玉溪职业技术学院《工程有限元与数值计算》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《工程有限元与数值计算》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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．）1、两个物体A和B，质量分别为mA和mB，它们之间用一根轻质弹簧相连，放在光滑的水平面上，现对A施加一个水平向右的拉力F，使A、B一起向右做匀加速直线运动，已知加速度为a，以下关于弹簧弹力大小的表达式，正确的是？（）A.mAaB.mBaC.FmB/（mA+mB）D.FmA/（mA+mB）2、一个质量为M的圆环，半径为R，可绕通过环心的竖直轴无摩擦地转动，环上套有一个质量为m的小球，小球与环之间用一根轻质细绳相连，细绳不可伸长，现将小球从与环心等高的位置由静止释放，当小球运动到最低点时，圆环的角速度为多少？（）A.√(2mgR/(M+m)R^2)B.√(2mgR/(M-m)R^2)C.√(mgR/(M+m)R^2)D.√(mgR/(M-m)R^2)3、一个质量为M、半径为R的均匀球体，在其内部挖去一个半径为R/2的小球体，剩余部分的质量为M'。已知万有引力常量为G，则在距离大球心为r（r>R）处的引力场强度为多少？（）A.GM/r^2B.GM'/r^2C.G(M-M')/r^2D.G(M+M')/r^24、在振动系统中，共振现象是一种特殊的情况。当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，以下哪个物理量会达到最大值？（）A.振幅B.速度C.加速度D.能量5、一个质量为M的楔形物块放在水平地面上，楔形物块的斜面是光滑的，在斜面上有一个质量为m的小物块，现对小物块施加一个平行于斜面向上的力F，使小物块沿斜面向上做匀加速运动，若楔形物块始终保持静止，地面对楔形物块的摩擦力大小和方向如何？（）A.水平向左，大小为FcosθB.水平向右，大小为FcosθC.水平向左，大小为FsinθD.为零6、在热力学中，卡诺循环是一种理想的热机循环。在卡诺循环中，以下哪个过程是绝热过程？（）A.高温热源到低温热源的放热过程B.低温热源到高温热源的吸热过程C.两个恒温过程之间的过程D.以上都是7、一个质量为m的小球，用长为L的细绳悬挂在天花板上，小球在水平面内做匀速圆周运动，角速度为ω，细绳与竖直方向的夹角为θ。则小球所受向心力的大小为多少？（）A.mω²LB.mω²LsinθC.mω²LcosθD.mgtanθ8、在一个匀强磁场中，有一个通电导线框，导线框的边长分别为L1和L2，电流为I，磁感应强度为B，导线框平面与磁场方向垂直。则导线框所受的安培力大小为多少？（）A.BIL1L2B.B^2I^2L1L2C.BI(L1+L2)D.09、一物体在水平面上做半径为R的匀速圆周运动，线速度为v，角速度为ω，周期为T，向心加速度为a。则下列关系式中正确的是？（）A.v=ωRB.a=v^2/RC.T=2π/ωD.以上都正确10、一个质点在x-y平面内运动，其运动方程为x=3t，y=4t^2，其中x和y的单位为米，t的单位为秒，该质点在t=2秒时的加速度大小为多少？（）A.3m/s^2B.4m/s^2C.8m/s^2D.12m/s^211、一质点做匀变速直线运动，初速度为v0，加速度为a。经过一段时间t，质点的位移为x。则在这段时间内，质点的平均速度为多少？（）A.(v0+at)/2B.(v0+v0+at)/2C.(v0t+1/2at^2)/tD.x/t12、在一个水平向右的匀强电场中，有一个带电荷量为+q、质量为m的粒子，初速度为v0，与电场方向成θ角斜向上抛出。忽略重力，粒子在电场中的运动轨迹为一条抛物线，电场强度为E，则粒子沿电场方向的加速度大小为多少？（）A.qEsinθ/mB.qEcosθ/mC.qE/mD.qEtanθ/m13、对于刚体的平面运动，如果已知刚体上某一点的速度和加速度，以下哪个量不能直接求出？（）A.刚体的角速度B.刚体的角加速度C.刚体上另一点的速度D.刚体所受的合力14、对于振动的合成，如果两个简谐振动的频率相差很大，以下哪种情况会发生？（）A.产生拍现象，振幅出现周期性的强弱变化B.合成振动仍然是简谐振动C.合成振动是复杂的非周期性振动D.无法确定合成振动的性质15、在一个固定的斜面上，有一个物块在平行于斜面的力F作用下向上运动，已知斜面倾角为θ，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，以下关于物块加速度大小的表达式，正确的是？（）A.（F-mgsinθ-μmgcosθ）/mB.（F-mgsinθ+μmgcosθ）/mC.（F+mgsinθ-μmgcosθ）/mD.（F+mgsinθ+μmgcosθ）/m16、在研究波动方程时，以下关于波的传播速度的描述，哪一项是不正确的？（）A.波的传播速度由介质的性质决定B.不同频率的波在同一介质中传播速度相同C.波的传播速度与波源的振动频率成正比D.波在真空中的传播速度是一个常数17、在流体力学的阻力计算中，以下哪个因素不是影响阻力大小的主要因素？（）A.流体的流速B.物体的形状C.流体的密度D.重力加速度18、一根轻质弹簧，原长为L0，劲度系数为k，一端固定，另一端挂一个质量为m的物体，当物体静止时，弹簧的长度为L，此时弹簧的弹性势能为多少？（）A.1/2k(L-L0)^2B.1/2kL^2C.1/2kL0^2D.1/2km^2g^219、在波动光学的杨氏双缝干涉实验中，以下哪个因素不是影响干涉条纹间距的？（）A.双缝之间的距离B.光屏到双缝的距离C.入射光的波长D.双缝的宽度20、一物体从高处自由下落，经过时间t落地，忽略空气阻力，其下落高度h与时间t的关系满足h=1/2gt^2，若g=10m/s^2，经过3秒，物体下落的高度约为多少？（）A.15米B.30米C.45米D.60米21、一个物体从地面以初速度v0竖直向上抛出，忽略空气阻力，经过时间t到达最高点。已知重力加速度为g，则物体能上升的最大高度为多少？（）A.v0t-1/2gt^2B.v0^2/2gC.v0t+1/2gt^2D.v0t22、在一个竖直平面内，有一个带电粒子在电场力和重力的共同作用下做曲线运动，已知粒子的电荷量为q，质量为m，电场强度为E，重力加速度为g，以下关于粒子运动轨迹的说法，正确的是？（）A.一定是直线B.一定是抛物线C.可能是直线也可能是抛物线D.以上都不对23、在一个竖直放置的圆管内，有一个小球在其中做匀速圆周运动。已知圆管的半径为R，小球运动的速度为v，则小球运动一周所用的时间为多少？（）A.2πR/vB.2πv/RC.πR/vD.πv/R24、一轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，小球在竖直平面内做圆周运动，在最低点时，绳子的拉力是多少？（）A.mgB.mg+mv²/rC.mg-mv²/rD.mv²/r。（其中r为圆的半径，v为小球在最低点的速度）25、在相对论力学中，当物体的运动速度接近光速时，其质量会发生变化。以下哪种说法正确描述了物体速度与质量的关系？（）A.物体速度越大，质量越小B.物体速度越大，质量越大C.物体质量与速度无关D.物体质量先增大后减小二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）探讨在研究材料的微观力学行为时，如何运用原子模拟和纳米压痕技术来研究材料的微观结构和性能之间的关系？2、（本题5分）对于一个承受动态载荷的桥梁结构，运用力学知识分析如何进行动力响应分析和抗震设计？3、（本题5分）阐述在一个物体沿斜面下滑且受到摩擦力的情况下，如何运用能量守恒定律来分析物体机械能的变化和内能的产生？4、（本题5分）在流体力学中，讨论如何分析流体在多孔介质中的非稳态流动问题和应用实例？三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个半径为1m的光滑半圆形轨道固定在竖直平面内，质量为2kg的物体从轨道顶端由静止释放，求物体运动到轨道最低点时的速度。2、（本题5分）在光滑的水平面上，有两个质量分别为m1=2kg和m2=3kg的物体，它们之间用一根轻质弹簧相连，开始时弹簧处于原长。现对m1施加一个水平向右的力F=10N，使两物体一起向右运动，求运动5m时弹簧的弹性势能。3、（本题5分）一个质量为4kg的物体在粗糙水平面上运动，受到与运动方向相反的摩擦力f=8N，初速度为10m/s，经过5s后，求物体的速度和位移。4、（本题5分）一个质量为9kg的物体，在一个与水平方向成45°角斜向上的拉力作用下，沿粗糙水平地面运动，拉力大小为50N，动摩擦因数为0.3，若物体在6s内运动了25m，求拉力做功的平均功率。5、（本题5分）一质点在x-y平面内运动，其运动方程为x=3t，y=4t^2，其中x、y以m为单位，t以s为单位，求t=2s时质点的速度和加速度。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）深入探讨结构力学中的静定结构和超静定结构，分析静定结构的受力分析方法和超静定结构的求