大学物理课后练习题答案

第一章

1-9解

y=PK=800x9.8=7840N/m

比重

1-10解

m67903

p=—?=13580kg/w

V500x10

=13580x9.8=133084N/m3

1-11解

A)

Pt=

1H-------

273

瑞丽=0279口/加

Piooo

1+-

273

而=。.243面

Pl200

1+—

273

或£=/?/夕r=K=c

PR

P*0=PJ\=PJz

p7L1.3x273._..

=A^0)_O_=----------=0n.279AkgIm

1T、273+1000

p2=2区=13-273=0241kg/m

2

T2273+1200

1-12解

1(AV

a

vVIAT匕AT

匕=互=273+400“423

KTt273+200

增大了0.423倍。

1-13W

…。H

=v,25

%(t\加再面=5.818〃，/S

1+—

I273J273

1-14解

P

-=RT

P

P101325eg-2/2v

R=一=--------=287.05*//.K

pl1.293x273

=0.082^/r/nL/molK=S.3\J/molK=29.27m/K

1-15解

P

p----

RT

65尸。33

1

RT1287x(273+20)

二旦=99.产。3]

RT2287X(273+37)

1-20解

1dV

°VdP

dP=P2-PQ=——J=2x10’

1-18解

PM二舄匕

(T2

VP.T.1.032x1()5273+79”

—2=—x——=----------x--------=0.2

5

P2T]6.0792xlO273+20

AV=V2-V1=0.2V,-V,=-0.8V,

体积缩小了0.8倍。

1-19解

PVk=CPV=nRT

%=1.327；=1.32x(15+273)=380.16K=107.16t;

2'-4A

P2=耳22=2.64《=2.67X1()5.

1-21解

「绝=P&+P火=70+98=168^

P表=68.5-98=・29.5APa

1-22解根据已知边界条件

y=0vr=0

，y=606〃zllluA=1.08〃〃s

由此得抛物线方程

2

vx=-300y+36y

匕=1.08-300(0.06-才

工=600(0.06-y)

dy

r=〃也=0.05x600(0.06-y)=30x(0.06-y)

dy

y=0r0=1.8

y=20mm=0.02m20=1.2

y=407=0.04m=0.6

y=60mm=0.06m=0

第二章

2-2解

33

vx=xsinyvv=3xcosy

=3x2siny=-3x3siny

dxdy

2+生=(3x2-3x3)sinyWD

dxdy

所以此平面流场不连续

2-3解

2

vr=2rsinGcosGve=2rcos0

vdv

—^uZsinOcos。--=2sin^cos^=-4rcos^sin0

de

上+也+I2=o

rdrrdG

所以此平面流场连续

2-4解

dx

VT7=——=X+T

xrdr

dy

匕二石二-y+「

匕哼二0

dr

x=Aer-r-l

y=Be'+r-l

z=C

求解得

当c=0时（初始时刻）x=a,y=b,z=c解出A、B、C

则有：

x=

cr。

y=

1。

z=c

即拉格朗日法表达式

当7=1,%=1,〉=2*=3时

\=Ae-\-\A=-

e

<2=Be-[+i-l解得B=2e

3=cc=3

流线方程为<y=T-\当汇=1.5,x=l,y=2,z=3时

z=3

1+1.5+13.5

=~L5=1.5

ee

»2-1.5+1

C=3

2-5解

A)1293=0.525必/苏

夕

400=273+400

1+avt

273

q、，=6A

8000/

v=^=/3600=8.82m/s

ph0.525x2x0.4x0.6

2回

2

6+P?

2

=U2A2

1不2丁2=而“。皿2

"2=卯；7)=「水银g〃=265584

2

号9[v2_(O.44V2)]=26558

u；=65.87v2=8.12fn/s

2

q=v2A2=8.12x^0.1=0.06463s

2-7解取入口处为A面，出口处为B面，以入口管中心为基准面，在A-B面间列出伯努利

方程

22

PA+守■+两人=PB中喙~+P^ZB+〃失

己知？二68.6女尸6“=空=4x62=631mis;zA=0

皿3.14x0.2"

4〃4x02

PR=39.02kPa;以=华=-----"v=1.59〃〃s;zB=1

B8*3.14x0.42B

(pv\)(pVg,

〃失=PA+~^~+P8zAPB+~^~+P8ZB

=[68600+1000x6.37一+。。(以xo]—(39020+10°吧二+。。。乂9.8x1

I219.8J[2]J

=88888-50084=38804P«

故由A-*B

2-8解选取粗管道为1截面，喉管处为2截面，管中心为基准面。

在1-2面间列出伯努利方程

22

4+叫+寸=g"gz?+宅+〃失12

依题意可知：

P|=IO1320+13550X9.8X0.025=1C4639.75Pa；z/=z2=0：P2=101320-1000X9.8X0.15=99850Pa

1.293f161.29316

104639.75+=99850+

2k3.142x0.142(3.142x0.05

3

qv=0.175mIs

2-10解选取压气机前为1截面，进气管为2截面，管中心为基准面。

在1-2面间列出伯努利方程

<=2；匕=°；「2=R一P水银gh

D口,1.25xvj

2=心一夕水银g力+—L

12x13550x9.8x0.02/〜八”...

%=J--------------------=V4249.28=65.1i9n^/5

2V1.25

3

qv=65.19x'Mx。？x09s=2.05x0.98=2m/s

4

2-11解

1)

2)热气体的伯努利方程

0-e)+空=&F)+等+电-%)+4

根据题意知

(AT)=o；亨=0；苧=0；限=。

PRO1.3X273八。....3

/_=pgg=---g=--6----------x9.8=2.174/m

，gi1+13271600

十ST

L293x2733

ra=pag=g=x9.8=11.806/V/w

lay206293

273

当H=2.5m时

（4-2）=2.5x（11.806-2.174）=24.08Pa

当H=-0.5时

（1一巴）=一0.5x（11.806—2.174）=—4.816Pa

3）当炉门打开时，零压线以上逸气，零压线以下吸气。

2-12解

B+g=P2+pgz2+h失

心=（丹一夕水8x0.0105+6X5）-（心一小gx0.02+0）

=30-1000x9.8x0.0105+1000x9.8x0.02

=30-102.9+196=123.1Pa

第三章

3-3解

—△圾；Z,=Z；4=4；v=

2nd

hp169rl「l2p\6qvl

'42兀2d「d?2Td：

_q、，2纵Id：_4A_4A4A

彳二不；短F4=1=百；4;而

TUT2=a1；a=&r

34解

对平板速度分布公式为

21=2

%h

若叭贝作

对圆管速度分布公式为

L[R2)8^1L)

R?-产1.,田

-----—=—；R~—r~=R~

R22

[FR

r=VT=72

3-5解

5℃水查表"=1.5x10-6m2/$

4q4x15x10-3_。.

V==1.91m/s

位23.14x0.120.0314

十抵…湍流

Rc22300

3-6解

Re="xl()Fx?2

=1403Y2300层流

i]0.0114xIO-4

若增大Re,则v增大；d增大；n减小。

3-7解

444x2.5x2.5

4=2.5/??

~S2.5x4

vd_1x2.5

Ree=1.67xlO5>2300

彳-0.15x10-4

3-8解

4公4x2.5/60

-0.086nVs

p7id2960x3.14x0.02542

Re=^0.086x0.0254

==5.461Y2300

n4x10"

3-10ft?

、4分4x0.3/3600…,

1)v=-^-=------------=0.04m/s

向?3.14x0.052

vd0.04x0.05

=1538.46Y2300层流

4

n0.013xIO-

64_64

=0.042

瓦―1538.46

,,^0.(M2X2L^^X0.04-

==X=13.42Pa

摩d20.052

4分4x1.2/3600

2)v=0.16m/s

7id~3.14x0.052

「vd0.16x0.053、)

Re=——=----------=6153.84a2300湍流

〃0.013xIO-4

查莫迪图2=0.04

22

,.IpvAn/120998.2x0.16..aD

力=2---=0.04x----x-------------=204.43Pa

*d20.052

3-11解

20℃7=15.7X10-6/W2/5

4(yv4X30000/3600

1)萨―3.14x0.75218.87m/s

「vd18.87x0.75_.仆,小”、山.

Re=一=----------=9.4xl05>2300湍流

〃15.7xIO6

△=-=—=2.67xlO-4=0.000267

d750

查莫迪图2=0.018

,o/PV2nN。301.205X18.872

h*=A,———=0.018x---x------------=154.47Pa

摩d20.752

2)A=-=—=1.6xl0-3=0.0016

d750

查莫迪图2=0.024

/301.205x18.872^„

人=2---=0.024x----x-------------=205.96Pa

除d20.752

3-12解

4旦

2)A=-(J?-J,2)5=万(4+出)

,44

4=—=^2-^i

3-13解

［、D0'd1000x60/60x0.04^-如冲咕

1)Re=——=----------------=42010n0o0m>2300涡流

〃1x10-3

八cyd1x0.03"八日・去

2)Rc=—=---------=19002300层流

7I.568X10-5

3)Re=—=25XO，Q^-=3190>2300小于4000过渡流

〃1.568x105

3-14解

1)v=^=4x100/3600=157m/s

出23.14x0.152

2)v=^=2700/3600=625m/s

A03x0.4

qv=vA=25x0.2xh

2700/3600

25x0.2

3-15解

7td210x0.082x3.14

=V------==0.05/n/5

44

%d「=y2d2

22

v,^=10x0,08

~-0.03271.1m/s

3-16解

6+用4=pgz?+拳+h矢

??

已知，Px-1.9621x10Pa；Z1=20m；P2—5.8861x10Pa；4=0；V)=v2

h._=1.9621xl05+900x9.8x20-5.8861xl05

-kAC

=196210+176400-588610=-216000%Y0

则知，由2向1流动。压力损失为216000Pao

3-17解

22

6+Pgz\+告~=8+PSZ2+仔"+h关

5

z,=0；匕=0；P2=1.01x10Pa；Zj=2m；

4x15/1000

v--=7.64m/s

3.14x0.052

h,失=pgh=1000x9.8x0.5=4900Pa

幽生竺十49。。

4=101000+1000x9.8x2+

2

=101000+196000+29184.8+4900=154684.8尸a

3-18解

夕水

夕水二二998.2

=828.4

「气喙L205

阻=*=28.78

3・19解

bP=P、_P?

v=

A=7V（r+b）2-7tr~-乃（2协+Z?2）

2仍-鸟）

q『P、A=p+的

3-20解

h失=AP—6168Pa

4x2.74x10-

1.396〃z/s

Tud13.14x0.052

1000X139622

6168=0.03x^xJ000x1.396

T2=5846.4+947.4J

0.052

J=0.339

3-21解

bP=P\_P?2-+

ld

4x6000

=1.327m/s

3600x1000x3.14x0.042

空=1.327x0.04

=53x1（/>2300湍流

n1x10-6

2=0.04

R/d=l则。=03x3=0.9

开启角40。的旋塞阀3=17.3

lOOOxl.3272

△P=0.04-4-0.9+173

0.042

=28.2x880.5=248292。

=24.82%P。

若加大管径，则速度减小，压差减小，压强减小。

第六章

6-1解

l)c=4kRT=Jl.4x^ix(273+45)=Jl850696.4=1360Am!s

2)c=yfkRT=4xx(273-56.6)=J86855.5=294.7mls

2400000/3600

Ma=-==2.26

294.7

6-2解

在1・2截面间列出连续性方程、能量方程、状态方程和绝热方程

A=P1M1

kRv,2kH近

AA1022

=RA

=RT2

pl4P2

--

7T

P1

2

v2=J^7/?(r,-T2)+vI

VK-1

芸MT—4)+%2

\k-l

6-3W

=病="鬻x(273+15)=7115593.269=340^/5

M«=-=—=1.47

c340

1013251013257=3562u:14P0

(1.43218)-1

+(273+15)x(1+1^1x1.47?)=412.47K

6-4解

P\Pe

I3.2"x9.81x1

。］。=238kgim2

、1.08xl06J

七二+或

k-\px2k-\pe2

2x1.411.08X1069.81X10

=533mis

P\Pe)1.4-1113.22.38

Q,n=PeVeAe

2.74=2.16x10—2

42.38x533

2:1^=0.(3

4=

3.14

9.81X104,

---------=240m/s

2.38

533

Ma=」—=2.22

240

4(1+0.2而)

---=---------------L—Z.Uo

AL73Ma

A=—^-=0.00105/772

2.06

4x0.00105

=36.6mm

334

第九章

9-1解

q=A—=0.032x—^―=6.4W/m2

d0.025

9-2解

20+10

Q==A—F=L5xx10=15001V

303

9-3解

q=〃△/=200x(150-30)=24000W/m2

9-4解

Q=qF=hAtF=45x(65-30)x0.15=236.25W

9-5解

1)E=&JT4=0.35x5.67xIO8x(273+273)4=1.76x。卬//

2)E=0.65x5.67x10-8x(273+273)4=3.275x103W/zn2

3)E=0.05x5.67x10-8x(273+273)4=2.52x102W//n2

9-6解

Q=EF=€aT4F=0.95x5.67xIO-8x(273+847)4x3.14x0.002xl.5=7.98x102W

9・7解

E=saT4=0.7X5.67X10-8X2504=155.04IV//H2

9。-…8解伍y)尸

=5.67xW8x[(273+8()0)4-(273+250)4]F

=7.06x104尸W

9-9解

20+10

x0.6x0.4

10.0031

—+—十——4------+

5Ah2100.8----40

3()

x0.24

0.1+0.00375+0.025

7.2

=55.9W

0.12875

9-10

7000kcaI/kg=7000x4.2kJ/kg=29400kJ/kg

0.02kcal/h(m-℃)=0.02x1.1631V/(m-℃)=0.02326W/(m•℃)

第十章

10-1解

r.=—=—=0.01tn2-V/W

1%90

G=C==667xICT'm2-℃/W

2245

r,=—=6000=1.67x10-4苏•七/卬

h?

1_1

=88.15W/m2℃

[J,]一而

/?,2h2

10・2解

根据

320-270

=393333.33W/m2

0.03/236

320-270

2)=72000W/m2

0.03/43.2

320-270

3)q=1618.5W/m2

0.03/0.9711

其中,2=0.8+0,00058X^Z2=0,9711

320-270=263.33W/m2

4)<7=

8IX0.03/0.158

320+270

其中，J=0.099+0.0002x必十，，u=0/58

2

10-3解设4=%(1+9)

根据0JL%Qb

6/AF

14.98x0.02_]525

W/mV

(180-30)x1.31xl0-4"•

_20.01x0.02

A-15.28W/m℃

"(250-50)xl.31xl0-4

18+3

4=20fl+Z?0°l=20(l+105Z?)

\2)

—(1+150Z?)=1525(1+150b)=15.28

\21+105Z?1+1057

15.28+1604.4/?=15.25+2287.5。

b=4.39x10-5

%=15.18

/L=15.18(l+4.39xl0_5r)

10-4解

设，卬2=&X)℃

4=0.84+0.58x10-312504-800j=1.4345

i2J

22=0.29+0.26xI()-3(8OO;15O)=0.4315

1250-1501100

=2121.1W/m2

0.345+0.1150.2405+0.2781

441.43450.4135

根据

t.=t.-^^-=1250-2121.lx0,345=739.87℃

"2皿,41.4345

800-739.87

xlOO%=7.5%A4%

800

误差过大，需要重新计算。

假设

几2=740℃

则

4=0.84+0.58x10-3f1250^7401=1.4171

I2J

%=0.29+0.26x1()3(740；150=04057

1250-150

11002

==2087.68W/m

0.345~~0.115-0.2434+0.2835

—F-

1.41710.4057

S0S45

tw2=tw,-^^-=1250-2087.68x上空=741.74℃

朴21,1号41,4171

10・6解

t-t__________________400-250

i2=465

—------------彳---------5-----------------^ln匹

2成&2x3.14x^0.052+0.29x10-3x400+250^015

137.77

4650J5

d2=0.20=200〃》72

200-150

=25mm

2

最小厚度为25mmo

10.7解

*1，2400-50

qi=-r-7；=163

2成d.2x3.14x[0.033+0.00023xl0-3x1°]

I2

1.143=ln-^-

0.1

d2=3\4nvn

314-100

=107mm

2

所以厚度为107mm。

10.8解

At2

\,d,\d.

——In—+-----In—

42欣242

400-50

in220

2x3.14x0.13502x3.14x0.12130

350

———=187.37W/m

1.17+0.698

%=

d

——In2

2位4

2if—In^-=400-187.37X—1in效

2I“2欣42x3.14x0.1350

=400-219.2=180.8℃

矿渣棉111^=550-600℃；煤灰泡沫砖，11^=300℃：增加煤灰泡沫砖的厚度t2增加。

10-9解

1)

QL\=

1Ind22+1I1n43

2欣142欣2d2

Ar

I.250400

-In——+-in

2x3.14x0.061002x3.14x0.18250

ArAr

2.43+0.422.85

2)

2位i42欣2d2

Ar

1,2501400

In——+06m

2x3.14x0.181002x3.14xO.IX250

Ar_Ar

0.81+1.25~106

qIAYqL2

所以第一种好（热导率小的在内）

对平壁，不影响。

10-10解

Q=qF=5000x3.14x0.06x3=2826W

九=「幺=85-驷^=18.3℃

wfh75

第十四章

14-2解

Q\2=(Eb\-Eb2)F=C0

U110

5.67xx0.046

<-fo6-

=5.67x(15180.7-4745.8)x0.046

=2721.6W

14-3解

成

F1=2F2=2研2

911=0012=1

片。12=

Fl1

=片%2=T

F22

1

022="@21=5

14-4解

题图14-4

解

3f1+23f2

1)畋1.2)=%+032

Z/X0.80.4

Y/X0.60.6

。31=03(1,2)**32

=0.25-0.18=0.07<P0.250.18

由相对性：

F3(p31=F呻13

^.3=V^1=—X0-07=0J05

F、2x5

)《

28(3+4)1+2)=8(344)1+*(3+4)23+4-1+23+4-24-1+24f2

TJX0.40.20.40.2

伙3+4)1=0(3+4)(1+2)—例3+4)2Y/X0.40.40.20.2

=0.242-0.167=0.075

<P0.2420.1670.3380.268

F30(3+3=尸1。1(3+4)

®(3+4)=9(3+4)=?X0.075=0.15

和J

^4(1+2)=041+042

05=04(1+2厂%2=0.338-0.268=0.07

F&4\=F例4

%=—(p^=-x0.07=0.07

片5

91(3+4)=013+814

0i3=0i(3+4)-914=0.15-0.07=0.08

14-5解

14-6解

2

E[=611Ehl=0.8x5.67x4096=18579W/m

=2

E2=£2^h20.8x5.67x81=367W/m

J=5.67x4096=23224W/m2

=5.67x81=459W/m2

23224-45922765

q==15176W/m2

1.5

_Ebi_J?3_J?-Ef^

]—£]1\—^2

£\62£2

匕幺L=23224--xl5176=23224-3794=19430W/m2

q)0.8

2

=Ef+ls£2_L=459+22x15176=459+3794=4253W/m

低0.8

2

G,=J2=4253W/m

2

G2=J}=19430W/m

NG】=0.2x4253=851W/m2

R2G2=0.2X19430=3886W/m2

=0.8x4253=3402W/m:

A2G2=0.8x19430=15544W/m2

14-7解

1)0-。-15-纥2

£

尸向F\(P\2F22

其中：

耳=ITTTL=71dL居=co£[=0.8s2=1

15.67X(54-34)

L1-0.8I-

---------------------4--------------------+0

3.14xlxLx0.83.14xlxLxl

5.67x(625-81)

=7711.2WIm

0.08+0.32

F.=2^rL=71dLF=1.8X4XL=7.2L

2)12

£1=—0.8的2=1

15.67x-3")

q,=

~L1-0.8十上0.8

3.14x1x1x0.83.14x1xLx17.2Lx0.8

5.67x(625-81)=701018w/m

0.08+0.32+0.04

14-8解设板3的两个表面分别为3L及3R,房间表面为4,则辐射网珞图如下

口=q=1.51

与R?=--=2.41

£10.4x1(pgF、0.415x1

l-1-0.05

Rg3=6二19

£3F30.05x1

工3=0.667

R，2.414

夕23尸20.415x10.6x1

111—!—=1.709

J1.709

凡Q

产必4Ml.J0.585F39M

=Ko=1.709

EM=5.67x7.734=20244W/m2

2

Eb2=5.67x6.23"=8542W/m

W/m2

Eb4=5.67x2.93"=417.9

20244-J.J..-J.417.9-J,八

对，---------L+----L4----------=0

2.411.709

8542-J2+%f1417.9-，2_

对心Q

0.6672.411.709

，-%+E公-J3/.+417.9-，3_0

对乙

2.41191.709

以3-/3/?+4I7.9-13R+-4/?_0

对73/?

--19--1.709-2.41

22

则：4=9196W/mJ2=5633W/mJ3L=3823W/m

22

JiR=2847W/mEh3=3155W/m

。产转二幽泮.刖

户向

孕±=8542-5633:436即

21一J0.667

生2

平板3的温度

7；=切3155/5.67x100=486K

14-9解设热电偶指示值为t,遮热罩平均温度为匕，则有

2x25x(180+273-7；)=0.6x5.67

50x(453-7；)=3.402-173.6

贝iJT；=439.5K

(T、

40x(180+273-7])=3.402x|孟-373.1

则T)=450K

G=450-273=1771;

14-10解

4

0,6x5,6744

Tw170+x(4.43-3.63)=170+14.4=184.4V

110050

测温误差：

1844.17噎00%“8%

184.4

14-12解

EbiRiJlR?J3LR3Eb3R4JjRR5J2R6Eb2

•~~II_•_II——•-—•—II—•-II—•~~II~~•

Ef=5.67;(6,-3，)=4592W/.

“11

€0.8

年殳=邛上力=2296卬加

44

1443解

58.2(。-800)=0.4x5.67x^0.73)4-(8.73)4]

t/=1090℃

1090-800

x100%=26.6%

1090

(2)17毗-800)=0.4x5.67x卜0.73)4-(8.73)4]

t=897C897-800xW^/q=]08%

/897

(3)17%-800)=0.4x5.67x[(10.73)4-(10.23)4]

t=830℃830'800xl00%=3.6%

/830

14-15解

J3=Eb3

FI=F2=0.2X0.2=0.04F3=4X0.2X0.2=0.16

查图912=029ii=0,则^13=1-0.2=0.8

根据相对性，F|83=F3831，(p3\=(p\?F|/F3=0.2=^32

耳。126013鸟。23

1273+427丫_(273+27丫

5.67x[100100；

1-0.8________________1________________

0.8x0.04111—

111

------------------+---------

0.04x0.20.04x0.80.04x0.8

5.67x(2401-81)

6.25+-

0.008+

31.25+31.25

13154.4

6.25+------!------

0.008+0.016

13154.4

-6.25+41.67

=274.51W

14-16解

(1)把四周绝热面作为一个表面来处理时，辐射网络图如下:

J3=Eb3

F,=F2=0.3X0.3=0.09F3=4X0.3X0.3=0.36

“12=0.2,⑨3=0.8,323=0.8

心成二2.778凡=24.762

e2F2-0.7x0.3

11

=55.56=13.89

22

物2K0.2x0.3(p2iF2(l-0.2)x0.3

1111

-----------F=0.054

55.562x13.89

R'&R4+R5

1.2表面间的净辐射换热量

=&F=5.67X（6-4）=2263W

R]+“+我22.778+18.52+4.762

W」一%=226.3

2

，二6719.6卬/机2J2=2529.16W/m

2

入=4264.38W/m=Eb3

T3=534K

⑵

14-17解

(1)表面3壁温已知，而且三个面面积相等，则

J3=E3+R3G

二£与3+(I-4乂/陷3+，2。23)

=0以+