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2025年大学大一（水利水电工程）水力学试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共6题，每题5分)
1. 水力学中研究液体运动的两种方法是（ ）
A. 拉格朗日法和欧拉法
B. 理论分析法和实验法
C. 连续介质模型和理想液体模型
D. 一维流动、二维流动和三维流动
2. 理想液体与实际液体的主要差别在于（ ）
A. 理想液体不可压缩，实际液体可压缩
B. 理想液体无黏性，实际液体有黏性
C. 理想液体做无旋流动，实际液体做有旋流动
D. 理想液体运动时无能量损失，实际液体运动时有能量损失
3. 恒定流是指（ ）
A. 流动随时间按一定规律变化
B. 各空间点上的运动要素不随时间变化
C. 各过流断面的速度分布相同
D. 迁移加速度为零
4. 总流伯努利方程中各项的物理意义，下列说法正确的是（ ）
A. 单位重量流体具有的总机械能
B. 单位质量流体具有的总机械能
C. 单位体积流体具有的总机械能
D. 总机械能
5. 圆管层流的沿程水头损失系数λ与（ ）
A. 雷诺数Re有关
B. 相对粗糙度有关
C. 雷诺数Re和相对粗糙度都有关
D. 雷诺数Re和相对粗糙度都无关
6. 作用在平面上静水总压力的作用点（ ）
A. 与平面形心重合
B. 在平面形心的上方
C. 在平面形心的下方
D. 与平面形心的位置关系不确定

第II卷（非选择题 共70分）
7. 简答题：简述流线的定义及流线的性质。(10分)
8. 简答题：说明恒定总流能量方程的应用条件及意义。(15分)
9. 计算题：一水平放置的等直径圆管，已知管中水流为恒定均匀流，通过的流量Q = 0.02m³/s，管径d = 50mm，管长l = 100m，沿程水头损失hf = 0.1m，求沿程水头损失系数λ。(15分)
10. 论述题：结合实际工程，谈谈水力学原理在水利水电工程中的应用。(20分)
材料：某水库大坝为混凝土重力坝，坝高100m，坝顶长度500m。水库正常蓄水位为200m，死水位为160m。大坝泄洪时，通过溢洪道泄流。溢洪道堰顶高程为180m，堰宽100m。已知通过溢洪道的流量Q = 1000m³/s，溢洪道进口水流速度v1 = 4m/s，进口处水深h1 = 2m。
11. 计算题：求溢洪道出口处的水深h2。(10分)

答案：1. A 2. B 3. B 4. A 5. A 6. C 7. 流线是某一时刻在流场中画出的一条曲线，在该曲线上各流体质点的流速方向与曲线相切。流线的性质：同一时刻的不同流线，不能相交；流线不能是折线，而是一条光滑的曲线；流线密集的地方流速大，流线稀疏的地方流速小。 8. 恒定总流能量方程的应用条件：水流必须是恒定流；作用在液体上的质量力只有重力；所取的两个过水断面应符合渐变流条件，在渐变流断面上，测压管水头为常数，但两断面之间的水流可以是急变流；在所取的两个过水断面之间，流量保持不变，没有流量汇入或分出。意义：它反映了水流在流动过程中能量的转化和守恒关系，可用于解决许多水力学问题，如计算水头损失、确定过水断面的流速和水深等。 9. 由流量公式Q = A v，可得流速v = Q / (πd²/4) = [0.02 / (π×0.05²/4)] m/s ≈ 5.09m/s。根据沿程水头损失公式hf = λ (l / d) (v²/2g)，可得0.1 = λ×(100 / 0.05)×(5.09²/2×9.81)，解得λ ≈ 0.019。 10. 水力学原理在水利水电工程中有广泛应用。例如在大坝设计中，利用静水压力原理计算坝体所受水压力，确保大坝稳定。在渠道输水工程中，依据水流能量方程和水头损失计算，合理设计渠道坡度和断面尺寸，保障输水效率。在水电站中，通过水轮机利用水流能量转化为电能，水力学知识有助于优化水轮机性能。 11. 由恒定总流能量方程：z1 + p1/ρg + v1²/2g = z2 + p2/ρg + v2²/2g + hf。已知z1 = 20m，z2 = 0（以溢洪道出口为基准面），p1 = p2 = pa（大气压强），v1 = 4m/s，h1 = 2m，hf可忽略不计。代入可得20 + 2 + 4²/2×9.81 = 0 + 0 + v2²/2×9.81，解得v2 ≈ 20.2m/s。又由Q = A2v2 = b h2v2，可得1000 = 100×h2×20.2，解得h2 ≈ 0.5m。