工程力学(一)试卷及答案详解

优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！工程力学（一）试卷及答案详解第一部分选择题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1．已知为作用于刚体上的平面汇交力系，其力系关系如图所示，由此可知2．一平面任意力系向O点简化后，得到如图所示的一个力一个矩为MO的力偶，则该力系的最后合成结果是A．一个合力偶B．作用在O点的一个合力C．作用在O点右边某点的一个合力D．作用在O点左边某点的一个合力题2图优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！题3图3．小物块重P=lOkN，用F=40kN的力把物块压在铅垂墙面上，如图所示，力与水平线成300夹角，物块与墙面之间的静摩擦因数则作用在物块上的摩擦力大小等于A.lOkNB.15kNC.20kND.20kN4．动点A作曲线运动，某瞬时A点所在处的曲率半径为ρ，速度大小为υ，则此时A点加速度的大小为5．工程上区分塑性材料和脆性材料的标准是看其延伸率δ大于等于还是小于A．1%B．3%C．5%D．10%6．直径和长度相同而材料不同的圆轴，在相同扭矩作用下，它们的A．最大切应力相同，而扭转角不同B．最大切应力相同，扭转角也相同C．最大切应力不同，而扭转角相同D．最大切应力不同，扭转角也不同7．梁在弯曲变形时，其中性层的曲率A．与弯矩成反比，与抗弯刚度成正比B．与弯矩成正比，与抗弯刚度成反比C．与弯矩及抗弯刚度均成正比优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！D．与弯矩及抗弯刚度均成反比8．图示矩形截面对x、y，两形心轴的惯性矩分别为A.IZ=(1/12)bh2,Iy=(1/12)hb2B.IZ=(1/12)hb2,Iy=(1/12)bh2C.IZ=(1/12)hb3,Iy=(1/12)bh3D.IZ=(1/12)bh3,Iy=(1/12)hb3题8图9．用积分法求一悬臂梁受力后的变形时，边界条件为：在梁的固定端处A．挠度为零，转角也为零B．挠度为零，转角不为零C．挠度不为零，转角为零D．挠度不为零，转角也不为零10.影响构件疲劳强度的三个主要因素是：构件的A．外形、尺寸大小、残余应力B．残余应力、尺寸大小、表面加工质量C．外形、残余应力、表面加工质量D．外形、尺寸大小、表面加工质量第二部分非选择题二、填空题《本大题共15小题，每小题2分，共30分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。11.已知力的大小F=10kN，如果将该力沿图示斜坐标系的x、y轴分解，则在y方向上分优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！力的大小为____。题11图12.同一平面内二力偶等效的条件是它们的____相等。13.空间平行力系的独立平衡方程个数是____。14.如图所示作定轴转动的刚体上某点A的速度、加速度均不等于零，则该刚体角速度大小增大时，θ角的取值范围为____。题14图15.在图示摆式运输机构中，摆杆O1A=O2B=10cm，O1O2=AB，已知当O1A与O1O2成φ=60°角时，铰接在摆杆上的平板CD的端点D的加速度大小aD=lOcm/s2，方向平行于AB向左，则该瞬时杆O1A的角加速度大小为α=____。题15图16.均质细长直杆AB的质量为m，长度为l，可在铅垂面内绕水平固定轴A转动，杆在图示位置时，其角速度为ω，则该瞬时杆AB的动能T=________。题16图优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！题，l7图17.图示处于铅垂平面内的单摆，摆绳的长度为Z，且不可伸长，质量不计；小球A的质量为m，则关于摆角p的运动微分方程为____。18.杆件基本的变形有拉伸与压缩、_______、扭转、弯曲。19.求解超静定问题，除静力平衡方程外，还须建立与超静定次数相同数目的补充方程，这些补充方程可根据杆件变形之间的____以及物理关系得到。20.已知连接件剪力Fs和剪切面面积A，则该连接件的剪切强度条件_______。21.实验表明，在小变形条件下，圆轴扭转时各横截面的形状、大小及间距不变，半径保持为_______。22.单元体在纯剪切受力状态下，各侧面上只有___________而无正应力。23.梁纯弯曲时，横截面上最大正应力发生在距离____最远的各点处。24.度量梁弯曲变形的两个基本量是挠度和____。25.工程上常采用增大构件____的方法来减少冲击载荷，提高构件抗冲击能力。三、计算题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）26.如图所示直角刚杆ABCD上的集中力，均布载荷集度q=2kN/m，力偶矩M=4kN．m．CD=3m。不计刚杆的莺量和各处摩擦．试求A、B处的约束反力。优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！17.图示处于铅垂平面内的单摆，摆绳的长度为Z，且不可伸长，质量不计；小球A的质量为m，则关于摆角θ的运动微分方程为____。18.杆件基本的变形有拉伸与压缩、_______、扭转、弯曲。19.求解超静定问题，除静力平衡方程外，还须建立与超静定次数相同数目的补充方程，这些补充方程可根据杆件变形之间的____以及物理关系得到。20.已知连接件剪力Fs和剪切面面积A，则该连接件的剪切强度条件_______。21.实验表明，在小变形条件下，圆轴扭转时各横截面的形状、大小及间距不变，半径保持为_______。22.单元体在纯剪切受力状态下，各侧面上只有___________而无正应力。23.梁纯弯曲时，横截面上最大正应力发生在距离____最远的各点处。24.度量梁弯曲变形的两个基本量是挠度和____。25.工程上常采用增大构件____的方法来减少冲击载荷，提高构件抗冲击能力。三、计算题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）26.如图所示直角刚杆ABCD上的集中力，均布载荷集度q=2kN/m，力偶矩M=4kN·m．CD=3m。不计刚杆的莺量和各处摩擦．试求A、B处的约束反力。优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！27.如图所示，均质圆盘的质量为m，半径为r，可绕通过边缘O点且垂直于盘面的水平轴转动，已知当圆盘中心C与轴O的连线经过水平位置的瞬时，圆盘的转动角速度，若不计轴承O处摩擦，试求该瞬时圆盘的角加速度，以及轴承O处的约束反力。28.变截面直杆如图所示，Fl=12kN，F2=60kN；横截面面积Al=400mm2，A2=250mm2；长度l1=2m，l2=lm；材料的弹性模量E=200GPa.试求杆AB和BC段的轴力及杆的总伸长。29.试画出图示外伸梁的剪力图和弯矩图，并写出|Fs|max和|M|max。30.图示钢质圆截面细长压杆，直径d=25mm，材料的弹性模量E=200Gpa，试求杆的临界压力。四、综合题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）31.如图所示的两根水平梁AB和BC由铰链B连接，A为固定端约束，D为滚动支座。已知作优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！用在梁上的载荷F=lOkN，q=2kN/m，M=4kN·m，不计梁重和各处摩擦，试求A和D处的约束反力。32.图示传动轴AB，已知电动机通过联轴器作用在A截面上的力偶矩M1=lkN·m。皮带轮直径D=400mm，自重不计，紧边与松边的拉力分别为F1=7.5kN，F2=12.5kN。轴用钢制成，许用应力[σ]=160MPa，l=200mm，Wz=9000mm3，试按第三强度理论校核轴的强度。2008年（下）工程力学（一）试卷答案详解一、1．C[解析]利用平面汇交力系几何法求合力求得。2．D[解析]利用平面任意力系简化结果分析求解。3．A[解析]利用滑动摩擦时的平衡问题求解。4．B[解析]利用点作曲线运动时，加速度公式求解。5．C[解析】利用工程上区分塑性材料和脆性材料的标准求得。优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！6．A[解析】利用圆轴扭转时最大切应力公式和扭转角公式求得。7．B[解析l利用公式矗=爱求得。8．D[解析]利用矩形截面的惯性矩公式求得。9．A[解析】利用积分法求挠度和转角的固定端边界条件求得。10.D[解析]利用影响构件疲劳强度的主要因素求得。二、11.lOkN12.力偶矩13.314．0°＜θ＜90°.15．16.(1/6)ml2ω217．18.剪切19．几何关系（或协调条件）20．τ=Fs/A≤[τ]21．直线22.切应力23.中性轴24.转角25.静变形三、26.取刚杆为研究对象。受力如图所示（1分），列写平衡方程。∑Fx=0,FBx+Fsin45°=0,FBx=－4kN(I分)∑MB=0,M+q×2×l－FA×4+Fsin45°×3+Fcos45°×2=0,FA=7kN(2分)优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！∑Fy=0，FA+Fcos45°－FBy－q×2=0,.FBy=7kN(2分)27．取圆盘为研究对象。受力与运动分析如图所示。（1分）动力学方程MaCn=mrw2=FOx（1分）maCτ=mrα=mg－FOy（1分）JOα=[(1/2)mr2+mr2]α=mgr（1分）解得：角加速度α=2g/3r（1分）FOx=(4/3)mg,FOy=(1/3)mg(1分)28．(1)轴力FNAB=48kN,FNBC=60kN(1分)(2)AB段伸长△lAB=FNABl1/EA1（1分）=[(48×103×2)/(200×109×400×10-6)]m=1.2×10-3m(1分)BC段伸长△lBC=FNBCl1/EA2（1分）=[(60×103×1)/(200×109×250×10-6)]m=1.2×10-3m(1分)(3)总伸长△lAC=△lAB+△lBC=(1.2×10-3+1.2×10-3)m=2.4×10-3（1分）优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！答28图29．(1)作剪力图（2分）|F|max=M0/l（1分）(2)作弯矩图（2分）|M|max=M0（1分）答29图30.临界压力四、31．(1)先取BC梁为研究对象。受力如图所示。（1分）答31(a)图(2)再取整体为研究对象。受力如图所示。（2分）优秀文档，精彩无限！优质文档，精彩无限！答31(b)图∑Fx=0,FAx－Fcos60°=0,FAx=5kN(l分)32．(1)外力分析F=F1+F2=(7.5+12.5)kN=20kN(l分)(2)内力分析