2025年国家开放大学（电大）《工程力学》期末考试备考题库及答案解析

2025年国家开放大学（电大）《工程力学》期末考试备考题库及答案解析所属院校：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.在静力学中，力矩的国际单位是（）A.牛顿B.帕斯卡C.牛顿·米D.焦耳答案：C解析：力矩是力与力臂的乘积，其国际单位是牛顿·米。牛顿是力的单位，帕斯卡是压强的单位，焦耳是功或能量的单位。2.平面汇交力系平衡的必要和充分条件是（）A.合力为零B.合力矩为零C.力系中各力大小相等D.力系中各力方向相同答案：A解析：根据平面汇交力系的平衡条件，该力系合外力为零时，物体保持平衡状态。合力矩为零是力矩平衡的条件，但不是平面汇交力系平衡的必要条件。3.在材料力学中，描述材料变形程度的物理量是（）A.应力B.应变C.弹性模量D.泊松比答案：B解析：应变是指材料在受力后变形的程度，用单位长度的变形量表示。应力是单位面积上的内力，弹性模量描述材料抵抗弹性变形的能力，泊松比描述材料横向变形与纵向变形的关系。4.梁弯曲时，横截面上产生的正应力分布规律是（）A.线性分布B.指数分布C.双曲分布D.抛物线分布答案：D解析：根据梁弯曲理论，梁弯曲时横截面上的正应力沿截面高度呈抛物线分布，在梁的中性轴处为零，在上下边缘处达到最大值。5.简支梁在跨中受集中力作用时，最大挠度发生在（）A.支座处B.跨中C.1/4跨处D.3/4跨处答案：B解析：简支梁在跨中受集中力作用时，最大挠度发生在力的作用点，即跨中位置。支座处挠度为零，1/4跨处和3/4跨处的挠度小于跨中挠度。6.在扭转问题中，圆轴表面处的剪应力方向与扭矩方向（）A.相同B.相反C.垂直D.平行答案：C解析：根据扭转理论，圆轴表面处的剪应力方向与扭矩方向垂直。扭矩是使轴旋转的力偶，其作用效果在轴表面表现为垂直于轴表面的剪应力。7.压杆稳定性问题中，临界载荷是指（）A.使压杆产生屈服的载荷B.使压杆产生最大应力的载荷C.使压杆失稳的载荷D.使压杆断裂的载荷答案：C解析：压杆稳定性问题中的临界载荷是指使压杆从直线平衡状态转变为弯曲平衡状态的载荷，即压杆开始失稳的载荷。8.在振动问题中，阻尼的作用是（）A.增大系统的固有频率B.增加系统的最大振幅C.减小系统的振动能量D.改变系统的相位差答案：C解析：阻尼是指系统振动能量耗散的现象，阻尼的存在会减小系统的振动能量，使振动逐渐衰减。9.梁的挠曲线方程表示了（）A.梁的转角B.梁的位移C.梁的应力D.梁的应变答案：B解析：梁的挠曲线方程描述了梁沿长度方向的竖向位移随位置变化的规律，反映了梁的变形情况。10.在材料力学实验中，测定材料弹性模量通常采用（）A.拉伸试验B.压缩试验C.弯曲试验D.疲劳试验答案：A解析：测定材料弹性模量通常采用拉伸试验，通过测量拉伸过程中应力与应变的关系，确定材料的弹性模量。压缩试验、弯曲试验和疲劳试验主要用于测定材料的其他力学性能。11.力矩是描述力使物体产生什么作用的物理量（）A.移动B.旋转C.变形D.压缩答案：B解析：力矩是力对物体作用点产生的旋转效应的度量，它使物体绕着某一轴心转动。力是产生移动的原因，力矩是产生旋转的原因，应力引起变形，压缩是应力的一种形式。12.刚体是指（）A.变形能忽略不计的物体B.体积很小的物体C.质量很小的物体D.密度很大的物体答案：A解析：在力学分析中，刚体被定义为在任何外力作用下都不会发生形状或大小变化的理想化物体，即其变形能忽略不计。刚体主要用于简化力学模型，便于分析物体的运动和受力情况。13.质点是指（）A.体积很小但质量很大的物体B.体积和质量都很大的物体C.体积和质量都极小的物体D.体积和质量都忽略不计的物体答案：C解析：质点是指在研究物体运动时，其大小和形状可以忽略不计，只考虑其质量的点。质点是一个理想化的模型，用于简化力学问题的分析。14.力的平行四边形法则适用于（）A.所有类型的力系B.只适用于平面汇交力系C.只适用于空间汇交力系D.只适用于共线力系答案：A解析：力的平行四边形法则描述了两个共点力的合力可以通过构建一个平行四边形来确定，合力的大小和方向由平行四边形的对角线表示。该法则适用于所有类型的力系，包括平面汇交力系、空间汇交力系和共线力系。15.力的三角形法则实际上是力的平行四边形法则的（）A.变形B.特殊情况C.扩展D.逆过程答案：B解析：力的三角形法则是通过将两个力的矢量首尾相连形成三角形，然后从第一个力的起点指向第二个力的终点来表示合力。这是力的平行四边形法则在只涉及两个力的情况下的一种简化形式，因此可以说是其特殊情况。16.等效替代在力学分析中的作用是（）A.忽略复杂的细节B.简化复杂的力学模型C.增加计算难度D.忽略重要的受力情况答案：B解析：等效替代是指用一个简单力学模型或力系来代替复杂的力学模型或力系，而不会改变其对外界的作用效果。这种方法可以大大简化力学分析的过程，使问题变得更容易解决。17.静定结构是指（）A.内部力可以完全确定的结构B.外部力可以完全确定的结构C.不会发生失稳的结构D.变形很小的结构答案：A解析：静定结构是指在外力作用下，其内部反力和应力可以仅通过静力平衡方程就能完全确定的结构。这种结构的未知量数目与独立平衡方程数目相等。18.超静定结构是指（）A.内部力无法确定的结构B.外部力无法确定的结构C.内部力或应力数大于独立平衡方程数的结构D.变形很大的结构答案：C解析：超静定结构是指在外力作用下，其内部反力和应力数大于独立平衡方程数的结构。这意味着仅通过静力平衡方程无法完全确定所有的内力或应力，还需要考虑变形协调条件和材料的本构关系。19.应力是（）A.物体内部单位面积上的内力B.物体表面单位面积上的外力C.物体单位体积内的质量D.物体单位长度上的位移答案：A解析：应力是指物体内部单位面积上所承受的内力。它是描述材料受力情况的物理量，用于衡量材料内部各部分之间相互作用的强度。20.应变是（）A.物体内部单位长度上的位移B.物体表面单位长度上的变形C.物体单位体积内的变形D.物体单位面积上的应力答案：A解析：应变是指物体在受力后发生变形的程度，具体来说，是指物体内部单位长度上的位移。它是描述材料变形程度的物理量，用于衡量材料在受力后的形变情况。二、多选题1.力矩的计算公式正确的是（）A.M=FdB.M=F/dC.M=F×LD.M=FcosθdE.M=Fsinθd答案：ADE解析：力矩（M）是力（F）与力臂（d）的乘积，即M=Fd。力臂是指从力的作用线到转动轴的垂直距离。选项A正确表达了力矩的基本计算公式。当力与力臂不垂直时，需要考虑力矩的分量，即M=Fd(sinθ)，其中θ是力与力臂之间的夹角。因此，选项E也正确表达了这种情况下的力矩计算。选项B错误，因为力矩不是力除以力臂。选项C中的L通常代表力臂，但公式写法不规范。选项D只考虑了力矩的一个分量，没有给出完整的公式。2.静力学平衡方程在平面问题中包含（）A.ΣFx=0B.ΣFy=0C.ΣM=0D.ΣFz=0E.ΣMa=0答案：ABC解析：在平面静力学问题中，物体处于平衡状态时，必须满足力的平衡和力矩的平衡。力的平衡包括沿平面内两个互相垂直的方向（通常为x轴和y轴）的力之和分别为零，即ΣFx=0和ΣFy=0。力矩平衡是指物体对平面内任一点的力矩之和为零，即ΣM=0。选项D和E涉及空间问题或加速度，不适用于平面静力学平衡方程。3.材料力学中，描述材料特性的指标有（）A.强度B.刚度C.韧性D.塑性E.硬度答案：ABCDE解析：材料力学中，描述材料特性的指标包括多个方面。强度是指材料抵抗破坏的能力，刚度是指材料抵抗变形的能力，韧性是指材料在断裂前吸收能量的能力，塑性是指材料在受力变形后仍能保持变形的能力，硬度是指材料抵抗局部变形的能力。这些指标共同表征了材料的力学性能。4.梁弯曲时，横截面上的内力可能包括（）A.轴力B.剪力C.弯矩D.扭矩E.密度答案：ABC解析：梁弯曲时，横截面上通常会产生三种内力：轴力（沿截面法线方向的力，使梁伸长或缩短）、剪力（沿截面切线方向的力，使截面上下部分相对滑动）和弯矩（使截面绕某点转动的力矩）。扭矩主要在扭转问题中出现，密度是材料的基本属性，不是梁弯曲时的内力。因此，横截面上可能出现的内力是轴力、剪力和弯矩。5.压杆稳定性的影响因素有（）A.压杆的长度B.压杆的截面形状C.压杆的材料性质D.压杆的支承条件E.压杆的温度答案：ABCD解析：压杆稳定性是指压杆在轴向压力作用下保持其原有直线形态的能力。影响压杆稳定性的因素包括压杆的长度（长度越长，越容易失稳）、压杆的截面形状（截面的惯性矩越大，抗失稳能力越强）、压杆的材料性质（弹性模量越大，抗失稳能力越强）、压杆的支承条件（支承越牢固，抗失稳能力越强）。温度会影响材料的性质，进而间接影响压杆稳定性，但通常不是主要直接因素。6.简单支座形式包括（）A.简支支座B.固定支座C.滑动支座D.自由支座E.半固定支座答案：ACD解析：简单支座是力学分析中常用的理想化支座形式。简支支座（或称铰支座）限制梁的一个方向的运动，允许另一个方向的运动，并可以承受反力。滑动支座（或称滚动支座）允许梁沿某个方向滑动，通常用于桥梁等结构，可以承受垂直于滑动方向的力和力矩。自由支座允许梁自由运动，不提供任何约束和反力。固定支座和半固定支座属于复杂支座，提供了较多的约束。7.力系平衡的必要条件是（）A.合力为零B.合力矩为零C.力系中各力大小相等D.力系中各力方向相反E.力系中各力作用线汇交答案：AB解析：根据静力学基本原理，一个物体要保持平衡状态，必须满足两个必要条件：一是作用在物体上所有力的矢量和为零，即合力为零；二是作用在物体上所有力对任一点的力矩的矢量和为零，即合力矩为零。这两个条件分别保证了物体不发生平动和转动。选项C和D描述的是特定力系（如平衡力）的特点，而非一般力系平衡的必要条件。选项E描述的是汇交力系的特征，但并非所有平衡力系都是汇交力系。8.应力的分类可以依据（）A.方向B.状态C.变形形式D.大小E.作用面答案：ABE解析：应力可以根据不同的标准进行分类。依据应力的方向，可以分为正应力（垂直于作用面的应力）和剪应力（平行于作用面的应力）。依据应力的状态，可以分为单向应力、二向应力和三向应力。依据变形形式，可以与拉伸、压缩、剪切等变形相对应。依据作用面，可以分为拉应力、压应力、剪应力等。分类通常依据方向、状态和作用面。9.在材料力学实验中，常用于测定材料弹性模量的方法有（）A.拉伸实验B.压缩实验C.弯曲实验D.疲劳实验E.冲击实验答案：ABC解析：测定材料弹性模量（杨氏模量）主要是测量材料在弹性变形阶段应力与应变的关系。拉伸实验、压缩实验和弯曲实验都可以使材料产生弹性变形，并通过测量力与变形量来确定弹性模量。疲劳实验研究材料在循环载荷下的性能，冲击实验研究材料的韧性，这两个实验通常不直接用于测定弹性模量。10.梁的挠曲线方程的求解方法包括（）A.积分法B.微分法C.数值法D.图解法E.实验法答案：ABC解析：梁的挠曲线方程描述了梁变形后的形状，其求解是材料力学和结构力学的重要内容。常用的求解方法包括积分法（通过积分弯矩方程得到转角方程，再积分转角方程得到挠度方程）、微分法和数值法（如有限元法）。图解法和实验法可以作为辅助手段或用于近似估算，但不是求解挠曲线方程的主要精确方法。11.力矩的矢量性质表现为（）A.具有大小和方向B.遵循平行四边形法则合成C.与作用力成正比D.作用点位置相关E.遵循矢量加法法则答案：ABE解析：力矩是一个矢量量，具有大小和方向。其方向垂直于力和力臂构成的平面，并符合右手定则。力矩遵循矢量加法法则，即多个力矩可以合成为一个合力矩。力矩的大小与作用力的大小和力臂成正比，但力矩本身是一个矢量，描述的是旋转效应的方向和大小。力矩的作用点位置会影响其产生的效果，但力矩矢量本身不直接包含作用点信息，而是描述绕作用点的旋转效应。12.静力学中，刚体平动的特征是（）A.刚体上任意两点的连线始终保持平行B.刚体上各点的轨迹形状相同C.刚体上各点的速度相同D.刚体上各点的加速度相同E.刚体不发生转动答案：ABCD解析：刚体平动是指刚体运动时，其上任意两点的连线始终保持平行。这是刚体平动的核心特征。由于连线平行且长度不变，刚体上各点移动的轨迹形状必然相同。由于各点移动的距离和方向完全相同，因此各点的速度和加速度也必然相同。刚体平动时，虽然整体移动，但可以同时伴随转动，但题目描述的是刚体平动的特征，平动本身不改变刚体上各点间相对位置，不涉及转动。选项E是刚体平动的必然结果之一，即刚体不发生转动。13.材料力学性能中，塑性变形是指（）A.材料在应力作用下发生的永久变形B.材料在应力超过弹性极限后发生的变形C.材料在卸载后不能恢复原状的变形D.材料在应力作用下发生的弹性变形E.材料断裂前能承受的最大变形能力答案：ABC解析：塑性变形是指材料在应力作用下发生的永久变形，即在卸载后不能完全恢复到原始形状的变形。这种变形通常发生在应力超过材料的弹性极限之后。塑性变形是材料的一种重要力学性能，反映了材料在受力后发生形变并保持该形变状态的能力。弹性变形是可恢复的变形，选项D错误。选项E描述的是材料的延展性或塑性，而不是塑性变形本身。14.梁弯曲时，中性轴的位置取决于（）A.梁的材料性质B.梁的截面形状C.梁的支承条件D.梁上的载荷分布E.梁的长度答案：BD解析：梁弯曲时，中性轴是横截面上既不受拉应力也不受压应力的点构成的连续曲线。中性轴的位置与梁上的载荷分布和梁的截面形状有关。对于简单载荷作用下的特定截面梁（如简支梁受均布载荷），中性轴通常通过截面形心。但对于更复杂的载荷或截面，中性轴的位置会随之改变。梁的材料性质（弹性模量）影响应力的分布，但不直接决定中性轴的位置。梁的支承条件和长度影响梁的整体变形和弯矩分布，但中性轴本身的位置主要由载荷和截面几何特性决定。15.压杆失稳是指（）A.压杆在轴向压力作用下发生弯曲变形B.压杆材料发生屈服C.压杆截面上的应力超过强度极限D.压杆在轴向压力作用下突然发生大的变形E.压杆发生断裂答案：AD解析：压杆失稳是指细长压杆在轴向压力作用下，其原有的直线平衡状态突然被破坏，发生显著的弯曲变形，无法维持原有的直线形态。这种失稳现象通常发生在压力达到临界失稳载荷时。选项B和C描述的是强度破坏，而不是失稳破坏。失稳是几何形态的突然改变，而强度破坏是材料或截面的承载能力达到极限。选项E描述的是断裂，通常是强度破坏的结果。选项A和D准确描述了压杆失稳的核心特征。16.静定结构的特征是（）A.结构的反力数等于未知量数B.结构的内力可以仅通过静力平衡方程确定C.结构的几何构造是几何不变的D.结构的约束是多余的E.结构的变形是微小的答案：ABC解析：静定结构是指结构在外力作用下，其所有未知反力或内力都可以仅通过静力平衡方程（ΣFx=0,ΣFy=0,ΣM=0）独立求解的结构。这要求结构约束的数量和布置方式满足静定条件，通常对应于几何不变且无多余约束的体系。选项A是静定结构的数学表述，选项B是其核心特征，选项C是静定结构通常具备的几何属性。选项D描述的是超静定结构的特点。选项E描述的是结构变形的一般情况，并非静定结构的本质特征。17.应力状态描述的是（）A.构件内某一点受力情况B.构件表面的应力分布C.构件整体的内力D.构件的变形形式E.构件的材料性质答案：A解析：应力状态是指构件内部某一点处各个方向上应力的集合，用来描述该点承受的应力情况。它通常用该点在三个正交方向上的正应力和剪应力来表示。应力状态关注的是点内的受力情况，而不是构件表面、整体内力、变形形式或材料性质。18.功的原理在力学中的应用体现为（）A.系统的动能变化等于外力所做的功B.系统的势能变化等于重力或弹力所做的功C.系统的总机械能守恒（忽略非保守力）D.虚功原理用于求解平衡问题E.力矩做功等于力乘以力臂答案：ABCD解析：功的原理是力学中的一个基本概念，它有多种应用形式。动能定理表明，系统动能的变化等于作用在系统上所有外力所做的功之和。势能定理表明，系统势能的变化等于作用在系统上所有重力或弹力所做的功的负值。机械能守恒定律指出，在只有保守力做功的系统中，系统的总机械能（动能与势能之和）保持不变。虚功原理是求解静力学平衡问题的一种重要方法，它基于虚位移和虚功的概念。力矩做功是力矩与角位移的乘积，是力矩作用的另一种表述方式，也是功的一种形式。因此，这些选项都体现了功的原理在力学中的不同应用方面。19.材料力学实验中，测定材料弹性模量通常需要（）A.加载设备B.测量变形的仪器C.控制加载速度D.记录数据E.材料样品答案：ABCDE解析：测定材料弹性模量需要进行材料力学实验。实验至少需要以下要素：首先，需要材料样品（E）。其次，需要加载设备（A）对样品施加轴向拉力或压力。同时，需要测量样品在加载过程中产生的变形，这通常使用引伸计等仪器（B）进行。为了获得准确的弹性模量，加载过程需要控制加载速度（C），通常在弹性范围内缓慢加载。最后，需要记录加载过程中的力和相应的变形数据（D），以便进行计算分析。20.梁的支座形式对梁的内力分布有重要影响，以下说法正确的有（）A.简支支座限制梁的一端转动，允许另一端移动B.固定支座限制梁的两端移动和转动C.滑动支座允许梁沿某个方向移动，通常不提供该方向的力反力D.外伸梁的支座形式决定了其自由端的位置E.支座形式影响梁的最大弯矩和剪力值答案：ABCE解析：梁的支座形式决定了支座处对梁的约束程度，从而显著影响梁的变形和内力分布。简支支座（A）通常提供一个竖向反力，并允许梁端转动，有时也称为铰支座，严格意义上限制转动、允许竖向移动和水平移动。固定支座（B）提供水平和竖向反力，并限制梁端的转动，使梁端保持不动。滑动支座（C）允许梁沿某个方向（通常是水平方向）移动，通常只提供垂直于滑动方向的约束力（如竖向反力）。外伸梁的支座形式（D）确实决定了其自由端的位置，但这只是几何位置，支座形式本身不决定自由端。支座形式通过改变梁的边界条件，直接影响梁的弯矩图和剪力图的形状，进而影响梁的最大弯矩和剪力值（E）。三、判断题1.力矩是标量，只有大小没有方向。（）答案：错误解析：力矩是矢量，具有大小和方向。力矩的方向垂直于力和力臂构成的平面，并遵循右手定则。力矩的大小由力的大小和力臂决定。2.平面汇交力系平衡的必要条件是合力为零。（）答案：正确解析：根据静力学原理，平面汇交力系平衡的必要条件是作用在物体上所有力的矢量和为零，即合力为零。这是物体保持平衡的基本要求。3.应变是描述材料变形程度的物理量，是无量纲的。（）答案：正确解析：应变是指材料在受力后变形的程度，通常用单位长度的变形量来表示。由于应变是相对变形量，因此它是一个无量纲的量，没有单位。4.材料的弹性模量越大，其刚度越大，越容易变形。（）答案：错误解析：材料的弹性模量（杨氏模量）是描述材料抵抗弹性变形能力的物理量。弹性模量越大，表示材料越不容易变形，即刚度越大。5.梁弯曲时，中性轴上的正应力等于零。（）答案：正确解析：梁弯曲时，横截面上存在正应力和剪应力。中性轴是横截面上正应力等于零的连续曲线，位于上下边缘应力最大值的中间位置。6.压杆失稳是指压杆在轴向压力作用下发生屈服。（）答案：错误解析：压杆失稳是指细长压杆在轴向压力作用下，其原有的直线平衡状态突然被破坏，发生显著的弯曲变形，无法维持原有的直线形态。屈服是指材料达到屈服极限，发生塑性变形。7.静定结构是指结构反力数等于独立平衡方程数的结构。（）答案：正确解析：静定结构是指结构在外力作用下，其所有未知反力或内力都可以仅通过静力平衡方程独立求解的结构。这要求结构约束的数量和布置方式满足静定条件，即未知量数目等于独立平衡方程数目。8.剪应力是垂直于作用面的应力。（）答案：错误解析：剪应力是平行于作用面的应力，它使截面上下部分发生相对滑动。垂直于作用面的应力是正应力。9.