河南理工大学2009-2010学年第1学期《生活中的力学》试卷(公选课

河南理工大学 2009-2010 学年第 1 学期《生活中的力学》试卷（公选课）考试方式： 闭 卷 考试时间： 1 小时 本试卷分数占总评成绩的 100%一、填空题 (选填60空，每空1分。

若所填超过60空，则以得分较高的60空计算成绩。

)1 力学以 物理为基础，以 数学 为工具，研究物体运动 、 变形 和 破坏 与力之间的关系。

力学具有科学和技术的双重特征。

科学是回答“ 为什么 ”，或者“是什么”；而技术是回答“有什么用”，或者“ 怎么用 ”。

2 压力是流体内部单位 面积 上作用力，压力的方向 垂直于 作用面。

液体中压力与位置有关，与 方向 无关，即同一位置各个方向的压力相等。

3 力的单位是Newton ，符号 N ; 压力的单位是 Pascal ，符号 Pa 。

力和压力是导出单位，与基准单位 kg 、m 、s 的关系是：1 N = 1 kg m /s 2 , 1 Pa = 1 kg / m s 2 。

基于人名的单位名称用正体 大写 字母，基于普通英文单词的单位名称用正体小写字母。

4 浮力定律 ，也称阿基米德定律，是物体在液体中减轻的重量或所受浮力等于其 排开液体的 重量。

浮力实际上是液体作用在物体 表面上压力 的合力。

5 冰密度（小）于水，具体数值随冰的结构而变化。

海水中的冰山，露出水面部分随冰的结构而变化，约为其总体积的1/7～1/5，所谓 冰山的一角 。

冰融化后正好充填其 水下部分 的体积，不会引起水面的上升。

南极洲的冰架压在 大陆架上 ，断裂跌入海中时海平面就上升了，并不要等到冰山融化。

北冰洋的浮冰融化 不会 引起海平面上升。

6 流体在流动过程中不考虑各种阻力损失，其动能、压力能和 重力势能 之和保持不变，相关公式称为理想 流体的Bernoulli 方程。

7 虹吸是利用曲管将液体经 高于 液面的地方引向低于液面的地方。

实现虹吸过程需要：出水口低于液面， 曲管最高点 不得超过液面一个大气压的液柱高，曲管内得 预先充满 液体。

8 固体分子对液体分子引力 大于 液体分子之间引力，则称液体对固体是沾湿的，如水对玻璃，柴油对铁皮；反之称为不沾湿的，如水银对玻璃，水对 荷叶 。

9 肥皂泡是由于 表面张力 的作用才存在的。

肥皂泡内外压差为 4T / R ，内部压力较高。

T 为表面张力系数，R 为肥皂泡半径。

肥皂泡越大，内部压力越 低 。

10 灌溉以及水库会引起地下水上升，如果达到土壤 毛细作用 范围，蒸发就会使地下水持续上升，水被蒸发，留下矿物质，引起土地 盐碱化 。

11 加速运动火车内的水面将 倾斜 ，与车厢内相对静止的单摆方向 垂直 。

12 地球自转产生的科氏力是引起 黄河 、长江出海口流动向 右 偏转的原因。

13 跳蚤身长约3 mm ，能跳约20 cm 高，33 cm 远。

人类男子世界纪录是2.45米。

跳跃动作是，肌肉 产生张力控制膝关节角度变化，使下肢从静止下蹲状态突然伸展，带动躯体以 加速度 垂直向上运动，然后逐渐减小为 减速度 。

在人与地面脱离接触的瞬间，加速度为−g ；起跳条件是初始蹬地作用力大于 2 倍的体重。

人类一般可以3倍自身体重的力量起跳加速，跳蚤是135倍。

14 跳高动作从自由式、 跨越式 、剪式、滚式、 俯卧式 到背越式，越来越合乎力学原理，也越来越适合发挥人的潜能。

运动员以 背越式 跳高时，头、肩、背、腰、臀、腿部才采取“分期分批，化整为零”的方式依次滑过横杆，其重心高度可以始终 低于 横杆。

15 汽车在转弯时会产生 内轮差 ，即后排内轮转弯半径小于 前排 内轮转弯半径。

较长车辆的内轮差可以达到 2 m 左右，司机和 行人 都要予以注意。

16 汽车刹车将使前轮支承力 增大 ，因而前轮制动较为有效。

但汽车通常是后轮驱动（需要摩擦力），前轮 控制转向 ，为了减少正常行驶时司机的操作力量和刹车后仍能适当控制方向，一般都是将汽车重心适当 后置 ，并四轮制动，且 前轮 不完全抱死的设计。

17 充气的鱼鳔使鱼的平均密度与水 相当 ，因而鱼可以悬停在水中。

水深不同的地方鱼鳔体积总是大致相同的。

鱼向上游动的动力主要来自于尾鳍的摆动，且因外界压力降低需要从鱼鳔中 排出 气体，而向下游动时需要向鱼鳔中补充气体。

气体交换主要通过 血液 来实现。

18 挡土墙内设计卸荷台不仅可以减少土体的 水平推理 ，还能平衡部分水平推力产生的 力矩 。

19 预应力 混凝土梁就是在梁构件使用前预加外力，使受拉区混凝土产生 压应力 ，以抵消或减小外荷载产生拉应力，达到防止受拉区过早开裂的目的。

具体制作方法有两种，先张拉 后浇筑混凝土，或先浇筑混凝土并预留孔道然后穿筋 张拉 并灌浆。

20 通过将线路曲折延展 2 倍可以实现逆风行船：利用船舵使船身与风向成 45度 角，而帆 平分 风向与船龙骨的夹角。

风在帆面上合力 P 朝向右后方。

帆船结构使得顺龙骨方向分力尽管 较小 ，引起船体向 45°方向运动速度却较大；而垂直于龙骨方向分力尽管较大，引起船体向 135°方向漂移速度却 较小 。

于是帆船与风向大致成 60度 的右前方运动。

行走到一半路程再将船身和帆面调整到对称位置。

这通常需要在 顺水 或平水条件下才能实现。

二、简答题 (选做4题，每题10分，共40分。

若所做超过4题，则以得分较高者计算成绩。

)1 烟囱为什么能促使空气流动，提供燃烧所需要的空气？2 为什么水暖系统先将热水集中送到顶楼在从上向下分送到住户？3 荡秋千的动作要领和越荡越高的原因是什么？4 为什么大象的肩高是猪的4倍左右，但大象的体重是猪的100倍左右，为什么？5 两辆汽车A 和B 的质量为 m A 和m B ，速度为V A 和V B ，相向行驶发生对撞。

请利用动量守恒原理求两车的有效碰撞速度。

假设汽车 A 的方向为正。

6 现在同学缺课较多。

请就你所了解的情况，介绍其原因及可采取的措施。

答题要领：1．A) 与外面的空气相比，烟囱内空气温度较高，密度较小；B) 假设烟囱内空气不流动，那么烟囱底部压力与外面同高度的大气压力相等；C）依据Pascal 原理，烟囱内上方出口处压力比底部压力的降低数值低于外面大气压力相应的降低数值；D) 因而烟囱出口处内部压力较高，必须向外流动。

F) 实际流动过程中，烟囱内外密度差异引起的静压差将用于克服流动过程中的各种阻力。

2．A) 水的流动需要克服沿程阻力和局部阻力损失；B) 因而流动过程中动能、重力势能和压力能之和逐步减小；C）如果从下向上直接供应用户，那么水流需要克服较多的阻力损失并使水增加重力势能，但水流到达顶楼后具有较高的重力势能，超过了流回锅炉房所需要的能量；D) 而将热水集中送到顶楼只需增加增加其重力势能和克服较小的流动阻力，水流从上向下供应用户，正好利用重力势能克服阻力损失；E) 显然，将热水集中送到顶楼在从上向下分送到住户需要的能量较小，管道系统的压力也较低。

3．A) 动作要领是：双手抓紧悬索，双脚站稳踏板；在低处站起，在高处蹲下。

B) 人在低处站起要克服重力和离心力做功，使系统的重力势能和动能增加；C）而人在高处蹲下时，因人身体倾斜，重力势能降低较少；在最高处速度为零，动能不发生变化；D) 人利用低处站起、高处蹲下，使系统的能量逐步增加，因而可以使秋千越荡越高。

4．A) 大象与猪的形状接近；B) 如果两者完全满足几何相似，那么大象的体积，也就是重量，应该是猪的64倍，相应部位的截面积应该是猪的16倍；C）这就是说，大象的各个支承部件如腿的承载强度（单位面积的负荷）就是猪的4倍；D) 但动物的骨骼材料类似，强度也大致相同，进化的结果应该承受大致相近的负荷，否则就不是一个优化的结构；E) 因而大象的支承构件如腿的尺度就应该是猪的4 倍以上，体重就得是猪的100 倍左右。

F) 大象要比猪更加的粗壮。

5．先利用动量守恒定律出求两车碰撞结束瞬间所具有的共同速度BBAABA)(VmVmVmm-=+)(BABBAAmmVmVmV+-=有效碰撞速度是碰撞过程中车体速度的变化量：)()()(BABABABABBAAAeA mmVVmVmmVmVmVVV++-=-+-=-=)()()()(BABAABABBAABeB mmVVmVmmVmVmVVV++=++-=--=B式中BAVV+是两车的相对运动速度。

两车的有效碰撞速度是依据质量按反比分割了相对运动速度。

质量较小者有效碰撞速度较大,也就是速度变化较大，吃亏较大。

6．本课程学生到课率，最后一次在90%以上，其余各次在40%~60%之间。

约70%的同学选答本题。

回答各不相同。

大致说来，有社会环境、学校教务安排、教师授课以及同学自我管理等方面的原因。

教务处排课不够均衡，有时一天有10节课，甚至达到12节课。

本课程与安管07之毛概、地质07之地学史的上课时间重叠，另有部分同学上党课。

而毛概、党课的老师都是点名的，缺课不让考试，严得狠；地学史的教师据说来自外校，因而辅导员协助点名，缺课需要写书面检查。

又，对交通07级课程表的统计分析发现：6~8周为36学时（本课程在6~9周开设），另有5周为10~18学时。

同一周内的学时也是极不均匀。

如6~8周内，有两天为10节课，而星期五只有两节课。

若计入试验课、公选课和党课的学时，学生难以进行正常的学习。

建议教务部门设立专门教学研究课题组，解决课表编排问题。

这或许会成为国家级的教学研究成果，造福于教师和同学。

个别同学认为不能听懂课程。

从卷面来看，这些同学没有能达到高中一年级的物理及格水平。

因而本人希望，《生活中的力学》仅对学过大学物理的同学开设。

关于同学的学习问题，本人拟在空闲之后作文投送《河南理工大学报》。

只是不知道能否刊登。