天津體育職業(yè)學(xué)院《工程有限元法及數(shù)值分析》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《工程有限元法及數(shù)值分析》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在研究物體的運動時，需要考慮多種力的作用。當(dāng)一個物體在粗糙水平面上做勻減速直線運動時，以下哪種力對其減速過程起主要作用？（）A.重力B.支持力C.摩擦力D.拉力2、在一個勻強磁場中，有一個通電導(dǎo)線框，導(dǎo)線框的邊長分別為L1和L2，電流為I，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)線框平面與磁場方向垂直。則導(dǎo)線框所受的安培力大小為多少？（）A.BIL1L2B.B^2I^2L1L2C.BI(L1+L2)D.03、在研究振動系統(tǒng)的阻尼時，以下關(guān)于阻尼振動的描述，哪一項是不正確的？（）A.阻尼振動的振幅逐漸減小B.阻尼振動的周期和頻率與無阻尼時相同C.阻尼越大，振幅減小得越快D.當(dāng)阻尼較小時，阻尼振動的頻率略小于無阻尼振動的頻率4、在研究熱力學(xué)過程中的卡諾循環(huán)時，以下關(guān)于卡諾循環(huán)效率的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.卡諾循環(huán)效率只與兩個熱源的溫度有關(guān)B.卡諾循環(huán)效率總是小于1C.提高高溫?zé)嵩吹臏囟然蚪档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟龋梢蕴岣呖ㄖZ循環(huán)效率D.卡諾循環(huán)效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)5、在流體力學(xué)中，雷諾數(shù)是一個用于判斷流體流動狀態(tài)的無量綱數(shù)。當(dāng)雷諾數(shù)較小時，流體的流動狀態(tài)通常為？（）A.湍流B.層流C.過渡流D.無法確定6、在研究材料的疲勞特性時，以下關(guān)于疲勞壽命的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.疲勞壽命是指材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生疲勞破壞的循環(huán)次數(shù)B.材料的疲勞壽命與應(yīng)力幅和平均應(yīng)力有關(guān)C.提高材料的強度可以顯著增加其疲勞壽命D.疲勞壽命具有很大的分散性7、在研究物體的振動時，簡諧振動是一種常見的模型。對于一個做簡諧振動的物體，以下哪個物理量決定了其振動的周期？（）A.振幅B.初相位C.回復(fù)力系數(shù)D.最大速度8、在材料力學(xué)中，疲勞破壞是構(gòu)件失效的一種常見形式。以下哪種因素會增加構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞的可能性？（）A.減小載荷的幅值B.增加載荷的頻率C.提高材料的強度D.改善構(gòu)件的表面質(zhì)量9、在材料力學(xué)中，關(guān)于梁的彎曲變形，以下哪個因素不是影響梁彎曲強度的主要因素？（）A.梁的截面形狀和尺寸B.梁所受的載荷類型和大小C.梁的材料的彈性模量D.梁的長度與寬度的比值10、一個物體在水平面上做勻加速直線運動，初速度為v0，加速度為a。經(jīng)過一段時間t，位移為x。則在這段時間內(nèi)，物體的平均速度為多少？（）A.v0+at/2B.v0-at/2C.(v0+at)/2D.(v0-at)/211、在振動系統(tǒng)中，共振現(xiàn)象是一種特殊的情況。當(dāng)驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等時，以下哪個物理量會達(dá)到最大值？（）A.振幅B.速度C.加速度D.能量12、有兩個力F1和F2，它們的合力大小為F，且F1=3N，F(xiàn)2=4N。若兩個力的夾角為60°，則合力F的大小為多少？（）A.5NB.7NC.√13ND.√19N13、在彈性碰撞中，若一個質(zhì)量為m1的物體以速度v1與一個靜止的質(zhì)量為m2的物體發(fā)生碰撞，碰撞后兩物體的速度分別是多少？（）A.v1'=(m1-m2)v1/(m1+m2)，v2'=2m1v1/(m1+m2)B.v1'=(m1+m2)v1/(m1-m2)，v2'=2m1v1/(m1-m2)C.v1'=(m1-m2)v1/(m1+m2)，v2'=2m2v1/(m1+m2)D.v1'=(m1+m2)v1/(m1-m2)，v2'=2m2v1/(m1-m2)14、一個質(zhì)量為M的楔形物塊放在水平地面上，楔形物塊的斜面是光滑的，在斜面上有一個質(zhì)量為m的小物塊，現(xiàn)對小物塊施加一個平行于斜面向上的力F，使小物塊沿斜面向上做勻加速運動，若楔形物塊始終保持靜止，地面對楔形物塊的摩擦力大小和方向如何？（）A.水平向左，大小為FcosθB.水平向右，大小為FcosθC.水平向左，大小為FsinθD.為零15、一個質(zhì)量分布均勻的球體，半徑為R，總質(zhì)量為M。在距離球心為r（r<R）的位置，其引力場強度大小為多少？（）A.GM/r2B.GM/R2C.GMr/R3D.GMr2/R316、一個質(zhì)量為M的圓環(huán)，半徑為R，可繞通過環(huán)心的豎直軸無摩擦地轉(zhuǎn)動，環(huán)上套有一個質(zhì)量為m的小球，小球與環(huán)之間用一根輕質(zhì)細(xì)繩相連，細(xì)繩不可伸長，現(xiàn)將小球從與環(huán)心等高的位置由靜止釋放，當(dāng)小球運動到最低點時，圓環(huán)的角速度為多少？（）A.√(2mgR/(M+m)R^2)B.√(2mgR/(M-m)R^2)C.√(mgR/(M+m)R^2)D.√(mgR/(M-m)R^2)17、一物體在水平面上做勻減速直線運動，初速度為v0，加速度大小為a。經(jīng)過時間t后速度減為零，則物體在這段時間內(nèi)的位移大小為多少？（）A.v0t-0.5at^2B.v0t+0.5at^2C.0.5v0tD.0.5v0t-0.5at^218、一個質(zhì)量為m的小球，用一根不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛在O點，將小球拉至A點由靜止釋放，小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動。已知OA與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，若小球能通過圓周的最高點，則在最高點時小球的速度至少為多少？（）A.√(gL)B.√(gLsinθ)C.√(gLcosθ)D.√(gL(1-cosθ))19、在研究物體的彈性形變時，以下哪個概念不是用來描述材料彈性性質(zhì)的重要參數(shù)？（）A.彈性模量，反映材料抵抗彈性變形的能力B.屈服強度，材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形時的應(yīng)力C.泊松比，橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值D.硬度，材料抵抗硬物壓入其表面的能力20、一質(zhì)量為m的物體在豎直向上的拉力F作用下，從靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度大小為a，經(jīng)過時間t，以下關(guān)于拉力做功的表達(dá)式，正確的是？（）A.FatB.m（g+a）at^2/2C.（F-mg）at^2/2D.（F-mg）at^221、一個質(zhì)量為M的長木板放在光滑水平面上，一質(zhì)量為m的小物塊以初速度v0滑上木板。木板與物塊間動摩擦因數(shù)為μ，經(jīng)過一段時間后，物塊與木板相對靜止。在這個過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為多少？（）A.μmg×v02/2B.μmg×v02/2(M+m)C.μmg×v02/2(M-m)D.μmg×v02/2(M+m)222、一個質(zhì)量為m的小球用長度為L的輕繩懸掛在天花板上，將小球拉至與豎直方向成θ角的位置由靜止釋放，忽略空氣阻力，小球運動到最低點時的速度大小為多少？（）A.√(2gL(1-cosθ))B.√(gL(1-cosθ))C.√(2gLsinθ)D.√(gLsinθ)23、在一個豎直懸掛的彈簧下端掛一個質(zhì)量為m的物體，彈簧伸長了x。若將此物體放在水平光滑桌面上，再用同樣大小的力拉彈簧，彈簧的伸長量將為多少？（）A.xB.2xC.x/2D.024、一個人從高處跳下，落地時屈膝緩沖，設(shè)人的質(zhì)量為m，下落高度為h，屈膝緩沖過程中重心下降的距離為d，地面對人的平均作用力大小為多少？（）A.mg(h+d)/dB.mg(h-d)/dC.mgh/dD.mgd/h25、一個物塊在粗糙水平面上受到水平向右的拉力F作用，拉力F的大小隨時間t變化的圖像如圖所示，已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，物塊在0-t0時間內(nèi)的位移為多少？（圖像為一個從0開始，先線性增大到F0然后保持不變的折線）（）A.F0t0/2-μmgt0B.F0t0/2-μmgt0^2/2C.F0t0-μmgt0D.F0t0-μmgt0^2二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在相對論中，時間膨脹和長度收縮是重要的概念，請解釋這兩個現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并舉例說明其在高速運動中的觀測結(jié)果。2、（本題5分）分析在研究結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計時，如何建立目標(biāo)函數(shù)和約束條件，運用優(yōu)化算法來尋找最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)？3、（本題5分）論述在一個汽車在彎道上做勻速圓周運動的問題中，如何分析汽車所受的向心力來源，以及如何計算所需的路面傾斜角度？4、（本題5分）論述在一個物體在水平面上做圓周運動時繩子突然斷裂的問題中，如何分析物體此后的運動軌跡和速度變化？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個做平拋運動的物體，水平初速度為8m/s，拋出2s后，速度方向與水平方向的夾角為45°，求拋出點距離地面的高度和物體的水平位移。2、（本題5分）一個做平拋運動的物體，初速度為10m/s，拋出點距離地面高度為20m，求物體落地時的水平位移和豎直速度。3、（本題5分）有一質(zhì)量為1.5kg的小球，用一根長為1.2m的細(xì)繩拴在光滑水平面上的一點做圓周運動，小球的角速度為5rad/s，求細(xì)繩的拉力。4、（本題5分）在一個光滑的水平面上，有兩個質(zhì)量分別為m1=4kg和m2=6kg的物體，用一根輕質(zhì)彈簧相連，開始時兩物體均靜止?，F(xiàn)對m2施加一個水平向右的力F=30N，使兩物體一起向右運動，運動一段時間后突然撤去力F，已知此時彈簧的彈性勢能為15J，求兩物體的速度。5、（本題5分）一個質(zhì)量為6kg的物體在水平地面上受到水平方向的兩個力F1=10N、F2=8N的作用，兩力夾角為60°，求物體的加速度大小和方向。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）詳細(xì)分析彈性力學(xué)中的邊界元法，解釋邊界元法的基本原理和求解步驟。通過具體的彈性力學(xué)問題，比