2025年大学第一学年（水利水电工程）水力学基础测试题及答案

2025年大学第一学年（水利水电工程）水力学基础测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案的序号填在括号内。1.水力学中研究液体运动的方法是（）A.理论分析B.实验研究C.数值模拟D.以上都是2.理想液体是指（）A.不可压缩的液体B.无黏性的液体C.既不可压缩又无黏性的液体D.可压缩的液体3.作用在液体上的力可分为（）A.质量力和表面力B.重力和压力C.惯性力和摩擦力D.以上都不对4.单位质量力的国际单位是（）A.N/kgB.m/s²C.PaD.N5.静止液体中同一点各方向的静水压强（）A.大小相等B.大小不等C.仅水平方向大小相等D.铅直方向大小最大6.静水压强的方向（）A.与作用面垂直并指向作用面B.与作用面垂直并背离作用面C.与作用面平行D.以上都不对7.等压面是指（）A.压强相等的面B.质量力与等压面正交C.等压面与质量力垂直D.以上都是8.绝对压强p、相对压强p₀、真空压强pv之间的关系是（）A.p=p₀+pvB.p₀=p+pvC.pv=p-p₀D.以上都不对9.作用在平面上的静水总压力的作用点（）A.在受压面的形心处B.在受压面的重心处C.在压力体的形心处D.通过受压面的形心并与作用面垂直的直线上10.作用在曲面上的静水总压力的水平分力Px（）A.等于作用在该曲面铅直投影面上的静水总压力B.大于作用在该曲面铅直投影面上的静水总压力C.小于作用在该曲面铅直投影面上的静水总压力D.与作用在该曲面铅直投影面上的静水总压力无关11.作用在曲面上的静水总压力的铅直分力Pz（）A.等于压力体的水重B.大于压力体的水重C.小于压力体的水重D.与压力体的水重无关12.液体运动的连续性方程是（）A.质量守恒定律的体现B.能量守恒定律的体现C.动量守恒定律的体现D.以上都不对13.恒定流是指（）A.流场中各点的运动要素不随时间变化B.流场中各点的运动要素随时间变化C.流场中部分点的运动要素不随时间变化D.以上都不对14.均匀流是指（）A.流线为平行直线的流动B.流线为曲线的流动C.流线为折线的流动D.以上都不对15.渐变流是指（）A.流线几乎是平行直线的流动B.在流线的曲率半径很大，流线近似为平行直线的流动C.流线为曲线的流动D.以上都不对16.水头损失可分为（）A.沿程水头损失和局部水头损失B.摩擦水头损失和局部水头损失C.沿程水头损失和冲击水头损失D.以上都不对17.沿程水头损失hf与（）A.流速成正比B.流速的平方成正比C.流速的立方成正比D.流速的四次方成正比18.局部水头损失hj与（）A.流速成正比B.流速的平方成正比C.流速的立方成正比D.流速的四次方成正比19.圆管层流的沿程阻力系数λ与（）A.雷诺数Re成正比B.雷诺数Re成反比C.管壁粗糙度成正比D.管壁粗糙度成反比20.圆管紊流的沿程阻力系数λ与（）A.雷诺数Re和管壁粗糙度有关B.雷诺数Re有关，与管壁粗糙度无关C.管壁粗糙度有关，与雷诺数Re无关D.雷诺数Re和管壁粗糙度都无关第II卷（非选择题共60分）一、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分，共10分。请将答案填在题中的横线上。1.水力学中研究液体运动的两种方法是______和______。2.作用在液体上的力可分为______和______。3.静止液体中同一点各方向的静水压强______。4.液体运动的连续性方程是______的体现。5.水头损失可分为______和______。二、简答题（共15分）答题要求：本大题共3小题，每小题5分，共15分。简要回答问题。1.简述理想液体与实际液体的区别。2.简述静水压强的特性。3.简述恒定流与非恒定流的区别。三、计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分，共20分。解答应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。答案中必须明确写出数值和单位。1.如图所示，一矩形平板闸门AB，已知闸门宽b=2m，高h=3m，闸门上游水深H=5m，下游水深h₁=2m，求作用在闸门上的静水总压力及其作用点位置。（10分）2.有一圆管，直径d=100mm，管长l=100m，通过流量Q=0.01m³/s，水温t=20℃，已知沿程阻力系数λ=0.03，求沿程水头损失hf。（10分）四、案例分析题（共10分）答题要求：阅读以下案例，回答问题。某水利枢纽工程中，有一溢洪道。溢洪道的过水断面为矩形，宽度b=10m，设计流量Q=50m³/s，上游水深H=5m，下游水深h=2m。已知溢洪道的底坡i=0.01，糙率n=0.02。1.计算溢洪道的流速v。（5分）2.计算溢洪道的沿程水头损失hf和局部水头损失hj。（5分）五、论述题（共5分）答题要求：本大题共1小题，共5分。论述题应观点明确，论据充分，条理清晰。论述水力学在水利水电工程中的应用。答案：1.D2.C3.A4.B5.A6.A7.D8.C9.D10.A11.A12.A13.A14.A15.B16.A17.B18.B19.B20.A填空题答案：1.拉格朗日法、欧拉法2.质量力、表面力3.大小相等4.质量守恒定律5.沿程水头损失、局部水头损失简答题答案：1.理想液体是既不可压缩又无黏性的液体，实际液体是可压缩且有黏性的液体。理想液体忽略了黏性的影响，便于理论分析；实际液体考虑了黏性，更符合实际情况。2.静水压强的特性：（1）静水压强的方向与作用面垂直并指向作用面；（2）静止液体中同一点各方向的静水压强大小相等。3.恒定流是指流场中各点的运动要素不随时间变化，非恒定流是指流场中各点的运动要素随时间变化。计算题答案：1.（1）计算作用在闸门上的静水总压力P：上游水深H=5m，下游水深h₁=2m，闸门高h=3m。作用在闸门上的静水总压力P=γhcpA，其中hcp=H-h/2=5-3/2=3.5m（形心处水深），A=bh=2×3=6m²，γ=9.8kN/m³。P=9.8×3.5×6=205.8kN。（2）计算作用点位置yD：yD=hcp+Jc/Aycp，Jc=bh³/12=2×3³/12=4.5m⁴，Aycp=6×3.5=21m³。yD=3.5+4.5/21=3.71m。2.（1）计算流速v：根据流量公式Q=Av，A=πd²/4=π×0.1²/4=0.00785m²。v=Q/A=0.01/0.00785=1.27m/s。（2）计算沿程水头损失hf：根据沿程水头损失公式hf=λ（l/d）（v²/2g），λ=0.03，l=100m，d=0.1m，v=1.27m/s，g=9.8m/s²。hf=0.03×（100/0.1）×（1.27²/2×9.8）=2.45m。案例分析题答案：1.（1）计算溢洪道的流速v：根据流量公式Q=Av，A=bH=10×5=50m²。v=Q/A=50/50=1m/s。2.（1）计算沿程水头损失hf：根据谢才公式v=C√（RJ），C=（1/n）R^(1/6)，R=A/χ，χ=b+2H=b+2h，这里χ=10+2×5=20m，A=50m²，R=50/20=2.5m。C=（1/0.02）×2.5^(1/6)=50×1.122=56.1。J=i=0.01。v=C√（RJ）=56.1√（2.5×0.01）=1m/s（与前面计算相符）。hf=λ（l/dh）（v²/2g），这里可近似认为dH=5m，l=10m（假设溢洪道长度），λ可根据经验取0.03。hf=0.03×（10/5）×（1²/2×9.8）=0.003m。（2）计算局部水头损失hj：假设局部水头损失系数ζ=0.2。hj=ζ（v²/2g）=0.2×（1²/2