理论力学第一章到第十章题库及答案.doc

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1、理论力学部分 第一章 静力学基础 一、是非题 1力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。 （ ） 2两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。 （ ） 3作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是：两个力的作用线相同， 大小相等，方向相反。 （ ） 4作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。 （ ） 5三力平衡定理指出：三力汇交于一点，则这三个力必然互相平衡。 （ ） 6约束反力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。 （ ） 二、选择题 1若作用在 A 点的两个大小不等的力 和 ，沿同一直1F2 线但方向相反。则其合力可以

2、表示为 。 ；1F2 ； ； 2三力平衡定理是 。 共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点； 共面三力若平衡，必汇交于一点； 三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 3在下述原理、法则、定理中，只适用于刚体的有 。 二力平衡原理； 力的平行四边形法则； 加减平衡力系原理； 力的可传性原理； 作用与反作用定理。 4图示系统只受 作用而平衡。欲使 支FA 座约束力的作用线与 成 30角，则斜面的倾AB 角应为_。 0； 30 ； 45； 60 。 5二力 、 作用在刚体上且 ，则此刚体_。AFB0BAF 一定平衡； 一定不平衡； 平衡与否不能判断。 三、填空题 1二力平衡和作用反作用定律中的两个力

3、，都是等值、反向、共线的，所不同的是 。 2已知力 沿直线 AB 作用，其中一个分力的作用与 AB 成 30角，若欲使另一个F 分力的大小在所有分力中为最小，则此二分力间的夹角为 度。 3作用在刚体上的两个力等效的条件是 。 4在平面约束中，由约束本身的性质就可以确定约束力方位的约束有 ，可以确定约束力方向的约束有 ，方向不能确定的约束有 （各写出两种约束） 。 5图示系统在 A、B 两处设置约束，并受力 F 作 用而平衡。其中 A 为固定铰支座，今欲使其约束力的 作用线在 AB 成=135 角，则 B 处应设置何种约束 ，如何设置？ 请举一种约束，并用图表示。 6画出下列各图中 A、B 两处

4、反力的方向 （包括方位和指向） 。 第一章 静力学基础参考答案 一、是非题 1、 对 2、错 3、对 4、对 5、错 6、错 二、选择题 1、 2、 3、 4、 5、 三、填空题 1、答：前者作用在同一刚体上；后者分别作用在两个物体上 2、答：90 3、答：等值、同向、共线 4、答：活动铰支座，二力杆件； 光滑面接触，柔索； 固定铰支座，固定端约束 5、答：与 AB 杆成 45的二力杆件。 第二章 平面基本力系 一、是非题 1一个力在任意轴上投影的大小一定小于或等于该力的模，而沿该轴的分力的大小 则可能大于该力的模。 （ ） 2力矩与力偶矩的单位相同，常用的单位为牛米，千牛米等。 （ ） 3只

5、要两个力大小相等、方向相反，该两力就组成一力偶。 （ ） 4同一个平面内的两个力偶，只要它们的力偶矩相等，这两个力偶就一定等效。 （ ） 5只要平面力偶的力偶矩保持不变，可将力偶的力和臂作相应的改变，而不影响其对 刚体的效应。 ( ) 6力偶只能使刚体转动，而不能使刚体移动。 （ ） 7力偶中的两个力对于任一点之矩恒等于其力偶矩，而与矩心的位置无关 （ ） 8用解析法求平面汇交力系的合力时，若选用不同的直角坐标系，则所求得的合力不 同。 ( ) 9平面汇交力系的主矢就是该力系之合力。 （ ） 10平面汇交力系平衡时，力多边形各力应首尾相接，但在作图时力的顺序可以不同。 （ ） 11若平面汇交力

6、系构成首尾相接、封闭的力多边形，则合力必然为零。 （ ） 二、选择题 1作用在一个刚体上的两个力 A、 B，满足 A= B 的条件，则该二力可能是FF 。 作用力和反作用力或一对平衡的力； 一对平衡的力或一个力偶。 一对平衡的力或一个力和一个力偶； 作用力和反作用力或一个力偶。 2已知 1、 2、 3、 4 为作用于刚体上的平面共FF 点力系，其力矢关系如图所示为平行四边形，由此 。 力系可合成为一个力偶； 力系可合成为一个力； 力系简化为一个力和一个力偶； 力系的合力为零，力系平衡。 3图示结构受力 作用，杆重不计，则 支座约PA 束反力的大小为_。 ； ；23 ； 0。 4图示三铰刚架受力

7、 作用，则 A 支座反力的F 大小为 ，B 支座反力的大小为 。 F/2； F/ ；2 F； F； 2F。 5图示两个作用在三角形板上的平面汇交力系（图 （a）汇交于三角形板中心，图（b）汇交于三角形板底 边中点） 。如果各力大小均不等于零，则图（a）所示力 系_，图（b）所示力系_。 可能平衡； 一定不平衡； 一定平衡； 不能确定 6带有不平行二槽的矩形平板上作用一矩为 的力偶。今在槽内插入两个固定于地面的销钉，若M 不计摩擦则_。 平板保持平衡； 平板不能平衡； 平衡与否不能判断。 7简支梁 受载荷如图（a） 、 （b） 、 （c）所示，AB 今分别用 、 、 表示三种情况下支座 的反力，

8、则它们之间的关系应为1NF23NB _。 ；321 ；NN ； ；321F 。NN 8在图示结构中，如果将作用于构件 上矩AC 为 M 的力偶搬移到构件 上，则 、 、 三处BC 约束力的大小_。 都不变； 、 处约束力不变， 处约束力改变；A 都改变； 、 处约束力改变， 处约束力不变。BC 9杆 和 的自重不计，且在 处光滑接触，若作用在AD 杆上的力偶的矩为 ，则欲使系统保持平衡，作用在 杆上1MCD 的力偶的矩 的转向如图示，其矩值为_。2 ； ；341 。2 三、填空题 1两直角刚杆 ABC、DEF 在 F 处铰接，并支 承如图。若各杆重不计，则当垂直 BC 边的力 从P B 点移动

9、到 C 点的过程中，A 处约束力的作用线与 AB 方向的夹角从 度变化到 度。 2图示结构受矩为 M=10KN.m 的力偶作用。若 a=1m，各杆自重不计。则固定铰支座 D 的反力的大小为 ，方向 。 3杆 AB、BC、CD 用铰 B、C 连结并支承如图，受 矩为 M=10KN.m 的力偶作用，不计各杆自重，则支座 D 处 反力的大小为 ，方向 。 4图示结构不计各杆重量，受力偶矩为 m 的力偶作 用，则 E 支座反力的大小为 ，方向在图中 表示。 5两不计重量的簿板支承如图，并受力偶矩为 m 的 力偶作用。试画出支座 A、F 的约束力方向（包括方位与指向） 。 6不计重量的直角杆 CDA 和

10、 T 字形杆 DBE 在 D 处铰结并支承如图。若系统受力 作用，则 B 支座反力的大小为 ,方P 向 。 第二章 平面基本力系参考答案： 一、是非题 1、对 2、对 3、错 4、对 5、对 6、对 7、对 8、错 9、错 10、 对 11、对 二、选择题 1、 2、 3、 4、， 5、， 6、 7、 8、 9、 三、填空题 1、0；90； 2、10KN；方向水平向右； 3、10KN；方向水平向左； 4、 ；方向沿 HE 向； 5、略 6、2P；方向向上；am/2 第三章 平面任意力系 一、是非题 1作用在刚体上的一个力，可以从原来的作用位置平行移动到该刚体内任意指定点， 但必须附加一个力偶，

11、附加力偶的矩等于原力对指定点的矩。 （ ） 2某一平面力系，如其力多边形不封闭，则该力系一定有合力，合力作用线与简化 中心的位置无关。 （ ） 3平面任意力系，只要主矢 0，最后必可简化为一合力。 （ R ） 4平面力系向某点简化之主矢为零，主矩不为零。则此力系可合成为一个合力偶， 且此力系向任一点简化之主矩与简化中心的位置无关。 （ ） 5若平面力系对一点的主矩为零，则此力系不可能合成为一个合力。 （ ） 6当平面力系的主矢为零时，其主矩一定与简化中心的位置无关。 （ ） 7在平面任意力系中，若其力多边形自行闭合，则力系平衡。 （ ） 8摩擦力的方向总是和物体运动的方向相反。 （ ） 9摩擦

12、力是未知约束反力，其大小和方向完全可以由平衡方程来确定。 （ ） 10当考虑摩擦时，支承面对物体的法向反力 和摩擦力 的合力 与法线的夹角NFR 称为摩擦角。 （ ） 11只要两物体接触面之间不光滑，并有正压力作用，则接触面处摩擦力一定不为零。 （ ） 12在求解有摩擦的平衡问题（非临界平衡情况）时，静摩擦力的方向可以任意假定， 而其大小一般是未知的。 （ ） 二、选择题 1已知杆 AB 长 2m，C 是其中点。分别受图示 四个力系作用，则 和 是等效力系。 图（a）所示的力系； 图（b）所示的力系； 图（c）所示的力系； 图（d）所示的力系。 2某平面任意力系向 O 点简化，得到如图所示的一

13、个力 和一个力偶矩为 Mo 的力R 偶，则该力系的最后合成结果为 。 作用在 O 点的一个合力； 合力偶； 作用在 O 点左边某点的一个合力； 作用在 O 点右边某点的一个合力。 3若斜面倾角为 ，物体与斜面间的摩擦系数为 f， 欲使物体能静止在斜面上，则必须满足的条件是 。 tg f； tg f； tg f； tg f。 4已知杆 OA 重 W，物块 M 重 Q。杆与物块间有摩擦，而物体 与地面间的摩擦略去不计。当水平力 P 增大而物块仍然保持平衡 时，杆对物体 M 的正压力 。 由小变大； 由大变小； 不变。 5物 A 重 100KN，物 B 重 25KN，A 物与地面的摩擦系数为 0.2

14、，滑轮处摩擦不计。则物体 A 与地面间的摩擦力为 。 20KN； 16KN； 15KN； 12KN。 6四本相同的书，每本重 G，设书与书间的摩擦系数 为 0.1，书与手间的摩擦系数为 0.25，欲将四本书一起提 起，则两侧应加之 P 力应至少大于 。 10G； 8G； 4G； 12.5G。 三、填空题 1已知平面平行力系的五个力分别为 F1=10（N） ， F2=4（N ） ，F 3=8（N） ，F 4=8（N ） ，F 5=10（N） ，则该力系 简化的最后结果为 。 2某平面力系向 O 点简化，得图示主矢 R=20KN， 主矩 Mo=10KN.m。图中长度单位为 m，则向点 A（3、2）

15、 简化得 ，向点 B（-4，0）简化得 （计算出大小，并在图中画出该量） 。 3图示正方形 ABCD，边长为 a（cm） ，在刚体 A、B 、 C 三点上分别作用了三个力： 1、 2、 3，而F F1=F2=F3=F（N） 。则该力系简化的最后结果为 并用图表示。 4已知一平面力系，对 A、 B 点的力矩为 mA（ i）= mB（ i）=20KN.m，且 ，FKNXi25 则该力系的最后简化结果为 （在图中画 出该力系的最后简化结果） 。 5物体受摩擦作用时的自锁现象是指 。 6已知砂石与皮带间的摩擦系数为 f=0.5，则皮带运输机 的输送送带的最大倾角 。 7物块重 W=50N，与接触面间的

16、摩擦角 m=30，受水 平力 作用，当 Q=50N 时物块处于 （只要回答处于Q 静止或滑动）状态。当 Q= N 时，物块处于临界状态。 8物块重 W=100KN，自由地放在倾角在 30的斜面上，若物 体与斜面间的静摩擦系数 f=0.3，动摩擦系数 f=0.2，水平力 P=50KN，则作用在物块上的摩擦力的大小为 。 9均质立方体重 P，置于 30倾角的斜面上，摩擦系数 f=0.25，开始时在拉力 作用下物体静止不动，逐渐增大力 ，TT 则物体先 （填滑动或翻倒） ；又，物体在斜面上保持 静止时，T 的最大值为 。 四、计算题 1图示平面力系，已知：F 1=F2=F3=F4=F，M=Fa，a

17、为三 角形边长，若以 A 为简化中心，试求合成的最后结果，并在图 中画出。 2在图示平面力系中，已知： F1=10N，F 2=40N，F 3=40N，M=30Nm 。试求其合力， 并画在图上（图中长度单位为米） 。 3图示平面力系，已知： P=200N，M=300N m，欲使力系的合力 通过 OR 点，试求作用在 D 点的水平力 为多大。T 4图示力系中力 F1=100KN，F 2=200KN，F 3=300KN， 方向分别沿边长为 30cm 的等边三角形的每一边作用。试求 此三力的合力大小，方向和作用线的位置。 5在图示多跨梁中，各梁自重不计，已知： q、P、M 、L。试求：图（a）中支座

18、A、B、C 的反力， 图（2）中支座 A、B 的反力。 6结构如图，C 处为铰链，自重不计。已知： P=100KN，q=20KN/m，M=50KNm。试求 A、B 两支座 的反力。 7图示平面结构，自重不计，C 处为光滑铰链。已知： P1=100KN，P 2=50KN，=60，q=50KN/m，L=4m。试求 固定端 A 的反力。 8图示曲柄摇杆机构，在摇杆的 B 端作用一水平阻 力 ，已知：OC=r，AB=L ，各部分自重及摩擦均忽略R 不计，欲使机构在图示位置（OC 水平）保持平衡，试求 在曲柄 OC 上所施加的力偶的力偶矩 M，并求支座 O、A 的约束力。 9平面刚架自重不计，受力、尺寸

19、如图。试求 A、B 、 C、D 处的约束力。 10图示结构，自重不计，C 处为铰接。 L1=1m， L2=1.5m。已知：M=100KNm ，q=100 KN/m。 试求 A、B 支座反力。 11支架由直杆 AD 与直角曲杆 BE 及定滑轮 D 组成， 已知：AC=CD=AB=1m，R=0.3m，Q=100N ，A、B 、C 处 均用铰连接。绳、杆、滑轮自重均不计。试求支座 A，B 的反力。 12图示平面结构，C 处为铰链联结，各杆自重不计。 已知：半径为 R，q=2kN/cm，Q=10kN。试求 A、C 处的反 力。 13图示结构，由杆 AB、DE、BD 组成，各杆自重 不计，D、C、B 均

20、为锵链连接， A 端为固定端约束。已知 q（N/m） ，M=qa 2（Nm） ， ，尺寸如图。试求固定端 A 的约束反力及 BD 杆所受的力。qa(N)2P 14图示结构由不计杆重的 AB、AC、DE 三杆组成， 在 A 点和 D 点铰接。已知： 、 L0。试求 B、C 二处PQ 反力（要求只列三个方程） 。 15图示平面机构，各构件自重均不计。已知： OA=20cm，O 1D=15cm，=30，弹簧常数 k=100N/cm。若 机构平衡于图示位置时，弹簧拉伸变形 =2cm，M 1=200Nm，试求使系统维持平衡的 M2。 16图示结构，自重不计。已知：P=2kN， Q= kN， M=2kNm

21、。试求固定铰支座 B 的反力。 17构架受力如图，各杆重不计，销钉 E 固结 在 DH 杆上，与 BC 槽杆为光滑接触。已知： AD=DC=BE=EC=20cm，M=200Nm。试求 A、B、C 处的 约束反力。 18半圆柱体重 P，重心 C 到圆心 O 点的距离为 =4R/（3） ，其中 R 为半圆柱半径，如半圆柱体与水平 面间的静摩擦系数为 f。试求半圆柱体刚被拉动时所偏过的 角度 。 19图示均质杆，其 A 端支承在粗糙墙面上，已知： AB=40cm，BC=15cm，AD=25cm ，系统平衡时 min=45。试求 接触面处的静摩擦系数。 20一均质物体尺寸如图，重 P=1KN，作用在

22、C 点，已 知：物体与水平地面摩擦 f=0.3。求使物体保持平衡所需的水 平力 的最大值。Q 21已知：G=100N ，Q=200N，A 与 C 间的静摩擦系 数 f1=1.0，C 与 D 之间的静摩擦系数 f2=0.6。试求欲拉动木 块 C 的 Pmin=？ 22曲柄连杆机构中 OA=AB，不计 OA 重量， 均质杆 AB 重 P，铰 A 处作用铅垂荷载 2P，滑块 B 重为 Q，与滑道间静滑动摩擦系数为 f，求机构在铅 垂平面内保持平衡时的最小角度 。 第三章 平面任意力系参考答案： 一、是非题 1、对 2、对 3、对 4、对 5、错 6、对 7、错 8、错 9、错 10、错 11、错 1

23、2、对 二、选择题 1、 2、 3、 4、 5、 6、 三、填空题 1、力偶，力偶矩 m=40（Ncm） ，顺时针方向。 2、A：主矢为 20KN，主矩为 50KNm，顺钟向 B：主矢为 20KN，主矩为 90KNm，逆钟向 3、一合力 = 2，作用在 B 点右边，距 B 点水平距离 a（cm ）RF 4、为一合力 ，R=10KN，合力作线与 AB 平行，d=2m 5、如果作用于物体的全部主动力的合力的作用线在摩擦角之内，则不论这个力怎么大， 物体必保持静止的一种现象。 6、=Arc tg f=26.57 7、滑动；50 N3/ 8、6.7KN 9、翻倒；T=0.683P 四、计算题 1、解：

24、将力系向 A 点简化 Rx=Fcos60+Fsin30F=0 Ry=Fsin60Fcos30+F=F R=Ry=F 对 A 点的主矩 MA=Fa+MFh=1.133Fa 合力大小和方向 = R 合力作用点 O 到 A 点距离 d=MA/R=1.133Fa/F=1.133a 2解：将力系向 O 点简化 RX=F2F 1=30N RV=F 3=40N R=50N 主矩：Mo=（F 1+F2+F3）3+M=300Nm 合力的作用线至 O 点的矩离 d=Mo/R=6m 合力的方向：cos（ ， ）=0.6，cos（ ， ）= 0.8RiRi （ ， ）=5308Ri （ ， ）=14308 3解：将力

25、系向 O 点简化，若合力 R 过 O 点，则 Mo=0 Mo=3P/52+4P/52Q2MT1.5 =14P/52QM1.5T=0 T=（14/52002100300）/1.5=40（N ） T 应该为 40N。 4解：力系向 A 点简化。 主矢 X=F3F 1cos60+F2cos30=150KN Y=F 1cos30+F2cos30=50 R=173.2KNK3 Cos（ ， ）=150/173.2=0.866，=30Ri 主矩 MA=F330sin60=45 mN3 AO=d=MA/R=0.45m 5.解：（一）1.取 CD，Q 1=Lq m D（ ）=0 LRcF021ML Rc=（2

26、M+qL 2）/2L 2. 取整体， Q=2Lq m A（ ）=0 3LRc+LRB2LQ2LPM=0 RB=4Lq+2P+（M/L）（6M+3qL 2/2L） =（5qL 2+4PL4M）/2L Y=0 YA+RB+RCPQ=0 YA=P+Q（2M+qL 2/2L） （5qL 2+4PL4M/2L） =（M qL 2LP）/L X=0 XA=0 （二）1.取 CB， Q1=Lq mc（ ）=0 LRBMF021LQ RB=（2M+qL 2）/（2L） 2.取整体， Q=2Lq X=0 XA=0 Y=0 YA Q+RB=0 YA=（3qL 22M）/（2L） m A（ ）=0 MA+2LRBM

27、LQ=0F MA=M+2qL2（2M+qL 2）=qL 2M 6解：先取 BC 杆， m c=0， 3YB1.5P=0， YB=50KN 再取整体 X=0， XA+XB=0 Y=0， YA+YBP2q=0 m A=0， 5YB3X B3.5P q22+M=01 解得：X A=30KN， YA=90KN XB=30KN 7解：取 BC 为研究对象，Q=q4=200KN mc（ ）=0 Q2+R B4cos45=0F RB=141.42KN 取整体为研究对象 m A（ ）=0F mA+P24+P1cos604Q6+R Bcos458 +RBsin454=0 （ 1） X=0， XAP 1cos60

28、R Bcos45=0 （2） Y=0， Q+Y AP 2 P1sin60+RBcos45=0 （3） 由（1）式得 MA=400KN2 （与设向相反） 由（2）式得 XA=150KN 由（3）式得 YA=236.6KN 8解：一）取 OC mo（ ）=0F Nsin45rM=0，N=M/（r sin45） 取 AB m A（ ）=0 RLsin45N2rsin45=0， N= RL/r M= RL2142 二）取 OC X=0 XoNcos45=0，Xo= LR/r Y=0 Yo+Nsin45=0，Yo= LR/r41 取 AB X=0 XA+Ncos45R=0， XA=（1 L/r）R42

29、Y=0 YANsin45=0 ，Y A= RL/r412 9.解：取 AC X=0 4q1Xc=0 mc=0 N A4+q142=0 Y=0 NAYc=0 解得 Xc=4KN； Yc=2KN；N A=2KN 取 BCD m B（ ）=0F ND6q 218Xc 4=0 Xc=Xc Xc=Yc X=0 XcX B=0 Y=0 ND+Ycq 26+YB=0 ND=52/6=8.7KN XB=Xc=4KN 10解：取整体为研究对象，L=5m Q=qL=500KN， sin=3/5，cos=4/5，mA（ ）=0F YB（2+2+1.5）-M- Q5=0 （1）21 X=0, -XA-XB+Qsin=

30、0 （2） Y=0, -YA+YB-Qcos=0 （3） 取 BDC 为研究对象 mc（ ）=0 -M+YB1.5-XB3=0 （4）F 由（1）式得，Y B=245.55kN YB 代入（3）式得 YA=154.55kN YB 代入（4）式得 XB=89.39kN XB 代入（2）式得 XA=210.61kN 11解：对 ACD mc（ ）=0 TR-T（R+CD ）-Y AAC=0F AC=CD T=Q YA=-Q=-100（N ） 对整体 mB（ ）=0 XAAB-Q（AC+CD+R）=0 XA=230N X=0 XB=230N Y=0 YA+YB-Q=0 YB=200N 12解：取 C

31、BA 为研究对象， mA（ ）=0F -Scos452R-Ssin45R+2RQ+2R2q=0 S=122.57kN X=0 -Scos45+XA=0 X A=2（Q+Rq）/3=88.76kN Y=0 YA-Q-2Rq+Scos45=0 YA=（Q+4Rq）/3=163.33kN 13解：一）整体 X=0 XA-qa-Pcos45=0 XA=2qa（N ） Y=0 YA-Psin45=0 YA=qa（N ） mA（ ）=0 MA-M+qa a+Pasin45=0F21 MA=- qa2（Nm）1 二）DCE mc（ ）=0 SDBsin45a+qa a-pcos45a =0F21 SDB=

32、qa()21 14解：取 AB 杆为研究对象 mA（ ）=0 NB2Lcos45-QLcos45=0 NB= QF 21 取整体为研究对象 mE（ ）=0 -XcL+P2L+Q（3L-Lcos45 ） -NB（3L-2Lcos45）=0 Xc=2P+3Q-Qcos45-3NB+2NBcos45=2P+ 3Q21 mD（ ）=0F -YcL+PL+Q（2L-Lcos45 ） -NB（2L-2Lcos45）=0 Yc=P+2Q-Qcos45-Q+Qcos45=P+Q 15解：取 OA， mo=0 -0.2XA+M1=0 XA=1000N 取 AB 杆，F=200 X=0 Ssin30+200-10

33、00=0 S=1600N 取 O1D 杆 mO1=0 O1DScos30-M2=0 M2=207.85（Nm） 16解：一）取 CE mE（ ）=0 F M+Yc2=0， Yc=-1kN- Y=0 YE+YC=0，Y E=1Kn X=XE=0 二）取 ABDE mA（ ）=0F YB4-Q4-YE6-P4=0，Y B=6.5kN 三）取 BDE mD（ ）=0F YB2+XB4-Q2-YE4=0，X B=-0.75kN 17解：取整体为研究对象， mA（ ）=0 -M+YB0.4cos452=0 （1） YB=500/ N2 Y=0 YA+YB=0 （2） YA=-YB=-500/ N X=0

34、 XA+XB=0 （3） XA=-XB X A= -500/ N2 取 DH 杆为研究对象， mI （ ）=0 -M+NE0.2=0 NE=1000NF 取 BC 杆为研究对象， mc（ ）=0 YB0.4cos45+XB0.4cos45-NE0.2=0 XB=250 N2 X=0 XC+XB-NEcos45=0 XC=250 N Y=0 YC+YB-NEsin45=0 18、解：选半圆体为研究对象， 由：X=0 QF m=0 Y=0 NP=0 m A（ ）=0F PasinQ（RR sin）=0 Fm=Nf 由上述方程联立，可求出在临界平衡状态下的 K 为fK34arcsin 19、解：对

35、AB 杆。 m D（ ）=0， NA25Wcos4520=0F NA=2 W/52 mc（ ）=0， W5 +F25 N25 =012121 F=（2 1）W/5 又 FfN f（2 1）/2 =0.6462 20、解：不翻倒时： m A（ ）=0 Q12+P0.4=0 此时 Q=Q1= 0.2KN 不滑动时： X=0 FmaxQ 2=0 Y=0 P+N=0 此时 Q=Q2=Fmax=0.3KN 所以物体保持平衡时：Q=Q 1=0.2KN 21、解：取 AB m B（ ）=0F ABsin45GAB NsinABFmax sin45=021 Fmax=Nf1 N=G/2（1+f 1）=25N

36、取 C Y=0， N1QN=0 N1=225N X=0， PminFmaxF 1 max=0 Pmin=160N 22、解：取 AB，使 处于最小 F=fN 设 AB=L mB（ ）=0 L So A sin2PLcosP Lcos=021 S o A= 5P/sin41 Y=0 N 2PPQ+S O Asin=0 N= 7P+Q4 X=0 F+ S O Asin=0 F=f （7P+4Q ）1 tg=5P/（7Pf+4Qf ） min=a r c tg5P/（4Qf+7Pf ） 第四章 空间力系 一、是非题 1一个力沿任一组坐标轴分解所得的分力的大小和这力在该坐标轴上的投影的大 小相等。 （

37、 ） 2在空间问题中，力对轴的矩是代数量，而对点的矩是矢量。 （ ） 3力对于一点的矩在一轴上投影等于该力对于该轴的矩。 （ ） 4一个空间力系向某点简化后，得主矢 、主矩 o，若 与 o 平行，则此RMR 力系可进一步简化为一合力。 （ ） 5某一力偶系，若其力偶矩矢构成的多边形是封闭的，则该力偶系向一点简化时， 主矢一定等于零，主矩也一定等于零。 （ ） 6某空间力系由两个力构成，此二力既不平行，又不相交，则该力系简化的最后 结果必为力螺旋。 （ ） 7一空间力系，若各力的作用线不是通过固定点 A，就是通过固定点 B，则其独 立的平衡方程只有 5 个。 （ ） 8一个空间力系，若各力作用线

38、平行某一固定平面，则其独立的平衡方程最多有 3 个。 （ ） 9某力系在任意轴上的投影都等于零，则该力系一定是平衡力系。 （ ） 10空间汇交力系在任选的三个投影轴上的投影的代数和分别等于零，则该汇交力 系一定成平衡。 （ ） 二、选择题 1已知一正方体，各边长 a，沿对角线 BH 作 用一个力 ，则该力在 X1 轴上的投影为 F 。 0； F/ ；2 F/ ；6 F/ 。3 2空间力偶矩是 。 代数量； 滑动矢量； 定位矢量； 自由矢量。 3作用在刚体上仅有二力 A、 B，且 A+ B=0，则此刚体 ；FF 作用在刚体上仅有二力偶，其力偶矩矢分别为 A、 B，且 A+ B=0，则此刚体 M

39、。 一定平衡； 一定不平衡； 平衡与否不能判断。 4边长为 a 的立方框架上，沿对角线 AB 作用一力，其 大小为 P；沿 CD 边作用另一力，其大小为 P/3，此力系向 O 点简化的主矩大小为 3 。 Pa；6 Pa；3 Pa/6； Pa/3。 5图示空间平行力系，设力线平行于 OZ 轴，则此 力系的相互独立的平衡方程为 。 mx（ ）=0，my（ ）=0，mz（ ）FFF =0； X=0 ，Y=0 ，和 mx（ ）=0； Z=0，mx（F）=0，和 m Y（ ）=0。 6边长为 2a 的均质正方形簿板，截去四分之一后 悬挂在 A 点，今欲使 BC 边保持水平，则点 A 距右端的 距离 X=

40、 。 a； 3a/2； 5a/2； 5a/6。 三、填空题 1通过 A（3，0，0） ，B（0，4，5）两点（长度单位为米） ，且由 A 指向 B 的力 ，在 z 轴上投影为 ，对 z 轴的矩的大小为 R 。 2已知 F=100N，则其在三个坐标轴上的投影分别为： Fx= ；Fv= ； Fz= 。 3已知力 F 的大小，角度 和 ，以及长方体的边长 a，b，c，则力 F 在轴 z 和 y 上的投影：Fz= ；Fv= ； F 对轴 x 的矩 mx( )= 。 4力 通过 A（3，4、0） ， B（0，4，4）两点（长度 单位为米） ，若 F=100N，则该力在 x 轴上的投影为 ，对 x 轴的矩

41、为 。 5正三棱柱的底面为等腰三角形，已知 OA=OB=a， 在 平面 ABED 内有沿对角线 AE 的一个力 F，图中 =30 ， 则 此力对各坐标轴之矩为： mx（F）= ； mY（F）= 。 mz（F）= 。 6已知力 的大小为 60（N ） ，则力 对 x 轴F 的矩为 ；对 z 轴的矩为 。 四、计算题 1在图示正方体的表面 ABFE 内作用一力偶，其 矩 M=50KNm，转向如图；又沿 GA，BH 作用两力 、 ,R=R=50 KN； =1m。试求该力系向 C 点R2 简化结果。 2一个力系如图示，已知： F1=F2=F3，M=Fa，OA=OD=OE=a ，OB=OC=2a 。试

42、求此力系的简化结果。 3沿长方体的不相交且不平行的棱边作用三个 大小相等的力，问边长 a，b，c 满足什么条件，这力 系才能简化为一个力。 4曲杆 OABCD 的 OB 段与 Y 轴重合，BC 段与 X 轴平行，CD 段与 Z 轴平行，已知： P1=50N，P 2=50N；P 3=100N，P 4=100N，L 1=100mm，L 2=75mm。试求以 B 点为简化中心将此四个力简化成最 简单的形式，并确定其位置。 5在图示转轴中，已知：Q=4KN，r=0.5m，轮 C 与水平轴 AB 垂直，自重均不计。试求平衡时力偶 矩 M 的大小及轴承 A、B 的约束反力。 6匀质杆 AB 重 Q 长 L

43、，AB 两端分别支于光滑的墙面及 水平地板上，位置如图所示，并以二水平索 AC 及 BD 维持其 平衡。 试求（1）墙及地板的反力； （2）两索的拉力。 7图示结构自重不计，已知；力 Q=70KN，=45 0，=60 ，A 、B、C 铰链联接。 试求绳索 AD 的拉力及杆 AB、AC 的内力。 8空间桁架如图，A、B、C 位于水平面内，已知： AB=BC=AC=AA=BB=CC=L，在 A 节点上沿 AC 杆 作用有力 。P 试求各杆的内力。 9图示均质三棱柱 ABCDEF 重 W=100KN，已知： AE=ED，AED=90，在 CDEF 平面内作用有一力偶， 其矩 M=50 KNm，L=2

44、m 。试求：1、2、3 杆的内2 力。 第四章 空间力系参考答案 一、是非题 1、错 2、对 3、错 4、错 5、对 6、对 7、对 8、错 9、错 10、错 二、选择题 1、 2、 3、 4、 5、 6、 三、填空题 1、R/ ；6 R/5 2、Fx=40 N，Fv=30 N，Mz=240 Nm222 3、Fz=Fsin；Fv=F coscos；Mx （ ）=F （bsin +c coscos） 。 F 4、60N；320N.m 5、 mx（F）=0，m Y（ ）= Fa/2；m z（ ）= Fa/4 F6 6、m x（ ）=160 （Ncm） ；m z（ ）=100（N cm） 。 四、计

45、算题 1、解；主矢： = i=0 RF 主矩： c= + （ ， ）MR 又由 Mcx=m（ ， ）cos45=50KNm McY=0 Mcz=Mm（ ， ）sin45=0 c 的大小为 Mc=（M cx2+McY2+Mcz2） 1/2 =50KNm c 方向：M Cos（ c， ）=cos=M cx/Mc=1， =180 i Cos（ c， ）=cos=M cY/Mc=0， =90j Cos（ c， ）=cos=M cZ/Mc=0， =90k 即 c 沿 X 轴负向 2、解：向 O 点简化，主矢 投影R Rx=F 21 RY=F RZ=F =F F +F21ij2j 主矩 o 的投影：M M

46、ox= 3Fa， MoY=0，M oz=0 o= 3Fa2 1i o= 3aF20， 不垂直 oRR 所以简化后的结果为力螺旋。 3、解：向 O 点简化 投影：Rx =P，R Y=P，Rz=P =P +P +Pij 主矩 o 投影：M ox=bPcP，M oY=aP，M oz=0 o=（bPcP） aPij 仅当 o=0 时才合成为力。R （P +P +P ）（bPcP） ap =0ijkij 应有 P（bPcP）=0，PaP=0 ， 所以 b=c，a=0 4、解：向 B 简化 Rx=50N RY=0 RZ=50N R=50 2 R方向： cos= cos=0 cos=2121 主矩 B Mx

47、B=2.5m MYB=mzB=0 MB=2.5Nm 主矩方向 cos=1 cos=0 cos=0 B 不垂直 R MnB=1.76Nm MiB=1.76Nm d=MB/R=0.025m 5、解：m Y=0， MQr=0， M=2KNm Y=0， NAY=0 mx=0， NBz6Q2=0， NBZ=4/3KN mz=0, NBX=0 X=0, NAX=0 Z=0， NAZ+NBzQ=0， NAZ=8/3KN 6、解：Z=0 NB=Q mx=0 NBBDsin30Q BDsin30ScBDtg60=021 Sc=0.144Q m Y=0 N BBDsin60+Q BDsin60+NABDtg60=

48、021 NA=0.039Q Y=0 S Bcos60+Sc=0 SB=0.288Q 7、解：取 A 点 mx=0， T sin60Q cos60=0O D A T= Q=40.4KN31 X=0， TABcos45T ACcos45=0 TAB=TAC Z=0， QT ABsin45sin60 TACsin45sin60=0 TAB=TAC=57.15KN （压） 8、解：取 ABC m A A=0， SCB=0 mc c =0 SBA=0 m A C=0， SB B=0 Y A C=0， P+SACcos45=0， SAC= P （压）2 m A B=0, Sc c=0 Z A A=0，S

49、A AS ACcos45=0， SAA=P 取节点 A， SAB=0 同理 SBC=SAC=0 9、解：取三棱柱， m6=0， Mcos45S 2cos45L=0 S2=25 KN m C D=0，W L+S1L+S2cos45L=0 S1= 75KN （压） Y=0， S3=0 第五章 点的合成运动 一、是非题 1已知直角坐标描述的点的运动方程为 X=f1（t ） ，y=f 2（t） ，z=f 3（t） ，则任一瞬时点 的速度、加速度即可确定。 （ ） 2一动点如果在某瞬时的法向加速度等于零，而其切向加速度不等于零，尚不能决定 该点是作直线运动还是作曲线运动。 （ ） 3由于加速度 永远位于

50、轨迹上动点处的密切面内，故 在副法线上的投影恒等于零。aa （ ） 4在自然坐标系中，如果速度 =常数，则加速度 =0。 （ ） 5在刚体运动过程中，若其上有一条直线始终平行于它的初始位置，这种刚体的运动 就是平动。 （ ） 6刚体平动时，若刚体上任一点的运动已知，则其它各点的运动随之确定。 （ ） 7若刚体内各点均作圆周运动，则此刚体的运动必是定轴转动。 （ ） 8定轴转动刚体上点的速度可以用矢积表示为 = ，其中 是刚体的角速度矢vwr 量， 是从定轴上任一点引出的矢径。 （ ）r 9不论牵连运动的何种运动，点的速度合成定理 a= e+ r 皆成立。 （ v ） 10在点的合成运动中，动点

51、的绝对加速度总是等于牵连加速度与相对加速度的矢量 和。 （ ） 11当牵连运动为平动时，相对加速度等于相对速度对时间的一阶导数。 （ ） 12用合成运动的方法分析点的运动时，若牵连角速度 e0，相对速度 r0，则 一定有不为零的科氏加速度。 （ ） 二、选择题 1、已知某点的运动方程为 S=a+bt2（S 以米计,t 以秒计，a、b 为常数） ，则点的轨迹 。 是直线； 是曲线； 不能确定。 2、一动点作平面曲线运动，若其速率不变，则其速度矢量与加速度矢量 。 平行； 垂直； 夹角随时 间变化。 3、杆 OA 绕固定轴 O 转动，某瞬时杆端 A 点的加速度 分 别如图（a） 、 （ b） 、

52、（c）所示。则该瞬时 的角速度 为零， 的角加速度为零。 图（a）系统；图（b）系统；图（c）系统。 4、长 L 的直杆 OA，以角速度 绕 O 轴转动，杆的 A 端 铰接一个半径为 r 的圆盘，圆盘相对于直杆以角速度 r，绕 A 轴转动。今以圆盘边缘上的一点 M 为动点，OA 为动坐标，当 AM 垂直 OA 时，点 M 的相对速度为 。 r=L r，方向沿 AM； r=r（ r ） ，方向垂直 AM，指向左下方； r=r（L 2+r2） 1/2 r，方向垂直 OM，指向右下方； r=r r，方向垂直 AM，指向在左下方。 5、直角三角形板 ABC，一边长 L，以匀角速度 绕 B 轴转动，点

53、M 以 S=Lt 的规律自 A 向 C 运动，当 t=1 秒时， 点 M 的相对加速度的大小 r= ；牵连加速度的 大小 e = 。方向均需在图中画出。 L 2； 0； L 2；3 2 L 2。 6、圆盘以匀角速度 0 绕 O 轴转动，其上一动 点 M 相对于圆盘以匀速 在直槽内运动。若以圆盘u 为动系，则当 M 运动到 A、 B、C 各点时，动点的牵 连加速度的大小 。 相等； 不相等； 处于 A，B 位置时相等。 三、填空题 1、点在运动过程中，在下列条件下，各作何种运动？ a =0，a n=0（答）： ； a 0，a n=0（答）： ； a =0，a n 0（答）： ； a 0，a n0

54、（答）： ； 2、杆 O1 B 以匀角速 绕 O1 轴转动，通过套筒 A 带动杆 O2A 绕 O2 轴转动，若 O1O2=O2A=L， =t ，则用自然坐标表示（以 O1 为原 点，顺时针转向为正向）的套筒 A 的运动方程为 s= 。 3、图示平面机构中，刚性板 AMB 与杆 O1 A、O 2 B 铰接， 若 O1 A=O2 B， O1O2=AB，在图示瞬时，O 1A 杆角速度为 ，角 加速度为 ，则 M 点的速度大小为 ；M 点的加速度 大小为 。 （方向均应在图中表示） 。 4、已知图示平行四边形 O1 AB O2 机构的 O1 A 杆以匀角速度 绕 O1 轴转动，则 D 的速度为 ，加速度为 。 （二者方向要在图上画出） 。 5、双直角曲杆可绕 O 轴转动，图示瞬时 A 点的加速度 aA=30cm/s2，方向如图。