土木工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（水利水電）-水力學(xué)-水靜力學(xué)

土木工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（水利水電）-水力學(xué)-水靜力學(xué)[單選題]1.如圖1-1-1中一裝水的密閉容器，裝有水銀汞測壓計(jì)，已知h1＝50cm，Δh1＝35cm，Δh2＝40cm，則高度h（江南博哥）2為()。[2016年真題]圖1-1-1A.1.08mB.1.18mC.1.28mD.1.38m正確答案：B參考解析：根據(jù)靜水壓強(qiáng)公式，第一個(gè)測壓管可列等式：p＋γh1＝pa＋13.6γΔh1，第二個(gè)測壓管可列等式：p＋γh2＝pa＋13.6γΔh2。式中，pa為大氣壓強(qiáng)。聯(lián)立兩個(gè)等式得：p＋γh1－13.6γΔh1＝p＋γh2－13.6γΔh2，代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：h2＝1.18m。[單選題]2.如圖1-1-2所示，A、B兩點(diǎn)的高差為Δz＝1.0m，水銀壓差計(jì)中液面差Δhp＝1.0m則A、B兩點(diǎn)的測壓管水頭差是()。[2013年真題]圖1-1-2A.13.6mB.12.6mC.133.28kN/m2D.123.28kN/m2正確答案：A參考解析：由等壓面的特性知，M—N線為等壓面，則：PA＋γ（Δz＋X）＋13.6γΔhp＝PB＋γ（X＋Δhp）。式中，γ為1m水柱壓強(qiáng)。代入數(shù)據(jù)得：PB－PA＝13.6γ，即測壓管水頭差為13.6m。[單選題]3.如圖所示，折板承受靜水壓強(qiáng)，壓強(qiáng)分布圖正確的是()。[2010年真題]A.B.C.D.正確答案：C參考解析：靜水壓強(qiáng)有兩個(gè)重要的特性：①靜水壓強(qiáng)的方向沿受力作用面的內(nèi)法線方向；②靜止液體中任一點(diǎn)上各方向壓強(qiáng)的大小都相等。在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以上，折板只受單側(cè)的靜水壓力，故壓強(qiáng)的分布圖為三角形狀，方向沿折板面的內(nèi)法線方向；在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以下，折板受兩側(cè)的靜水壓力，利用靜水壓強(qiáng)公式p＝p左－p右＝（p0＋ρgh左）－（p0＋ρgh右）＝ρg（h左－h(huán)右），可知轉(zhuǎn)折點(diǎn)以下折板上各點(diǎn)承受的靜水壓強(qiáng)都相等，故壓強(qiáng)的分布圖為矩形，方向沿折板面內(nèi)法線方向。[單選題]4.如圖1-1-3所示，1、2兩個(gè)壓力表讀數(shù)分別為－0.49N/cm2與0.49N/cm2，2號壓力表距底高度z＝1.5m，則水深h為()。[2017年真題]圖1-1-3A.2.0mB.2.7mC.2.5mD.3.5m正確答案：C參考解析：取容器底部為基準(zhǔn)面，由靜水壓強(qiáng)公式可得：p1＋ρg（h－z）＝p2，代入數(shù)據(jù)得：－0.49×104＋103×9.8×（h－1.5）＝0.49×104，解得：h＝2.5m。[單選題]5.某管道過流，流量一定，管徑不變，當(dāng)忽略水頭損失時(shí)，測壓管水頭線()。[2013年真題]A.總是與總水頭線平行B.可能沿程上升也可能沿程下降C.只能沿程下降D.不可能低于管軸線正確答案：A參考解析：當(dāng)忽略水頭損失時(shí)，管道的總水頭（測壓管水頭＋速度水頭）是一個(gè)常數(shù)。根據(jù)流量公式Q＝AV得：流量一定時(shí)，管徑不變，則流速不變。又流速水頭為常數(shù)，因此測壓管水頭也為常數(shù)，并與總水頭平行且沿程不變。[單選題]6.某離心泵的吸水管中某一點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為30kPa，則相對壓強(qiáng)和真空度分別為()。[2016年真題]A.－98kPa，8.9mB.－58kPa，5.9mC.－68kPa，6.9mD.－71kPa，7.2m正確答案：C參考解析：絕對壓強(qiáng)是以物理上絕對真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以p′表示；相對壓強(qiáng)是以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa作為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以p表示。絕對壓強(qiáng)總是正的，而相對壓強(qiáng)的數(shù)值要根據(jù)該壓強(qiáng)與當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的大小關(guān)系決定其正負(fù)。如果液體中某處的絕對壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，則相對壓強(qiáng)為負(fù)值，稱為負(fù)壓。負(fù)壓的絕對值稱為真空壓強(qiáng)，以pv表示。根據(jù)相對壓強(qiáng)和真空度的計(jì)算公式可得：p＝p′－pa＝30－98＝－68kPa，pv＝pa－p′＝98－30＝68kPa，h＝ρv/g＝68/9.8＝6.9m。[單選題]7.平衡液體中的等壓面必為()。[2014年真題]A.水平面B.斜平面C.旋轉(zhuǎn)拋物面D.與質(zhì)量力相正交的面正確答案：D參考解析：靜止液體中壓強(qiáng)相等的各點(diǎn)所組成的面稱為等壓面。例如液體與氣體的交界面（自由表面）、處于平衡狀態(tài)下的兩種液體的交界面都是等壓面。等壓面可能是平面，也可能是曲面。平衡液體中質(zhì)量力與等壓面正交，且始終指向質(zhì)量力，即壓強(qiáng)增加的方向。[單選題]8.如圖1-1-4所示為一利用靜水壓力自動開啟的矩形翻板閘門。當(dāng)上游水深超過水深H＝12m時(shí)，閘門即自動繞轉(zhuǎn)軸向順時(shí)針方向傾倒，如不計(jì)閘門重量和摩擦力的影響，轉(zhuǎn)軸的高度a＝()。[2013年真題]圖1-1-4A.6mB.4mC.8mD.2m正確答案：B參考解析：根據(jù)題意，當(dāng)水深H＝12m時(shí)，閘門轉(zhuǎn)軸處作用力應(yīng)與靜水壓力平衡。由靜水壓力分布圖可知：靜水壓力中心距閘門底部高度隨著水深增加而增加，當(dāng)靜水壓力中心在距離矩形閘門底部1/3處時(shí)，閘門處于臨界轉(zhuǎn)動狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)軸高度a＝（1/3）H＝4m。[單選題]9.如圖1-1-5所示的壓強(qiáng)分布，其中ρ1＜ρ2，則圖中()。圖1-1-5A.沒有錯(cuò)誤B.一個(gè)有錯(cuò)C.兩個(gè)有錯(cuò)D.都有錯(cuò)正確答案：C參考解析：對三個(gè)圖的判斷分別為：①由于靜水壓強(qiáng)的方向沿受力作用面的內(nèi)法線方向，壓強(qiáng)分布圖應(yīng)為直角梯形或直角三角形，第一個(gè)是錯(cuò)誤的；②對于不同密度的問題，上下斜邊的斜率應(yīng)不同，第二個(gè)是錯(cuò)誤的；③由p＝γh，知分布圖線斜率反映密度的大小，下部密度大斜率加大，故第三個(gè)是正確的。[單選題]10.如圖1-1-6所示，測量某容器中A點(diǎn)的壓強(qiáng)值。已知：z＝1m，h＝2m，大氣壓強(qiáng)Pa＝98kPa，則A點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)（若PA＜Pa時(shí)）為()。圖1-1-6A.58.2kPaB.68.2kPaC.78.2kPaD.88.2kPa正確答案：D參考解析：絕對壓強(qiáng)是指以物理上絕對真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以Pabs表示；相對壓強(qiáng)是指以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)Pa作為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以Pr表示。相對壓強(qiáng)與絕對壓強(qiáng)之間存在的關(guān)系為：Pr＝Pabs－Pa。如果液體中某處的絕對壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，則相對壓強(qiáng)為負(fù)值，稱為負(fù)壓，負(fù)壓的絕對值稱為真空壓強(qiáng)，以Pv表示，即Pv＝|Pabs－Pa|＝Pa－Pabs。由于空氣的密度與水相比很小，故認(rèn)為高度為z和h的水柱上方壓力相等，則A點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為：PabsA＝（P空＋ρ水gz）－ρ水gh＝98＋1×9.8×1－1×9.8×2＝88.2kPa。[單選題]11.如圖1-1-7所示，已知某容器A點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為0.8個(gè)工程大氣壓，設(shè)在此高度上安裝水銀測壓計(jì)，則水銀柱高度hp為()（已測得h′＝0.2m）。圖1-1-7A.hp＝0.40mB.hp＝0.50mC.hp＝0.60mD.hp＝1.20m正確答案：C參考解析：以A點(diǎn)所在面以下0.2m的平面為等壓面，該平面壓強(qiáng)記為P等，則：P等＝PabsA＋γwh′＝γHghp，又因?yàn)锳點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為0.8個(gè)工程大氣壓，則：PabsA＝0.8×9.8×10＝78.4kPa，則水銀柱高度hp為：[單選題]12.圖1-1-8所示為復(fù)式比壓計(jì)，已知油的比重為0.8，水銀的比重為13.6，各部分的高度如圖所示，則A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差為()kN/m2。圖1-1-8A.58.3B.68.9C.78.6D.88.4正確答案：C參考解析：選擇圖中的1—1面為基準(zhǔn)面，記1—1面的相對壓強(qiáng)為P1。則：PA＝P1－γ水×0.5＝P1－9.8×0.5；PB＝P1－γ水銀×0.2＋γ油×0.3－γ水銀×0.4－γ水×0.6＝P1－9.8×8.52。所以得A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差為：PA－PB＝9.8×8.52－9.8×0.5＝8.02×9.8＝78.6kPa＝78.6kN/m2。[單選題]13.靜水壓力的方向()。A.與受力面平行B.與受力面斜交C.與受力面外法線方向一致D.與受力面內(nèi)法線方向一致正確答案：D參考解析：在靜止液體中取一塊水體，以任一平面N—N將水體切割成Ⅰ和Ⅱ兩部分，則切割面上任取一點(diǎn)A，如圖1-1-9所示。假設(shè)其所受的靜水壓強(qiáng)P是任意方向的，則P可以被分解為法向分量Pn和切向分量τ。切向分量τ將使液層產(chǎn)生相對運(yùn)動，這和靜止液體的前提相矛盾；若靜水壓強(qiáng)指向外法線方向，這勢必使液體受到拉力作用，而液體是不能承受拉力的。所以，只有作用面的內(nèi)法線方向才是靜水壓強(qiáng)唯一可能的作用方向。圖1-1-9[單選題]14.作用在鉛直平面上的靜水總壓力的作用點(diǎn)位置為()。A.通過受壓面的形心B.通過受壓體的重心C.高于受壓面的形心D.低于受壓面的形心正確答案：D參考解析：總壓力P作用點(diǎn)D的位置可應(yīng)用理論力學(xué)中“合力對任一軸的力矩等于各分力對該軸力矩之代數(shù)和”求出為：式中，Ic為繞形心軸的慣性矩。由此可得yD＞yC。當(dāng)受壓面水平時(shí)，得yD＝y(tǒng)C。對于一般情況，作用點(diǎn)D在形心C點(diǎn)之下。故作用在鉛直平面上的靜水總壓力的作用點(diǎn)位置低于受壓面的形心。[單選題]15.如圖1-1-10所示，一盛水容器置于支撐面MN上。當(dāng)不計(jì)容器自重時(shí)，容器底面AB所受的靜水總壓力P與支撐面所受的力F的關(guān)系為()。圖1-1-10A.P＞FB.P＜FC.P＝FD.無法確定正確答案：B參考解析：采用解析法計(jì)算水中板所受靜水總壓力為：P＝γhcA。式中，hc為受壓面形心在水面下的深度。根據(jù)靜水總壓力計(jì)算公式可以看出，靜水總壓力等于容器底面AB垂直向上作垂線所對應(yīng)的水的重量，即容器中的一部分水重。而支撐面所受的力F為容器中全部的水重，故P＜F。[單選題]16.如圖1-1-11所示，方形容器的側(cè)面積為S，密度ρ2＝3ρ1，H1＝H2，容器總高度為H，側(cè)面所受到的靜水總壓力等于()。圖1-1-11A.ρ1gH1SB.1.5ρ1gH1SC.2ρ1gH1SD.2.5ρ1gH1S正確答案：B參考解析：根據(jù)解析法可得靜水總壓力大小為：P＝PcwA。式中，Pcw為形心點(diǎn)處的壓強(qiáng)，A為受壓面面積。上下兩半面積均為S/2，則：上半部分的壓力為：下半部分形心壓強(qiáng)為：ρ1gH1＋ρ2gH2/2＝5ρ1gH1/2；壓力為：故側(cè)面受到的靜水總壓力為：ρ1gH1S/4＋5ρ1gH1S/4＝1.5ρ1gH1S。[單選題]17.如圖1-1-12所示，有一傾倒放置的平面閘門，當(dāng)上下游水位都上升1m至虛線位置時(shí)，閘門上的靜水總壓力()。圖1-1-12A.變大B.變小C.不變D.無法確定正確答案：A參考解析：設(shè)上下游水面原始高度分別為h1、h2，則單位寬度閘門的原始靜水總壓力為：P＝γh12/（2×sinα）－γh22/（2×sinα）則上下游水位都上升1m時(shí)，單位寬度閘門的原始靜水總壓力為：P1＝γ（h1＋1）2/（2×sinα）－γ（h2＋1）2/（2×sinα）那么：即：P＜P1。[單選題]18.如圖1-1-13所示，圓弧形閘門改為平板閘門；假設(shè)閘門的重量和重心不變化，開啟閘門的拉力將會()。圖1-1-13A.保持不變B.增大C.減小D.隨著水位的不同，可能增大，也可能減小正確答案：B參考解析：根據(jù)靜水壓力的垂向性，弧形閘門所受合力方向指向閘門轉(zhuǎn)軸，開啟力只需克服閘門重量和閘門所受合力在轉(zhuǎn)軸處帶來的很小的摩擦力矩，而開啟平板閘門除克服閘門自身重量外，還要克服閘門所受壓力所產(chǎn)生的逆時(shí)針方向力矩。[單選題]19.有一側(cè)擋水的傾斜安裝的矩形閘門（如圖1-1-14所示），其寬度b＝2m，傾斜角α＝60°，鉸鏈中心O位于水面以上，c＝1m，水深h＝3m。若閘門所受重力G＝0.196×105N，則開啟該閘門所需垂直向上的提升力為()kN。圖1-1-14A.1.58×102B.1.58×103C.1.58×104D.1.58×105正確答案：A參考解析：由題意可知，在水中的閘門長度為：l＝h/sinα＝3/sin60°＝3.464m。作用在閘門上的靜水壓力為：P＝γhlb/2＝（9.8×3×3.464×2）/2＝98.9kN。作用點(diǎn)沿閘門距底面的距離為：L＝l/3＝3.464/3＝1.155m。再根據(jù)：可求得開啟閘門所需垂直向上的提升力為：[單選題]20.圖1-1-15所示盛水容器，球形頂面所受的靜水總壓力為()。圖1-1-15A.328.6kN向上B.328.6kN向下C.164.3kN向上D.164.3kN向下正確答案：A參考解析：采用解析法計(jì)算水中板所受靜水總壓力為：P＝γhCA。鉛垂方向總壓力大小等于壓力體的重力。先繪制作用于半球頂?shù)乃畨毫w如圖1-1-16所示，剖面線部分可看做是從圓柱體中扣除半球體，其體積為：V＝πR2H－2πR3/3＝33.49m3，壓力為：ρgV＝328.6kN（向上）。圖1-1-16[單選題]21.根據(jù)靜水壓強(qiáng)的特性，靜止液體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng)()。A.數(shù)值相等B.數(shù)值不等C.僅水平方向數(shù)值相等D.鉛直方向數(shù)值最大正確答案：A參考解析：靜水壓強(qiáng)有兩個(gè)重要的特性：①靜水壓強(qiáng)的方向沿受力作用面的內(nèi)法線方向；②靜止液體中任一點(diǎn)上各方向壓強(qiáng)的大小都相等。[單選題]22.液體中某點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為108kN/m2，則該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為()kN/m2。A.1B.2C.5D.10正確答案：D參考解析：絕對壓強(qiáng)是指以物理上絕對真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以Pabs表示；相對壓強(qiáng)是指以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)Pa作為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以Pr表示。相對壓強(qiáng)與絕對壓強(qiáng)之間存在的關(guān)系為：Pr＝Pabs－Pa。在未說明的情況下，該點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)為98kN/m2，則該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為：Pr＝108－98＝10kN/m2。[單選題]23.有一水泵裝置，其吸水管中某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)等于3m水柱高，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽橐粋€(gè)工程大氣壓，其相應(yīng)的絕對壓強(qiáng)值等于()m水柱高。A.－7B.－3C.3D.7正確答案：D參考解析：如果液體中某處的絕對壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，則相對壓強(qiáng)為負(fù)值，稱為負(fù)壓，負(fù)壓的絕對值稱為真空壓強(qiáng)，以Pv表示，即Pv＝|Pabs－Pa|＝Pa－Pabs。絕對壓強(qiáng)是指以物理上絕對真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)為零點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，以Pabs表示。一個(gè)工程大氣壓為10m水柱高，則：Pabs＝Pa－Pv＝10－3＝7m。[單選題]24.兩個(gè)擋水板如圖1-1-17所示：①為矩形，②為圓型。兩板面積均為A，形心點(diǎn)水深均為h。則兩板所受的靜水總壓力的關(guān)系為()。圖1-1-17A.大小相同，方向不同B.大小不等，方向相同C.大小相等，方向相同D.大小不等，方向不同正確答案：C參考解析：采用解析法計(jì)算水中板所受靜水總壓力為：P＝γhcA。式中，hc為受壓面形心在水面下的深度。矩形擋水板與圓型擋水板形心點(diǎn)水深和面積均相等，故其數(shù)值大小相等。方向與板面形心點(diǎn)的內(nèi)法線一致，即均為垂直于板面。[單選題]25.如圖1-1-18所示一混凝土壩，壩上游水深h＝24m，則該混凝土壩每米寬壩面所受的靜水總壓力及作用點(diǎn)位置為()。圖1-1-18A.1822.4kN，距底邊線8mB.2022.4kN，距底邊線12mC.2822.4kN，距底邊線8mD.3022.4kN，距底邊線12m正確答案：C參考解析：作用在鉛垂平板上的靜水總壓力的大小為：式中，Ap為壓強(qiáng)分布圖的面積。則該混凝土壩每米寬壩面所受的靜水總壓力為：P＝γHA/2＝γHhb/2＝0.5×9.8×24×24×1＝2822.4kN作用點(diǎn)位置為：距底部a/3處，即a/3＝24/3＝8m。[單選題]26.如圖1-1-19所示渠道上一平面閘門，寬b＝4.0m，閘門在水深H＝2.5m下工作。則當(dāng)閘門斜放α＝60°時(shí)受到的靜水總壓力及閘門鉛直時(shí)所受的靜水總壓力分別為()kN。圖1-1-19A.141.5，122.5B.161.6，102.5C.181.6，112.5D.201.6，132.5正確答案：A參考解析：靜水總壓力計(jì)算公式為：P＝γsinθyCA＝γhCA＝pCA。式中，hC為受壓面形心在水面下的深度；pC為受壓面形心處的相對壓強(qiáng)。則斜放時(shí)的靜水壓力為：鉛直時(shí)的