工程力学一试卷及答案详解

.工程力学一试卷及答案详解第一局部选择题一、单项选择题本大题共10小题，每题2分，共20分在每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、多项选择或未选均无分。1为作用于刚体上的平面汇交力系，其力系关系如下图，由此可知2一平面任意力系向O点简化后，得到如下图的一个力一个矩为MO的力偶，那么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，如下图，力与水平线成300夹角，物块与墙面之间的静摩擦因数那么作用在物块上的摩擦力大小等于A. lOkN B. 15kNC. 20kN D. 20 kN4动点A作曲线运动，某瞬时A点所在处的曲率半径为，速度大小为，那么此时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大于等于还是小于A1% B3%C5% D10%6直径和长度一样而材料不同的圆轴，在一样扭矩作用下，它们的A最大切应力一样，而扭转角不同 B最大切应力一样，扭转角也一样C最大切应力不同，而扭转角一样 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 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、剩余应力 B剩余应力、尺寸大小、外表加工质量C外形、剩余应力、外表加工质量 D外形、尺寸大小、外表加工质量第二局部非选择题二、填空题"本大题共15小题，每题2分，共30分请在每题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。11.力的大小F= 10kN，如果将该力沿图示斜坐标系的x、y轴分解，那么在y方向上分力的大小为_。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.如下图作定轴转动的刚体上某点A的速度、加速度均不等于零，那么该刚体角速度大小增大时，角的取值X围为_。题14图15.在图示摆式运输机构中，摆杆O1A=O2B=10cm，O1O2=AB，当O1A与O1O2成=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，那么该瞬时杆O1A的角加速度大小为=_。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，那么该瞬时杆AB的动能T=_。题16图题，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，那么关于摆角p的运动微分方程为_。18.杆件根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一样数目的补充方程，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.连接件剪力Fs和剪切面面积A，那么该连接件的剪切强度条件_ 。21.实验说明，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根本量是挠度和_。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，每题6分，共30分26.如下图直角刚杆ABCD上的集中力，均布载荷集度q=2kN/m，力偶矩M=4kNmCD =3m。不计刚杆的莺量和各处摩擦试求A、B处的约束反力。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，那么关于摆角的运动微分方程为_。18.杆件根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一样数目的补充方程，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.连接件剪力Fs和剪切面面积A，那么该连接件的剪切强度条件_ 。21.实验说明，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根本量是挠度和_。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，每题6分，共30分26.如下图直角刚杆ABCD上的集中力，均布载荷集度q=2kN/m，力偶矩M=4kN·mCD=3m。不计刚杆的莺量和各处摩擦试求A、B处的约束反力。27.如下图，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，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，假设不计轴承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.变截面直杆如下图，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，每题10分，共20分31.如下图的两根水平梁AB和BC由铰链B连接，A为固定端约束，D为滚动支座。作 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，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=160MPa，l=200mm，Wz= 9000mm3，试按第三强度理论校核轴的强度。2021年下工程力学一试卷答案详解一、1C 解析利用平面汇交力系几何法求合力求得。2D 解析利用平面任意力系简化结果分析求解。3A 解析利用滑动摩擦时的平衡问题求解。4B 解析利用点作曲线运动时，加速度公式求解。5C 解析】利用工程上区分塑性材料和脆性材料的标准求得。6A 解析】利用圆轴扭转时最大切应力公式和扭转角公式求得。7B 解析l利用公式矗=爱求得。8D 解析利用矩形截面的惯性矩公式求得。9A 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. lOkN 12. 力偶矩13. 3 140°90°.1516. (1/6)ml221718. 剪切19 几何关系或协调条件 20 =Fs/A21 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。受力如下图1分，列写平衡方程。Fx=0,FBx+ Fsin45°=0,FBx=4kN(I分)MB=0,M+q×2×lFA×4+Fsin45°×3+Fcos45°×2=0,FA=7kN(2分)Fy=0，FA+Fcos45°FByq ×2 =0,.FBy=7kN(2分)27取圆盘为研究对象。受力与运动分析如下图。1分动力学方程Ma= mrw2= FOx1分maC= mr= mgFOy1分JO=(1/2)mr2+mr2=mgr1分解得：角加速度=2g/3r1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/EA11分=(48×103×2)/(200×109×400×10-6)m=1.2×10-3m (1分)BC段伸长lBC=FNBCl1/EA21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=2.4×10-31分答28图29(1)作剪力图2分|F|max=M0/l1分(2)作弯矩图2分|M|max=M01分答29图30.临界压力四、31(1)先取BC梁为研究对象。受力如下图。1分答31(a)图(2)再取整体为研究对象。受力如下图。2分答31(b)图Fx=0,FAxFcos60°=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. v