工程力学（一）02159

第 1 页 全国 2001 年 10 月自学考试 工程力学 (一 )试题 课程代码： 02159 第一部分 选择题 (共 20 分 ) 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选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内 。 用在接触点处，其方向沿接触面的公法线 ( ) 压力 拉力 拉力 压力 将作用于构件 的力偶 M 平移至构件 ，则 A、 B、 C 三处的约束反力 ( ) 处的不改变 处的改变 ) v 在不平的道路上行驶，如图所示。当通过 A、 B、 C 三个位置时，汽车对路面的压力分别为 B、 ( ) B=B，用细绳 挂如图所示，且角 =60。若将 突然剪断，则该瞬时 的张力为 ( ) P ( ) 一根的直径是第二根的两倍，若受相同扭矩的作用，则两根轴的扭转角之比为( ) 4 8 16 32 作时发生弯扭组合变形，对其进行强度计算时，宜采用 ( ) 或第四强度理论 下列工况中，钢丝绳受到静应力的工况是 ( ) ) 第二部分 非选择题 (共 80 分 ) 二、填空题 (本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分 )不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。 不计棘爪 重量，则当系统平衡时，棘爪 A 处铰链支第 2 页 座的约束反力的作用线应沿 _。 这个力与轴的关系是_。 F 向 B 点平移，其附加力偶矩的大小为 _。 上任意两点的速度在这两点连线上的投影都 _。 上任一与该固定平面垂直的直线都在作 _。 主动轮和从动轮的转速分别为 该两齿轮的传动比公式可用其转速表示为 _。 _大小和方向随时间而变化的物理量。 ，长度、 _和时间的单位是基本单位。 m 的质点，以速度 v 沿半径为 r 的圆周作匀速运动，则其惯性力的大小为 _。 k 的弹簧其一端固定，另一端连接一质点 A，初始时弹簧的压缩量为 1，结束时的伸长量为 2，此过程中弹簧对质点 A 所作的功为 _。 _组成，当它们传递运动或承受载荷时，都受到力的作用。 为 l 、内径为 d、壁厚为 t，弹性模量为 E，泊松比为，当受轴向拉力 F 作用时，测得圆周方向的线应变为 ，则内径改变量 d=_。 _的。 00速为 100 转 /分，其外力偶矩 _N m。 _比。 _数目。 平面上的正应力称为 _。 y=_。 (设 E、已知 ) 杆产生 _变形。 承受冲击的能力 _。 三、简答题 (本大题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分 ) 其一般情况下的简化结果。 有哪四种基本变形 ? 四、计算题 (本大题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分 ) (梁重忽略不计 ) 径为 r 的半圆形凸轮以速度 u 在固定水平面上向右滑动，长为 r 的直杆 绕 O 轴转动。试求图示瞬时 的角速度。 第 3 页 角形板 别与杆 接，机构由杆 动。已知 OD=r=3 3 r,杆 垂时， 行于 =30 ，杆 角速度 =2s，求该瞬时三角形板 角速度 1。 a=2度 b=20验段长度 l =70轴向拉力 F=6作用下，测得实验段伸长 l =宽缩短 b=计算硬铝的弹性模量 E 和泊松比。 的剪力和弯矩。 求截面 B 的最大正应力。 五、综合题 (本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分 ) 0物块 A，放在与水平面成 60角的斜面上，被一动滑轮向上牵引如图所示 。已知平行于斜面向上的拉力 F=160N，物块与斜面间的动摩擦系数 =果钢丝绳和滑轮的重量及滑轮轴处的摩擦忽略不计。求物块 A 由静止开始沿斜面向上滑行 4m 时的速度。 B 以两端铰接的杆 撑，设 材料的 E=200 p=100,截面为正方形，边长 a=20定的稳定安全系数 ,求外力 F 的许可值。 全国 2001 年 10 月自考 工程力学 (一 )答案 课程代码： 02159 一、单项选择题 (本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分 ) 第 4 页 、填空题 (本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分 ) 点的连线 16. r 212) 21. 构件 d 或偏心压缩 ) 三、简答题 (本大题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分 ) 力系中所有的力分别向所选择的简化中心平移，得到两个平面基本力系：即平面汇交力系和平面力偶系。该平面汇交力系可合成为一个合力，称为原力系的主矢；该平面力偶系可合成为一个合力偶，其力偶矩称为原力系的主矩。 向尺寸远大于横向尺寸。四种基本变形： (1)拉伸和压缩； (2)剪切； (3)扭转； (4)弯曲 四、计 算题 (本大题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分 ) M F a q a a 0 2 32 2 02, F F 340 0,34动点一杆 端点 A 动系一固连于凸轮 静系一固连于固定水平面 根据速度合成定理 v v va e r 作出速度合成平行四边形如右图所示。 所以，由图知： v vr a v v u ua e 2 30 3 33c o s 故 的角速度 vr r 3 （逆时针） 35三角形板 平面运动。 以 A 点为基点，分析 B 点速度，有 v v 速度合成平行四边形如右图所示。 所以， v v 30 = 2 3 3 2 13 =12（ cm/s） 第 5 页 故三角形板 角速度 1 = 122 42 3r r t g =s)（逆时针） 36（ 1） E= ll a b = 6 10 700 15 2 20 7 10 703 4 2 . /N P a（ 2） b bl l/= 0 014 7020 0 15 0 327. . . 37 B） =- 12qM（ B） =- 12 2 182 2g g( ) 38 (1)截面 B 弯矩 1 =1m (2)截面抗弯系数 20 6062 =120003)B = 1 1012000 83 36 . M P a 五、综合题（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分） 39分析物块，设其速度为 瞬时系统的动能： 末瞬时系统的动能： 2 2 =4 =4 2 160 4 0 4 20 9 8 60 4 20 9 8 60. . c o s . s i n =动能定理 v=s i= 1242= 36a=的柔度 06 105773.=104P,临界力 22 第 6 页 = 2 9 3 42200 10 112 20 100 6 ( )( . )= 图）得 稳定性条件 lj w 1 6 2. F Fn 73 11 6 2 22 8. . . 浙江省 2002 年 1 月高等教育自学考试 工程力学 (一 )试题 课程代码： 02159 一、填空题 (每空 1 分，共 16 分 ) _或作 _运动的状态。 _。该力系中各力构成的力多边形 _。 00N，放在不光滑的平面上，摩擦系数 f=左侧有一推力 150N，物块有向右滑动的趋势。 _,所以此物 块处于静止状态，而其F=_。 上各点的 _相同，每一瞬时，各点具有_的速度和加速度。 质量为 m，长为 L，曲柄 量不计，且 2B=R， ，当 =60时， 绕 转动，角速度为常量，则该瞬时 应加的惯性力大小为 _，方向为 _ 。 程上一般把 _作为塑性材料的极限应力；对于脆性材料 ，则把 _作为极限应力。 平面上的正应力称为 _。 内的动应力只与材料的密度和 _有关，而与 _无关。 二、单项选择题 (在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题3 分，共 18 分 ) B 受载荷如图所示，现分别用 、 B 处的约束反力，则它们的关系为 ( )。 B 和 B 叠放在水平面上，已知物块 A 重 块 块 A、 B 间的摩擦系数 块 B 与地面间的摩擦系数 动 B 物块所需要的最小力为 ( )。 651337激振力频率等于系统的固有频率时，振幅 B 趋近于 ( )。 )。 字型， Z 轴通过横截面的形心，弯矩图如图所示，则有 ( )。 第 7 页 ，最大压应力位于截面 D ，最大压应力位于截面 C D 面上任一点处于 ( )应力状态。 三、简答题 (每小题 4 分，共 16 分 ) 瞬时平动的特征是什么 ? 质点恰好转过一周时，其重力的功为零，对吗 ?为什么 ? 四、计算题 (共 50 分 ) 1. 三铰拱刚架如图所示，受一力偶作用，其矩 M=50m， 不计自重，试求 A、 B 处的约束反力。 (8 分 ) 2. 杆 A 端沿水平线以等速度 v 运动，运动时杆恒与一半圆周相切，半圆周的半径为 R，如图所示。如杆与水平线间夹角为，试以角表示杆的角速度。 (8 分 ) 3. 重为 P 的物块 A 沿光滑斜面下滑，并通过一绕过光滑滑轮的绳索带动重为 运动，如图所示。斜面与水平夹角为，滑轮和绳索质量不计，且绳索不可伸长，求物块 B 的加速度 a (10 分 ) 4. 如图所示为二杆桁架， 1 杆为钢杆，许用应力 1=160截面面积 杆为木杆，其许用压应 力 2=7截面面积 00果载荷 P=40校核结构强度。 (8 分 ) (8 分 ) 5. 求图示应力状态的主应力和最大剪应力。 (8 分 ) 第 8 页 浙江省 2002 年 1 月高等教育自学考试 工程力学 (一 )试题参考答案 课程代码： 02159 一、填空题 (每空 1 分，共 16 分 ) 匀速直线 自行封闭 150N 相同 过质心 C 平行 向向下 s 抗拉和抗压强度 b 主应力 v 横截面面积 A 二、单项选择题 (每小题 3 分，共 18 分 ) 、简答题 (每小题 4 分，共 16 分 ) 平面图形的转动角速度等于零 (如有两点的速度 v ，而该两 点的连线 垂直于速度矢时 )而该瞬时图形上的速度分布规律与刚体平动时速度分布规律相同，称平面图形在该瞬时作瞬时平动。 瞬时平动的特征是： 平面图形在该瞬时的角速度为零； 平面图形在该瞬时的各点的速度相同； 平面图形在该瞬时的各点的加速度不相同。 因为重力的功等于质点的质量与其始末位置的高度差的乘积，当高度差为零时，重力的功为零。 上的外力作用在梁的纵向对称平面内时，梁的轴线将在平面内弯成一条曲线，这种弯曲称之平面弯曲。 4.(1)工作应力水平较低； (2)无明显塑性变形； (3)断面上明显分为光滑区和粗糙区。 四、计算题 (共 50 分 ) 为二力杆受力图如 (a)所示。 再画整体受力图，如 (b)图所示。 m=0 B= 04 22= 方向如图所示。 A 点作为基点， 则 C 点的速度有 v v 由图中几何关系，可解得 又 C 第 9 页 = 块 A、 B 均作平动，设物块 B 移动 S 时的速度为 v，系统的动能为 A+12 122 2pg v Qg v 系统外力作功之和 S 由动能定理，得 P Qg v S 2 2 s i n 2 ( P Q 对上式两边求导，并注意 a ,=v 得 a= ( P Q 两杆均为二力杆，取结点 A 为研究对象， 受力图如图所示。 y=0, =80 x=0,+ 1= 1 杆： 1= 13280 106 10=133滑轮可视为匀质圆盘，其质量为 m，半径为 r。系统由静止开始运动，假设不计绳子的质量和轴承 O 处的摩擦，绳子与滑轮之间无相对滑动，试求当物块 A 下降了高度 h 时的加速度，以及该瞬时 绳子的拉力。 40传动轴如图所示，已知轮 A 上皮带拉力为铅垂方向，轮 B 上皮带拉力为水平方向。皮带轮 A、 B 直径均为 500的直径 d=66用应力 160计轮和轴的自重，试作轴的扭矩图与弯矩图，并根据第三强度理论校核圆轴的强度。 第 17 页 工程力学（一）试题答案 2003 年 10 月 第 18 页 第 19 页 第 20 页 第 21 页 全国 2005 年 10 月高等教育自学考试 工程力学 (一 )试题 课程代码： 02159 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。 ) 组成的系统 计自重的杆 A 端与地面光滑铰接， B 端放置在倾角为 30的光滑斜面上，受主动力偶 M 的作用，则杆 确的受力图为 ( ) 果法向加速度的大小越变越大，则点的速度的大小 ( ) 小无法确定 A、 B 两点的速度 大小均不为零，方向如图所示，则在以下所给出的速度分布情况中，正确的是图 ( ) 量为 m、长度为 l 的均质细直杆 端与地面光滑铰接，另一端用绳 持在水平平衡位置。若将绳 然剪断，则该瞬时，杆 角速度和角加速度分别为 ( ) 0, =0 0, 0 0, =0 0, 0 第 22 页 是 ( ) ) A. e B. p C. s D. b 压应力不得超过材料的 ( ) 应力 ) 料、轴长 长、抗扭刚度 料、截面尺寸 长、截面尺寸 r 等于 ( ) 、填空题 (本大题 共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分 ) 以合成为一个合力，该合力的大小和方向由力的 _法则确定。 面任意力系向作用面内任一点 O 简化，可得一个力和一个力偶，这个力等于原力系的_，其作用线通过简化中心 O；这个力偶的力偶矩，等于原力系对简化中心 O 的主矩。 D、 E 为铰链，若不计各构件自重和各接触处摩擦，则属于二力构件的是杆 _。 体风或其延 伸部分有一条直线始终保持固定不动，则该刚体必作 _。 A 端以速度 v=10 cm/s 沿水平直线运动， B 端与杆 接，已知 B=B 运动至铅垂位置时，其角速度大小为 _s. _部分的运动规律与基点的选取有关。 第 23 页 对底板的压力 _体重。 r，质量为 m，当圆 盘绕其边缘上的 O 点在水平面内以角速度作定轴转动时，其动能为_。 用在质点上的主动力、约束反力和虚加的惯性力在形式上组成_力系。 _联时，其等效弹簧刚度等于两个弹簧刚度之和。 _。 定切应力在剪切面上是 _分布的。 的正负号规定与对 _的规定相同。 x 的一阶导数等于 _方程。 截面上最大切应力发生在 _上。 _。 应力最大的面与切应力最大的面夹角为 _。 形截面梁横截面中性轴上各点处于 _向应力状态。 形时，除轴心外，各点处的三个主应力 1， 2， 3 中，等于零的主应力是 _。 l、截面惯性半径 i 及 _有关。 三、简答题 (本大题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分 ) 31.(1)简述分析点的合成运动时，选取动点与动系的基本原则。 (2)在图示机构中，半径为 R 的半圆盘凸轮沿水平地面向右运动，从而推动顶杆 垂铅垂导槽运动。试给出一种动点、动系与静系的选法， 并说明相应的绝对运动、相对运动和牵连运动。 适用欧拉公式与直线经验公式计算的各为哪一种压杆 ? 四、计算题 (本大题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分 ) 水平， B=2a. 刚架受已知铅垂力 1F 和水平力 2F 作用，已知 计刚架自重， 试求固定端 A 的约束反力。 第 24 页 B 的长度为 l，位于铅垂平面内，其两端分别沿铅垂墙面和水平地面运动，到达图示位置时，已知 A 端的速度为 夹角 =60，试求此瞬时 B 端的速度大小 B 杆的角速度 质细直杆 水平细绳 持在铅垂位置。已知 长度为 l，质量为 m，l，台车向右运动的加速度为 a. 若不计铰链 A 处摩擦，试用动静法求绳 张力。 l=1m，正方形横截面边长 a=10料弹性模量 E=210松比 =今测得拉杆 表面任一点 K 的横向应变 =10试求直杆的总伸长量。 画出该梁的弯矩图。 第 25 页 知 x= y=求外法线与 x 轴成顺时针 60夹角的斜截面上的正应力与切应力。 五、综合题 (本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分 ) m、长度为 l=3r 的均质杆 质量也为 m、半径为 r 的均质细圆环固连在一起，当角 =0时系统无初速释放，若不计固定铰支座 O 处摩擦，试求系统运动至 =30时杆的角速度大小。 端固定，其许用应力 =50长 l=1m，直到 d=120B 端固连一圆轮，其直径 D=1m，轮缘上作用铅垂切向力 F= 第 26 页 2005 年 10 月自考工程力学（一）答案 第 27 页 第 28 页 第 29 页 全国 2010 年 10 月自学考试 工程力学 (一 )试题 课程代码： 02159 一、单项选择题 (本大题共量 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。 F 和 2F 都作用于同一点，其合力 合F = 1F + 2F ，则各力大小之间的关系为 ( ) 合 =2 合 =2 合 F 合 合 F 合 作用有一力偶矩为 M 的力偶，则支座 A 处的约束力 水平线所夹的锐角 为 ( ) 的物块在与水平线成 30 角的推力 P 的作用下静止于铅垂墙面上，已知力 P 的大小也为 W，物块与墙面间的静摩擦因数为23，则墙面对物块的摩擦力 大小为 ( ) 沿其轨迹的运动方程为 s=b+中 b、 c 为常量，则 ( ) 的轨迹必为直线 的轨迹必为曲线 必作匀速运动 的加速度必等于零 ) e s b 的伸长量 ( ) 第 30 页 抗拉刚度成正比 抗拉刚度成反比 其载荷、约束、截面形状、尺寸及其长度均相同，则其 ( ) 力不同 力相同 截面上最大切应力发生在 ( ) 向平行于剪力 向垂直于剪力 向平行于剪力 向垂直于剪力 C 段 位移 变形 有位移 无位移 次应力循环而不发生疲劳破坏的 ( ) 二、填空题 (本大题共 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。 端作用一与水平线成 60 夹角的力 F ，弯杆的几何尺寸如图所示， 则力 F 对 O 点的矩 F )=_。 长度 为 1m， O 端为光滑固定铰链支座， B 端放置于倾角为 30 的光滑斜面上。在弯杆上作用一力偶，其力偶矩的大小为 M=100N m，弯杆的自重不计，则支座 O 处约束力的大小为 _N. 沿图示长方体对角线 用，则该力在 z 轴上的投影为 _。 轴 O 作定轴转动，某瞬时弯杆上 B 点的加速度大小为 aB=a，方向沿 ，则该瞬时弯杆的角加速度大小为 _。 知 C=l， B=2l，曲柄 匀角速度 绕轴 图示 第 31 页 位置时， A、 C 三点位于同一铅垂直线上，则此时点 C 的速度大小为 _。 k 的弹簧一端固定，另一端与质量为 m 的小球相连，且与倾角为 的光滑斜面平行。若取小球的静平衡位置为坐标轴 x 的原点，则小球在该斜面上运动的微分方程为 _。 B 的长度为 l=2r，一端可绕水平固定轴 A 转动， 另一端焊接一质量为 m、半径为 r 的匀质薄圆环，且圆心 C 在 延长线上