种情况的管内流动称作“水力光滑”，或简称“光滑管”。 当粘性底层厚度小于管壁的粗糙突出部分时，管壁的粗糙突出部 分有一部分或大部分暴露在紊流区中，当流体流过突出部分时，将产生漩涡，造成新的能量损失，管壁粗糙度将对紊流产生影响。这种情况的管内紊流称作“水力粗糙”，或简称“粗糙管”。 对于同样的管子，其流动处于水力光滑或水力粗糙取要看雷诺数的大小。 3、黏性流体总体的伯努利方程及适用条件？ 黏性流体总体的伯努利方程：g g g g v p z v p z a a 222 222221111ααρρ++=++ 适用条件：⑴流动为定常流动； ⑵流体为黏性不可压缩的重力流体； ⑶列方程的两过流断面必须是缓变流截面，而不必顾及两 截面间是否有急变流。 4、黏性流体在管内流动时产生的损失有哪几种？分别怎么计算？ 答：沿程损失是发生在缓变流整个流程中的能量损失，是由流体的粘滞力造成的损失。单位重力作用下流体的沿程损失可用达西—魏斯巴赫公式计算。g d l v h f 22λ=。 局部损失发生在流动状态急剧变化的急变流中，单位重力作用下流体流过某个局部件时，产生的能量损失:g v h j 22ζ =。 总能量损失：∑∑+=h h h j f w 5、试从流动特征、速度分布、切应分布以及水头损失等方面来比较圆管中的层流和紊流特性。 流体力学第五章习题 答案 第五章习题答案 选择题（单选题） 5.1 速度v ，长度l ，重力加速度g 的无量纲集合是：（b ） （a ）lv g ；（b ）v gl ；（c ）l gv ；（d ）2 v gl 。 5.2 速度v ，密度ρ，压强p 的无量纲集合是：（d ） （a ）p v ρ；（b ）v p ρ；（c ）2pv ρ ；（d ）2p v ρ。 5.3 速度v ，长度l ，时间t 的无量纲集合是：（d ） （a ）v lt ；（b ）t vl ；（c ）2l vt ；（d ）l vt 。 5.4 压强差p ，密度ρ，长度l ，流量Q 的无量纲集合是：（d ） （a ）2Q pl ρ；（b ）2l pQ ρ；（c ）plQ ρ；（d 2Q p l ρ。 5.5 进行水力模型实验，要实现明渠水流的动力相似，应选的相似准则是： （b ） （a ）雷诺准则；（b ）弗劳德准则；（c ）欧拉准则；（d ）其他。 5.6 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是： （a ） （a ）雷诺准则；（b ）弗劳德准则；（c ）欧拉准则；（d ）其他。 5.7 雷诺数的物理意义表示：（c ） （a ）粘滞力与重力之比；（b ）重力与惯性力之比；（c ）惯性力与粘滞力之比；（d ）压力与粘滞力之比。 5.8 明渠水流模型实验，长度比尺为4，模型流量应为原型流量的：（c ） （a ）1/2；（b ）1/4；（c ）1/8；（d ）1/32。 5.9 压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流 量的：（c ） （a ）1/2；（b ）1/4；（c ）1/8；（d ）1/16。 第五章习题答案 选择题（单选题） 5.1 速度v ，长度l ，重力加速度g 的无量纲集合是：（b ） （a ）lv g ；（b ）v gl ；（c ）l gv ；（d ）2 v gl 。 5.2 速度v ，密度ρ，压强p 的无量纲集合是：（d ） （a ）p v ρ；（b ）v p ρ；（c ）2pv ρ ；（d ）2 p v ρ。 5.3 速度v ，长度l ，时间t 的无量纲集合是：（d ） （a ） v lt ；（b ）t vl ；（c ）2l vt ；（d ）l vt 。 5.4 压强差p V ，密度ρ，长度l ，流量Q 的无量纲集合是：（d ） （a ） 2 Q pl ρV ；（b ） 2 l pQ ρV ；（c ） plQ ρ V ；（d 。 5.5 进行水力模型实验，要实现明渠水流的动力相似，应选的相似准则是：（b ） （a ）雷诺准则；（b ）弗劳德准则；（c ）欧拉准则；（d ）其他。 5.6 进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是：（a ） （a ）雷诺准则；（b ）弗劳德准则；（c ）欧拉准则；（d ）其他。 5.7 雷诺数的物理意义表示：（c ） （a ）粘滞力与重力之比；（b ）重力与惯性力之比；（c ）惯性力与粘滞力之比；（d ）压力与粘滞力之比。 5.8 明渠水流模型实验，长度比尺为4，模型流量应为原型流量的：（c ） （a ）1/2；（b ）1/4；（c ）1/8；（d ）1/32。 5.9 压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的：（c ） （a ）1/2；（b ）1/4；（c ）1/8；（d ）1/16。 5.10 假设自由落体的下落距离s 与落体的质量m 、重力加速度g 及下落时间t 有关，试用 瑞利法导出自由落体下落距离的关系式。 解： ∵s Km g t α βγ = []s L =；[]m M =；[]2g T L -=；[]t T = ∴有量纲关系：2L M T L T α β βγ-= 汽车空气动力学考试题及参考答案(试验部分) A 卷 1. 以下各项为中国汽车工程师协会发表的《汽车工程手册—试验篇》中关于汽车工程试验的类别(部分)，请选出4种与空气动力学有关的、可能在汽车风洞中进行的试验课题(8’)。 1) 动力传动系性能试验 2) 操纵稳定性试验 3) 振动与噪声试验 4) 可靠性试验 5) 碰撞安全性试验 6) 空气动力特性试验 7) 驾驶方便性、合适性和平顺性试验 8) 汽车电子电气系统试验 9) 环境保护试验 10) 车身试验 参考答案：3)4)7)10) 评分标准：每点答对2分 2. 汽车空气动力学试验可以用实车在路面上进行，简称为“路试”，但是更多的空气动力学研发试验在汽车风洞中进行，请简述在汽车风洞中进行试验的主要优点(6’)。 参考答案要点：1) 经济型；2) 试验效率；3) 重复性。 评分标准：回答正确每要点2分。 B 卷 3. 某车型正投影面积2.25m 2, 汽车模型风洞试验采用1/4缩比模型，在喷口宽等于2m 、高等于1.6m 的风洞中测量气动阻力系数，请回答： 1) 模型在风洞中的阻塞比等于多少？ 2) 速等于多少m/s? 3) ’) 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34C d U(m/s) 参考答案和评分标准： 1) 阻塞比 = 模型投影面积 / 风洞喷口面积 = (2.25*(1/4)^2）/ (2*1.6) = 4.4% (2’) 2) Re = νUL ，雷诺数相等，则4L L U U model full full model ==,Umodel = 100/3.6*4 = 111m/s (3’) 3) 根据雷诺数试验曲线，20m/s 时阻力系数随雷诺数增大减小明显，阻力系数测量值较真值偏大较 多；而50m/s 时，阻力系数随雷诺数变化很小了，可以代表实际结果。(3’) 4. 汽车风洞试验主要设计三个学科方向，请问是哪三个学科方向？(6’) 参考答案要点：1) 空气动力学；2) 气动声学；3) 热力学。 评分标准：回答正确每要点2分。 2007-6-18 习题1-10 1.证明方程x5-3x=1至少有一个根介于1和2之间. 证明设f(x)=x5-3x-1,则f(x)是闭区间[1, 2]上的连续函数. 因为f(1)=-3,f(2)=25,f(1)f(2)<0,所以由零点定理,在(1, 2)内至少有一点ξ(1<ξ<2),使f(ξ)=0,即x=ξ是方程x5-3x=1的介于1和2之间的根. 因此方程x5-3x=1至少有一个根介于1和2之间. 2.证明方程x=a sin x+b,其中a>0,b>0,至少有一个正根,并且它不超过a+b. 证明设f(x)=a sin x+b-x,则f(x)是[0,a+b]上的连续函数. f(0)=b,f(a+b)=a sin (a+b)+b-(a+b)=a[sin(a+b)-1]≤0. 若f(a+b)=0,则说明x=a+b就是方程x=a sin x+b的一个不超过a+b的根; 若f(a+b)<0,则f(0)f(a+b)<0,由零点定理,至少存在一点ξ∈(0,a+b),使f(ξ)=0,这说明x=ξ也是方程x=a sin x+b的一个不超过a+b的根. 总之,方程x=a sin x+b至少有一个正根,并且它不超过a+b. 3.设函数f(x)对于闭区间[a,b]上的任意两点x、y,恒有 |f(x)-f(y)|≤L|x-y|,其中L为正常数,且f(a)?f(b)<0.证明:至少有一点ξ∈(a,b),使得f(ξ)=0. 证明设x0为(a,b)内任意一点.因为 0||lim |)()(|lim 0000 0=-≤-≤→→x x L x f x f x x x x , 所以 0|)()(|lim 00 =-→x f x f x x , 即 )()(lim 00 x f x f x x =→. 因此f (x )在(a , b )内连续. 同理可证f (x )在点a 处左连续, 在点b 处右连续, 所以f (x )在[a , b ]上连续. 因为f (x )在[a , b ]上连续, 且f (a )?f (b )<0, 由零点定理, 至少有一点ξ∈(a , b ), 使得f (ξ)=0. 4. 若f (x )在[a , b ]上连续, a 同济大学测量学 测量学试题
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