工程力学自测及其答案

02159 工程力学 一 第 1 页 共 6 页 全国 2001 年 10 月高等教育自学考试 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 1 光滑面对物体的约束反力 作用在接触点处 其方向沿接触面的公法线 A 指向受力物体 为压力 B 指向受力物体 为拉力 C 背离受力物体 为拉力 D 背离受力物体 为压力 2 图示三铰拱架中 若将作用于构件 AC 上的力偶 M 平移至构件 BC 上 则 A B C 三处 的约束反力 A 只有 C 处的不改变 B 只有 C 处的改变 C 都不变 D 都改变 3 牵连运动是指 A 动系相对于静系的运动 B 牵连点相对于动系的运动 C 静系相对于动系的运动 D 牵连点相对于静系的运动 4 汽车以匀速率 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 FA FB FC 则 A FA FB FC B FA FB FC C FA FBFC 5 一物重 P 用细绳 BA CA 悬挂如图所示 且角 60 若将 BA 绳突然剪断 则该瞬 时 CA 绳的张力为 A 0 B 0 5P C P D 2P 6 塑性材料的伸长率 A 1 B 2 C 5 D 10 7 两根材料和长度均相同的圆轴 第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 A 1 4 B 1 8 C 1 16 D 1 32 8 某轴材料为低碳钢 工作时发生弯扭组合变形 对其进行强度计算时 宜采用 A 第一或第二强度理论 B 第二或第三强度理论 C 第一或第四强度理论 D 第三或第四强度理论 9 用钢丝绳吊重物时 在下列工况中 钢丝绳受到静应力的工况是 A 以匀加速度起吊重物 B 以匀速提升重物 C 以匀加速度制动 D 突然制动 10 构件在对称循环交变应力作用下的许用应力等于 A 构件的持久极限 B 材料的持久极限 C 构件的持久极限与疲劳安全系数之比 D 材料的持久极限与疲劳安全系数之比 02159 工程力学 一 第 2 页 共 6 页 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 11 图示棘轮机构 若不计棘爪 AB 的重量 则当系统平 衡时 棘爪 A 处铰链支座的约束反力的作用线应沿 12 若一个力的大小与该力在某一轴上的投影相等 则这 个力与轴的关系是 13 将图中力向 B 点平移 其附加力偶矩的大小为 F 14 速度投影定理是说刚体运动时 其上任意两点的速度 在这两点连线上的投影都 15 平行于某固定平面作平面运动的刚体 其上任一与该 固定平面垂直的直线都在作 16 在齿轮传动中 若主动轮 和从动轮 的转速分别为 n1和 n2 则该两齿轮的传动比公式可用其转速表示 为 i12 17 动点的加速度是描述点的 大小和方向随 时间而变化的物理量 18 在国际单位制 SI 中 长度 和时间的单 位是基本单位 19 一质量为 m 的质点 以速度沿半径为 r 的圆周作匀 v 速运动 则其惯性力的大小为 20 一根刚度系数为 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 21 机械或结构物都由 组成 当它们传递运动或承受载荷时 都受到力的作用 22 一薄壁细长圆管 长为 内径为 d 壁厚为 t 弹性模量为 E 泊松比为 当受轴向l 拉力 F 作用时 测得圆周方向的线应变为 则内径改变量 d 23 挤压实用计算假定在挤压面积 Ajy上挤压应力的分布是 的 24 某圆轴传递功率为 100kW 转速为 100 转 分 其外力偶矩 M0 N m 25 梁的变形大小与梁的刚度成 比 26 超静定梁的未知力数目大于独立的 数目 27 单元体中 主平面上的正应力称为 28 图示单元体中 y 设 E 已知 29 外力作用线平行于直杆轴线但不通过杆件横截面形心 则杆产生 变形 30 构件刚度减小时 其承受冲击的能力 三 简答题 本大题共 2 小题 每小题 5 分 共 10 分 31 试述平面任意力系的简化方法 及其一般情况下的简化结果 32 杆件的几何特征是什么 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 33 求图示简支梁的支座反力 梁重忽略不计 34 如图所示平面机构 半径为 r 的半圆形凸轮以速度在固定水平面上向右滑动 长为 r u 的直杆 OA 可绕 O 轴转动 试求图示瞬时 OA 杆的角速度 02159 工程力学 一 第 3 页 共 6 页 35 在图示平面机构中 三角形板 ABC 分别与杆 OA 和 BD 铰接 机构由杆 OA 带动 已知 OD r 3cm OA 2r OD 水平 当杆 OA 铅垂时 AB 平行于 OD 角 杆 OA3 30 的角速度 2rad s 求该瞬时三角形板 ABC 的角速度 1 36 图示矩形截面硬铝试件厚度 a 2mm 宽度 b 20mm 实验段长度 70mm 在轴向拉力l F 6kN 的作用下 测得实验段伸长 0 15mm 板宽缩短 b 0 014mm 试计算硬铝的l 弹性模量 E 和泊松比 37 试计算图示悬臂梁截面 C 的剪力和弯矩 38 矩形截面外伸梁如图所示 试求截面 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 39 质量为 20kg 的物块 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 0 4 如果钢丝绳 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 02159 工程力学 一 第 4 页 共 6 页 40 刚性梁 AB 以两端铰接的杆 CD 支撑 设 CD 杆材 料的 E 200GPa p 100 截面为正方形 边长 a 20mm 规定的稳定安全系数 nw 2 求外力 F 的许 可值 全国 2001 年 10 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 单项选择题 本大题共 10 小题 每小题 2 分 共 20 分 1 A 2 D 3 A 4 B 5 B 6 C 7 C 8 D 9 B 10 C 二 填空题 本大题共 20 小题 每小题 1 分 共 20 分 11 AB 两点的连线 12 力作用线与轴平行 13 Fd 14 相等 15 平动 16 n n 1 2 17 速度 18 质量 19 mv2 r 20 21 22 k 2 21 构件 22 d 23 均匀 24 9549 25 反 26 平衡方程 27 全应力 28 E 29 偏心拉伸 或偏心压缩 30 增大 三 简答题 本大题共 2 小题 每小题 5 分 共 10 分 31 应用力线平移定理 将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 32 杆件 轴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 33 受力如图 MFaq aaqa AB 02 3 2 20 2 Fqa FFFqa Fqa FF B yBAy Ay xAx 7 4 00 3 4 00 02159 工程力学 一 第 5 页 共 6 页 34 动点一杆 OA 的端点 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 vvv aer 作出速度合成平行四边形如右图所示 所以 由图知 vv ra v vu u a e 230 3 3 3cos 故 OA 杆的角速度 逆时针 v rr u a 3 3 35 三角形板 ABC 作平面运动 以 A 点为基点 分析 B 点速度 有 vvv BABA 速度合成平行四边形如右图所示 所以 vv tg BAA 30 23 32 1 3 12 cm s 故三角形板 ABC 的角速度 1 v AB BA 12 2 4 23 rrtg 1 07 rad s 逆时针 36 1 E Fl lA Fl lab 61070 015220 71070 3 42 N mmGPa 2 b b l l 001470 20015 0327 37 FQ B 1 2 q M B 1 22 1 8 22 gg 38 1 截面 B 弯矩 MB 1m11 kN 2 截面抗弯系数 WZ bh2 6 12000mm3 2060 6 2 3 B B Z M W max 02159 工程力学 一 第 6 页 共 6 页 1 10 12000 833 6 MPa 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 v0 初瞬时系统的动能 T1 0 末瞬时系统的动能 T2 1 2 2 mv 作用力的功之和 4FR 4F1 4mgW12 sin60 4 21604042098604209860 cos sin 444 24 由动能定理 T2 T1 W12 得 v 6 66ms s 4