第5卷 静力学基础 山东省（春季高考）《汽车机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

山东省（春季高考）考纲百套卷 第5卷 静力学基础 单元过关卷《汽车机械基础》车辆维修类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 关于平面汇交力系平衡条件的说法，正确的是（ ） A. 各力的合力等于零且物体保持平衡 B. 各力的力矩代数和等于零且物体保持平衡 C. 各力大小相等且物体一定保持平衡 D. 各力作用线相互平行且物体一定保持平衡 2. 关于力矩的说法，正确的是（ ） A. 力矩的大小只与力的大小有关 B. 力使物体绕矩心顺时针转动为正 C. 力的作用线经过矩心时，力矩为零 D. 力矩的单位是N 3. 关于二力杆，下列说法正确的是（ ） A. 必须受三个力作用 B. 两力方向可以任意 C. 两力必沿两作用点连线 D. 必须为弯曲形状 4. 在平面力系中，刚体处于平衡状态的必要和充分条件是（ ） A. 所有力的矢量和为零 B. 所有力对任一点的矩和为零 C. ΣFx = 0 且 ΣFy = 0 D. ΣFx = 0，ΣFy = 0，且 ΣM = 0（对任意点） 5. 一物体在水平面内受到三个共点力作用而处于静止状态，若其中两个力的合力为 300 N，则第三个力应为（ ） A. 大小为 300 N，方向与合力相同 B. 大小为 300 N，方向与合力相反 C. 大小为 150 N，方向与合力相反 D. 大小为 600 N，方向与合力相同 6. 工程实践中，许多力学问题可以简化为平面任意力系问题，是因为（ ） A. 力系中各力都在同一平面 B. 力系中各力作用线都汇交于一点 C. 力系中各力作用线都平行 D. 力系具有平面对称性 7. 关于平面力偶系的平衡，下列说法正确的是（ ） A. 合力为零则平面力偶系平衡 B. 只要有一个力偶矩为零，平面力偶系就平衡 C. 平面力偶系平衡时，力偶系中各力偶矩代数和为零 D. 平面力偶系不能用平衡方程求解 8. 关于平面任意力系向一点简化的说法，正确的是（ ） A. 主矢的大小和方向与简化中心选取位置有关 B. 主矩的值与简化中心的位置无关 C. 简化结果是一个力和一个力偶 D. 只能向力系中的某一个力的作用点简化 9. 当力与坐标轴垂直时，力在该轴上的投影（ ） A. 等于力本身的大小 B. 为零 C. 大于力本身的大小 D. 小于力本身的大小 10. 如图，力的平行四边形公理描述了（ ） A. 两个力平衡的条件 B. 作用与反作用的关系 C. 两个力的合成方法 D. 力系的等效变换 11. 根据力的平移定理，作用在刚体上的力F平移至刚体的任一点时，必须附加一个力偶，其力偶矩（ ） A. 等于原力对新作用点的矩 B. 大于原力对新作用点的矩 C. 小于原力对新作用点的矩 D. 与原力对新作用点的矩无关 12. 力的平移定理表明，将力平移后（ ） A. 力的作用效果不变 B. 力的作用效果改变 C. 会产生一个附加力 D. 只适用于变形体 13. 关于平面平行力系的说法，正确的是（ ） A. 各力的作用线在同一平面内且相互平行 B. 各力的作用线在同一平面内且汇交于一点 C. 各力的作用线不在同一平面内且相互平行 D. 各力的作用线在同一平面内且彼此垂直 14. 关于力矩，下列说法正确的是（ ） A. 力矩的单位是N B. 力臂是矩心到力的作用点的距离 C. 力为零时，力矩一定为零 D. 力的作用线通过矩心时，力矩不为零 15. 关于力的三角形法则，下列说法正确的是（ ） A. 合力矢量与分力矢量的作图先后次序有关 B. 力三角形表示了各力的作用位置 C. 力的三角形法则只能用于两个力的合成 D. 力的三角形法则是平行四边形公理的简化 16. 下列关于力偶的说法中，错误的是（ ） A. 力偶是由两个大小相等、方向相反、作用线平行但不在一条直线上的力组成 B. 力偶可以与一个力平衡 C. 力偶对物体的转动效应用力偶矩来度量 D. 力偶矩相同的力偶是等效力偶 17. 平面汇交力系的平衡方程能解决的未知量个数（ ） A. 不超过两个 B. 不超过三个 C. 不超过四个 D. 没有限制 18. 固定铰链约束对物体的主要作用是（ ） A. 提供两个方向（水平和垂直）的力约束，但不限制转动 B. 提供力矩约束 C. 只提供单一方向约束 D. 完全不提供约束力 19. 光滑铰链约束的约束反力方向（ ） A. 可以预先确定 B. 总是沿接触面公法线方向 C. 通常用过销中心的两个正交分力表示 D. 沿柔索背离物体 20. 扳手拧紧汽车轮毂螺母时，增大螺母转动效果的合理措施是（ ） A. 在允许范围内增大扳手的有效长度 B. 在允许范围内减小扳手的有效长度 C. 保持力臂不变并减小施力方向与扳手夹角 D. 保持施力大小不变并使作用线通过螺母中心 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 力是物体间的相互作用，作用结果只能使物体的运动状态发生变化。（ ） 22. 作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，且作用于同一物体上。（ ） 23. 二力杆的自重可以忽略时，其受力必为压力或拉力。（ ） 24. 平面力偶系合成的合力一定为零。（ ） 25. 滚动摩擦力偶矩的大小始终不变。（ ） 26. 作用在刚体上的两个力大小相等、方向相反且作用线重合时，刚体一定处于平衡状态。（ ） 27. 作用力与反作用力是一对等值、反向、共线的平衡力。（ ） 28. 力偶可以与一个力平衡。（ ） 29. 约束反力的大小可以根据约束的类型来决定。（ ） 30. 简支梁是梁的一端为固定端支座，另一端为自由端的梁。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述平面刚体处于静力平衡状态时应满足的条件。 32. 简述力的平移定理内容。 33. 简述如何利用自锁条件解决工程问题。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 汽车维修时，维修人员用两个支承架支承一根质量折算为 600 N 的后桥总成。两个支承点相距 1.20 m，总成重力的作用线距左侧支承点 0.40 m，且支承架与总成接触可靠。设左、右支承架的竖直支承力分别为 RA 和 RB。 （1）根据静力平衡条件，计算两个支承架的支承力。 （2）若左侧支承架的额定承载力为 350 N，判断该支承方案是否安全，并说明依据。 （3）若将重力作用线调整到两支承点的中间位置，计算调整后两个支承架的支承力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）考纲百套卷 第5卷 静力学基础 单元过关卷《汽车机械基础》车辆维修类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 关于平面汇交力系平衡条件的说法，正确的是（ ） A. 各力的合力等于零且物体保持平衡 B. 各力的力矩代数和等于零且物体保持平衡 C. 各力大小相等且物体一定保持平衡 D. 各力作用线相互平行且物体一定保持平衡 【答案】A 【解析】平面汇交力系中，各力作用线相交于同一点，物体平衡的必要条件是各力的合力等于零。仅满足力矩和为零、力大小相等或作用线平行，均不能单独保证该力系平衡。 2. 关于力矩的说法，正确的是（ ） A. 力矩的大小只与力的大小有关 B. 力使物体绕矩心顺时针转动为正 C. 力的作用线经过矩心时，力矩为零 D. 力矩的单位是N 【答案】C 【解析】力矩的大小不仅与力的大小有关，还与力臂有关，A错误；一般规定力使物体绕矩心逆时针转动为正，顺时针转动为负，B错误；当力的作用线经过矩心时，力臂d=0，根据力矩表达MO（F）=±Fd，此时力矩为零，C正确；力矩的单位是N·m，D错误。 3. 关于二力杆，下列说法正确的是（ ） A. 必须受三个力作用 B. 两力方向可以任意 C. 两力必沿两作用点连线 D. 必须为弯曲形状 【答案】C 【解析】二力杆的两力大小相等、方向相反，且作用线共线。 4. 在平面力系中，刚体处于平衡状态的必要和充分条件是（ ） A. 所有力的矢量和为零 B. 所有力对任一点的矩和为零 C. ΣFx = 0 且 ΣFy = 0 D. ΣFx = 0，ΣFy = 0，且 ΣM = 0（对任意点） 【答案】D 【解析】平面一般力系中，刚体平衡时必须同时满足力系在两个坐标轴方向的合力均为零，以及力系对任意点的合力矩为零，即ΣFx = 0，ΣFy = 0，且ΣM = 0。仅合力为零时，力系仍可能形成力偶而使刚体转动；仅合力矩为零也不能保证刚体不发生平动。因此选D。 5. 一物体在水平面内受到三个共点力作用而处于静止状态，若其中两个力的合力为 300 N，则第三个力应为（ ） A. 大小为 300 N，方向与合力相同 B. 大小为 300 N，方向与合力相反 C. 大小为 150 N，方向与合力相反 D. 大小为 600 N，方向与合力相同 【答案】B 【解析】物体处于静止状态时，所受合力必须为零。因此第三个力应与前两个力的合力大小相等、方向相反，即大小为 300 N。 6. 工程实践中，许多力学问题可以简化为平面任意力系问题，是因为（ ） A. 力系中各力都在同一平面 B. 力系中各力作用线都汇交于一点 C. 力系中各力作用线都平行 D. 力系具有平面对称性 【答案】D 【解析】力系中各力都在同一平面，但不满足既不完全汇交于点，相互间也不全部平行的条件时，不一定是平面任意力系，A错误；力系中各力作用线都汇交于一点是平面汇交力系，B错误；力系中各力作用线都平行是平面平行力系，C错误；工程中很多力学问题具有平面对称性，可简化为平面任意力系问题，D正确。 7. 关于平面力偶系的平衡，下列说法正确的是（ ） A. 合力为零则平面力偶系平衡 B. 只要有一个力偶矩为零，平面力偶系就平衡 C. 平面力偶系平衡时，力偶系中各力偶矩代数和为零 D. 平面力偶系不能用平衡方程求解 【答案】C 【解析】平面力偶系合成结果是力偶，其平衡条件是合力偶矩为零，即力偶系中各力偶矩代数和为零，并非合力为零，A错误，C正确；一个力偶矩为零不能决定整个平面力偶系平衡，B错误；可根据平衡方程=0求解平面力偶系平衡问题，D错误。 8. 关于平面任意力系向一点简化的说法，正确的是（ ） A. 主矢的大小和方向与简化中心选取位置有关 B. 主矩的值与简化中心的位置无关 C. 简化结果是一个力和一个力偶 D. 只能向力系中的某一个力的作用点简化 【答案】C 【解析】平面任意力系简化所得主矢的大小和方向与简化中心的选取位置无关，A错误；主矩的值与简化中心的位置有关，B错误；平面任意力系向任一点简化，一般结果为作用在简化中心的一个力（主矢）和一个力偶（主矩），C正确；可以向平面内任意一点简化，并非只能向力系中的某一个力的作用点简化，D错误。 9. 当力与坐标轴垂直时，力在该轴上的投影（ ） A. 等于力本身的大小 B. 为零 C. 大于力本身的大小 D. 小于力本身的大小 【答案】B 【解析】当力与坐标轴垂直时，过力两端向坐标轴引垂线，垂足重合，投影线段长度为0，所以力在该轴上的投影为零，选B。 10. 如图，力的平行四边形公理描述了（ ） A. 两个力平衡的条件 B. 作用与反作用的关系 C. 两个力的合成方法 D. 力系的等效变换 【答案】C 【解析】力的平行四边形公理说明：作用在物体同一点上的两个力可以用以这两个力为邻边所作平行四边形的对角线来表示其合力。该公理描述的是两个共点力的合成方法，因此选C。 11. 根据力的平移定理，作用在刚体上的力F平移至刚体的任一点时，必须附加一个力偶，其力偶矩（ ） A. 等于原力对新作用点的矩 B. 大于原力对新作用点的矩 C. 小于原力对新作用点的矩 D. 与原力对新作用点的矩无关 【答案】A 【解析】由力的平移定理可知，作用在刚体上的力F平移至刚体的任一点时，必须附加一个力偶，其力偶矩等于原力对新作用点的矩，A正确。 12. 力的平移定理表明，将力平移后（ ） A. 力的作用效果不变 B. 力的作用效果改变 C. 会产生一个附加力 D. 只适用于变形体 【答案】A 【解析】根据力的平移定理，在刚体上平移力时，加上一对平衡力不影响原力对刚体的作用效果，且会产生一个附加力偶，并非附加力，A正确，B、C错误；力的平移定理适用于刚体，D错误。 13. 关于平面平行力系的说法，正确的是（ ） A. 各力的作用线在同一平面内且相互平行 B. 各力的作用线在同一平面内且汇交于一点 C. 各力的作用线不在同一平面内且相互平行 D. 各力的作用线在同一平面内且彼此垂直 【答案】A 【解析】平面平行力系是指各力的作用线位于同一平面内，并且相互平行的力系。作用线汇交于一点属于平面汇交力系，作用线不共面则不属于平面力系。 14. 关于力矩，下列说法正确的是（ ） A. 力矩的单位是N B. 力臂是矩心到力的作用点的距离 C. 力为零时，力矩一定为零 D. 力的作用线通过矩心时，力矩不为零 【答案】C 【解析】力矩单位是N·m，A错误；力臂是矩心到力作用线的垂直距离，B错误；根据力矩定义，力等于零或者力臂等于零（力的作用线通过矩心）时，力矩为零，C正确，D错误。 15. 关于力的三角形法则，下列说法正确的是（ ） A. 合力矢量与分力矢量的作图先后次序有关 B. 力三角形表示了各力的作用位置 C. 力的三角形法则只能用于两个力的合成 D. 力的三角形法则是平行四边形公理的简化 【答案】D 【解析】力的三角形法则是平行四边形公理的简化，合力矢量与分力矢量的作图先后次序无关，力三角形只表示各力的矢量，不表示其作用位置，力的三角形法则也可用于多个力合成（多个力时连续应用），所以D正确。 16. 下列关于力偶的说法中，错误的是（ ） A. 力偶是由两个大小相等、方向相反、作用线平行但不在一条直线上的力组成 B. 力偶可以与一个力平衡 C. 力偶对物体的转动效应用力偶矩来度量 D. 力偶矩相同的力偶是等效力偶 【答案】B 【解析】力偶的定义是作用在一物体上大小相等、方向相反、作用线平行但不在一条直线上的两个力，A正确；力偶没有合力，不能与一个力平衡，只能用力偶来平衡，B错误；力偶对物体的转动效应由力偶矩来度量，C正确；在同一平面内，力偶矩相同的力偶是等效力偶，D正确。 17. 平面汇交力系的平衡方程能解决的未知量个数（ ） A. 不超过两个 B. 不超过三个 C. 不超过四个 D. 没有限制 【答案】A 【解析】平面汇交力系有两个独立的平衡方程，因此只能解决未知量不超过两个的力系平衡问题，A 正确。 18. 固定铰链约束对物体的主要作用是（ ） A. 提供两个方向（水平和垂直）的力约束，但不限制转动 B. 提供力矩约束 C. 只提供单一方向约束 D. 完全不提供约束力 【答案】A 【解析】固定铰链支座在平面内限制物体沿水平和竖直方向的移动，因此通常产生两个相互垂直的约束反力分量。铰链允许物体绕铰点转动，不能提供约束力矩。因此选A。 19. 光滑铰链约束的约束反力方向（ ） A. 可以预先确定 B. 总是沿接触面公法线方向 C. 通常用过销中心的两个正交分力表示 D. 沿柔索背离物体 【答案】C 【解析】光滑铰链约束的约束反力方向不能预先确定，A错误；沿接触面公法线方向是光滑接触面约束反力特点，B错误；沿柔索背离物体是柔索约束反力方向，D错误；光滑铰链约束反力通常用过销中心的两个正交分力表示，C正确。 20. 扳手拧紧汽车轮毂螺母时，增大螺母转动效果的合理措施是（ ） A. 在允许范围内增大扳手的有效长度 B. 在允许范围内减小扳手的有效长度 C. 保持力臂不变并减小施力方向与扳手夹角 D. 保持施力大小不变并使作用线通过螺母中心 【答案】A 【解析】力矩大小等于力与力臂的乘积，在施力大小和方向合理的条件下，增大扳手有效长度可以增大力臂，从而增大螺母所受力矩。作用线通过转动中心时力臂为零，不能产生有效转动力矩。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 力是物体间的相互作用，作用结果只能使物体的运动状态发生变化。（ ） 【答案】错误 【解析】力是物体间的相互作用，力的作用效果既可以改变物体的运动状态，也可以使物体发生形状或尺寸的改变，即产生变形。题干中“只能使物体的运动状态发生变化”表述片面，因此该说法错误。 22. 作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，且作用于同一物体上。（ ） 【答案】错误 【解析】作用力与反作用力大小相等、方向相反并且共线，但它们分别作用在两个相互作用的不同物体上。由于不作用于同一物体，不能相互平衡。因此该说法错误。 23. 二力杆的自重可以忽略时，其受力必为压力或拉力。（ ） 【答案】正确 【解析】二力杆在忽略自重且只受两个外力作用时，为保持平衡，这两个力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上。其内力沿杆轴线作用，表现为拉力或压力。因此该说法正确。 24. 平面力偶系合成的合力一定为零。（ ） 【答案】正确 【解析】力偶由两个大小相等、方向相反且不共线的平行力组成，其合力为零，只保留力偶矩。平面力偶系中各力偶的合力均为零，合成后仍无合力，其合力偶矩等于各力偶矩的代数和。因此该说法正确。 25. 滚动摩擦力偶矩的大小始终不变。（ ） 【答案】错误 【解析】滚动摩擦以阻碍滚动趋势的摩擦力偶矩表示，其大小与法向压力、接触条件和滚动摩擦系数等有关。当这些条件变化时，滚动摩擦力偶矩也会变化，并非始终不变。因此该说法错误。 26. 作用在刚体上的两个力大小相等、方向相反且作用线重合时，刚体一定处于平衡状态。（ ） 【答案】正确 【解析】两个力大小相等、方向相反且作用线重合时，合力为零且合力矩为零，因此刚体处于平衡状态。若两力作用线不重合，则会形成力偶，不能使刚体保持平衡。 27. 作用力与反作用力是一对等值、反向、共线的平衡力。（ ） 【答案】错误 【解析】作用力与反作用力确实等值、反向、共线，但分别作用于两个不同物体上。平衡力必须作用在同一物体上，因此作用力与反作用力不能称为一对平衡力。该说法错误。 28. 力偶可以与一个力平衡。（ ） 【答案】错误 【解析】力偶的合力为零而力偶矩不为零；一个单独的力则有非零合力。两者共同作用时，单独的力不能消除力偶矩，力偶也不能消除该力的合力，因而不能彼此平衡。因此该说法错误。 29. 约束反力的大小可以根据约束的类型来决定。（ ） 【答案】错误 【解析】约束类型只能确定约束反力的作用位置、方向或可能的分量形式，不能直接确定其大小。约束反力的具体大小需根据受力物体的平衡条件以及外载荷求解。因此该说法错误。 30. 简支梁是梁的一端为固定端支座，另一端为自由端的梁。（ ） 【答案】错误 【解析】简支梁通常由固定铰支座和活动铰支座支承，两端均不传递约束力矩。梁的一端固定、另一端自由的形式称为悬臂梁，不是简支梁。因此该说法错误。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述平面刚体处于静力平衡状态时应满足的条件。 【答案】（1）刚体所受各力在水平方向的分力代数和等于零。 （2）刚体所受各力在竖直方向的分力代数和等于零。 （3）刚体所受各力对任意取矩点的力矩代数和等于零。 【解析】平面刚体的静力平衡既要求平动平衡，也要求转动平衡。因此应分别满足两个坐标方向的合力为零，以及对任意取矩点的合力矩为零。 32. 简述力的平移定理内容。 【答案】在刚体上，可将力F平移到任一点O，同时产生一个附加力偶。附加力偶矩等于原力F对O点的力矩。平移后，力F的作用效果与平移力F'和附加力偶的联合作用效果相同。 【解析】力的平移定理指出：作用于刚体上一点的力F可以平移到刚体内任意指定点O，但必须同时附加一个力偶。该附加力偶的力偶矩等于原力F对点O的矩。平移后的力与附加力偶共同作用，和原力对刚体的作用效果等效。 33. 简述如何利用自锁条件解决工程问题。 【答案】利用自锁条件时，应先根据构件的受力和可能运动方向进行受力分析，求出维持静止所需的摩擦力，并与最大静摩擦力fmax = μN比较。当所需摩擦力不大于μN时，构件能够自锁；从摩擦锥角度看，接触处所需合反力应位于摩擦锥内。对于斜面、楔块、螺旋等机构，可通过合理选择倾角、楔角或螺旋升角，使其满足自锁条件，以防止构件在载荷作用下自行滑动或回转，如防止螺母松动、螺杆自行下降等。 【解析】自锁是指在无外加驱动力或撤去驱动力后，构件在载荷作用下仍不会自行发生相对滑动。判断时应按可能滑动方向画受力图，确定平衡所需摩擦力f，并检验是否满足|f| ≤ μN；满足时能够自锁，超过最大静摩擦力时则会发生滑动。也可用摩擦锥判断：接触反力的作用线位于摩擦锥内时可保持静止。工程中通过选择合适的结构角度和摩擦条件实现防松、防倒退和防自行下降。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 汽车维修时，维修人员用两个支承架支承一根质量折算为 600 N 的后桥总成。两个支承点相距 1.20 m，总成重力的作用线距左侧支承点 0.40 m，且支承架与总成接触可靠。设左、右支承架的竖直支承力分别为 RA 和 RB。 （1）根据静力平衡条件，计算两个支承架的支承力。 （2）若左侧支承架的额定承载力为 350 N，判断该支承方案是否安全，并说明依据。 （3）若将重力作用线调整到两支承点的中间位置，计算调整后两个支承架的支承力。 【答案】（1）由竖直方向力平衡可得 RA+RB=600 N；以左侧支承点为取矩点，有 RB×1.20=600×0.40，解得 RB=200 N，RA=400 N。 （2）该方案不安全。左侧支承力为 400 N，超过支承架额定承载力 350 N，应重新调整支承位置或更换额定承载力更大的支承架。 （3）重力作用线位于两支承点中间，两个支承力相等，因此 RA=RB=300 N。 【解析】（1）以后桥总成为研究对象，利用竖直方向合力为零和对左侧支承点的力矩平衡列式，可先求出右侧支承力，再求左侧支承力。（2）支承力超过额定承载力时，支承架可能失稳或损坏，不能继续采用该支承方案。（3）重力作用线位于两支承点中间时，结构关于两支承点受力对称，两个支承架平均承担总重力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $