第3卷 构件的静力分析（二） 吉林省（对口招生）《机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

吉林省（对口招生）装备制造类 《机械基础》（高教版·第3版） 构件的静力分析（二） 单元过关卷 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. 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，为压力 D. 背离受力物体，为拉力 【答案】A 【解析】光滑面约束反力阻止物体进入约束面，沿公法线指向受力物体，表现为压力，如物体在斜面上静止，斜面支持力方向。 2. 约束对被约束物体的作用力称为约束反力，方向与约束限制物体运动或运动趋势的方向（ ） A. 相同 B. 相反 C. 垂直 D. 成一个角度 【答案】B 【解析】物体受到的力分为主动力和和约束反力（也叫约束力）两类，前者是使物体产生运动或运动趋势的力，后者是约束对被约束物体的作用力，是阻碍物体运动的力，所以一定与所能限制的运动或运动趋势的方向相反。 3. 有一等边三角形板如图所示，边长是a，沿三角形板的三个边分别作用有、和，且==，则此三角形板所处的状态是（ ） A. 平衡 B. 转动 C. 移动 D. 既移动又转动 【答案】B 4. 固定铰支座对物体的约束反力特点是（ ） A. 有一个垂直于铰轴方向的力和一个平行于铰轴方向的力 B. 只有一个垂直于铰轴方向的力 C. 有两个相互垂直且通过铰心的未知力 D. 有一个力偶和一个通过铰心的力 【答案】C 【解析】固定铰支座限制物体在垂直于铰轴平面内的移动，其约束反力通过铰心，方向未知，通常用两个相互垂直的分力来表示，A、B、D选项不符合其约束反力的实际特点，所以答案选C。 5. 下列约束中，约束力方向可以任意假设的是（ ） A. 光滑面约束 B. 柔性约束 C. 固定铰链约束 D. 活动铰链约束 【答案】C 【解析】光滑面约束的约束力方向沿接触表面公法线并指向受力物体；柔性约束的约束力方向沿绳索背离物体；活动铰链约束的约束力通过铰链中心且垂直于支承面；而固定铰链约束反力方向未知，通常用两个相互垂直的分力表示，这两个分力的方向可以任意假设。例如固定铰链连接的杆，其受到的约束反力方向不确定，可先假设分力方向来分析。 6. 有三个力作用在一个物体上，力的大小分别为8N、10N和12N，这三个力的方向可任意调整，当物体处于平衡状态时，以下说法正确的是（ ） A. 三个力的作用线必定汇交于一点 B. 三个力的合力必定为零 C. 至少有两个力的作用线互相平行 D. 把这三个力等效成两个力时，这两个力必定大小相等 【答案】B 【解析】物体处于平衡状态意味着所受合力为零，不管这三个力的作用线情况如何，只要合力是零就能平衡，A选项三力平衡不一定作用线汇交于一点；C选项不一定有两个力作用线平行；D选项等效成两个力不一定大小相等，所以答案是B。 7. 两个平面汇交力系的力的关系图如图所示，其中结论正确的是（ ） A. 图a力系与图b力系都是平衡力系 B. 图a力系与图b力系都不是平衡力系 C. 图a力系是平衡力系，图b力系不是平衡力系 D. 图a力系不是平衡力系，图b力系是平衡力系 【答案】C 8. 平面汇交力系最多可列出的独立平衡方程数为（ ） A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 6个 【答案】A 【解析】平面汇交力系中，各力的作用线相交于同一点，因此力矩平衡方程可由力的投影平衡方程导出。平面内只需分别列出两个相互独立的投影平衡方程：∑Fx=0、∑Fy=0。因此最多可列出的独立平衡方程数为2个，选A。 9. 加减平衡力系公理表明，在已知力系上加上或减去一个平衡力系,______。（ ） A. 物体的运动状态会改变 B. 物体的受力情况会改变 C. 原力系的平衡状态被破坏 D. 原力系的平衡状态保持不变 【答案】D 【解析】平衡力系的合力和对任意点的合力矩均为零。在已知力系上加上或减去一个平衡力系，不会改变原力系的合力和合力矩，因而不会改变物体原有的平衡状态。因此选D。 10. 图中A、B、C三点都是铰接点，A点悬挂重量为G的重物，若不计杆的自重，则杆AC的受力应为（ ） A. Gcos30° B. G/cos30° C. Gsin30° D. G/sin30° 【答案】B 【解析】根据力的合成分解来分析 11. 在平面力系中，若各力的作用线全部汇交于一点，则该力系称为______。（ ） A. 平面汇交力系 B. 平面平行力系 C. 平面一般力系 D. 空间力系 【答案】A 【解析】若各力的作用线全部汇交于一点，则该力系称为平面汇交力系。 12. 对于一个受平面力系作用的物体，以下哪种情况能保证物体处于平衡状态（ ） A. 平面力系向任意一点简化后主矢为零，主矩不为零 B. 平面力系向任意一点简化后主矢不为零，主矩为零 C. 平面力系向任意一点简化后主矢和主矩都为零 D. 平面力系中各力的合力不为零，但合力矩为零 【答案】C 【解析】物体在平面力系作用下处于平衡状态的充要条件是平面力系向任意一点简化后主矢和主矩都为零，A、B、D选项所描述情况都不符合平衡的完整条件，会使物体产生移动或转动等，所以答案选C。 13. 平面平行力系的平衡方程是（ ） A. ∑Fx=0 ∑Fу=0 ∑Mo(F)=0 B. ∑Fx=0 ∑Fy=0 C. ∑(F)=0 ∑(F)=0 D. ∑(F)=0 ∑(F)=0 ∑ (F)=0 【答案】B 【解析】平面平行力系的各力方向相同，平衡时合力的两个坐标分量均应为零，故平衡方程为，选B。 14. 如图所示铰链四杆机构ABCD,在铰链B上作用一已知力FQ,在铰链C上作用一未知力 FP, 此机构处于平衡状态。不计各杆自重和接触处的摩擦，则力FP为（ ） A. /sin45°cos30° B. sin45°cos30° C. cos45°/cos30° D. sin45°/sin30° 【答案】D 15. 平面一般力系平衡的必要和充分条件是：（ ） A. 力系的主矢为零 B. 力系的主矩为零 C. 力系的主矢和主矩都为零 D. 力系的主矢和主矩都不为零 【答案】C 【解析】平面一般力系可用主矢和对任意点的主矩表示。刚体处于平衡状态的必要和充分条件是合力为零且合力矩为零，即力系的主矢和主矩都为零。因此选C。 16. 刚体受平面一般（任意力系）力系作用时，若刚体处于平衡时，其独立平衡方程为（ ） A. =0；（）=0 ；=0。 B. =0；=0。 C. =0；（）=0 。 D. （）=0 ；=0。 【答案】A 【解析】平面一般力系具有三个独立的平衡条件：水平方向合力为零、竖直方向合力为零以及对任意点的合力矩为零，即∑FX=0、∑FY=0、∑M0(FR)=0。因此选A。 17. 如图所示系统只受F作用而处于平衡。欲使A支座约束反力的作用线与AB成3角，则斜面的倾角α应为（ ） A. 200 B. 300 C. 450 D. 600 【答案】D 18. 若平面一般力系向某点简化后主矩为零，则该力系______。（ ） A. 一定平衡 B. 可能平衡 C. 一定不平衡 D. 无法确定 【答案】B 【解析】平面一般力系向某点简化后，若主矩为零，只能说明该力系对该点的合力矩为零，不能说明合力一定为零。当主矢也为零时，力系处于平衡；当主矢不为零时，力系仍可能是不平衡的。因此该力系可能平衡，选B。 19. 平面任意力系的平衡条件是（ ） A. 合力为零 B. 合力矩为零 C. 合力为零且合力矩为零 D. 各个力的大小均首尾相接 【答案】C 【解析】平面任意力系的平衡条件是合力为零且合力矩为零 20. 一根水平直杆AB长0.60 m，A端和B端分别作用竖直向下的300 N和500 N平行力。两力的合力大小及作用线位置为（ ） A. 800 N，距A端0.375 m B. 800 N，距B端0.375 m C. 200 N，距A端0.375 m D. 800 N，距A端0.225 m 【答案】A 【解析】同向平行力的合力大小为两力之和，即800 N；由A端取矩，合力作用线距A端的距离为500 N×0.60 m除以800 N，结果为0.375 m。、】【 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 固定端约束不能限制物体的转动。（ ） 【答案】错误 【解析】固定端约束既能限制物体移动，也能限制物体转动。 22. 下图所示为中间铰链约束（ ） 【答案】正确 【解析】中间铰链对物体的约束特点为作用线通过销中心，方向不定。 23. 某平面汇交力系的合力在任一轴上的投影都等于零，则该力系一定是平衡力系。（ ） 【答案】正确 【解析】平面汇交力系的合力，。在任意一个坐标轴上的投影都是0，即：= 0，= 0,所以合力F必为0，该力系一定是平衡力系。 24. 平面汇交力系平衡的几何条件是该力系的力的多边形不一定是封闭的。（ ） 【答案】错误 【解析】平面汇交力系平衡的几何条件是将各力首尾相接所形成的力多边形必须封闭。力多边形不封闭，说明各力的合力不为零，力系不平衡。因此题干说“不一定是封闭的”是错误的，答案为错误。 25. 图示刚体的A、B、C三点分别受、和作用，若此三力构成的力三角形恰好封闭，则刚体处于平衡状态。（ ） 【答案】错误 【解析】三个力不是平面汇交力系，该刚体受一个力偶的作用。 26. 正交分解法是把力分解为两相互垂直的分力。（ ） 【答案】正确 【解析】正交分解法是将一个力沿两个相互垂直的坐标轴方向分解为两个分力。两个分力的矢量和等于原力，且分力方向相互垂直。因此题干表述正确，答案为正确。 27. 当平面力系对一点的主矩为零，则此力系不可能合成为一个合力。（ ） 【答案】错误 【解析】主矩为零，力系可能合成为一个通过简化中心的合力，并非一定不能合成合力。 28. 在下图中，若增大，和一定减小（ ） 【答案】错误 【解析】物体处于平衡状态时，三个力满足一定的平衡关系。当增大时，根据力的平衡条件，和的大小和方向可能会根据新的平衡要求重新调整，但不一定是减小，它们的变化取决于物体的约束条件和平衡方程。 29. 物体在力系作用下处于平衡状态，该力系一定是平衡力系。（ ） 【答案】正确 【解析】物体处于平衡状态，表示作用在物体上的所有力组成的力系满足平衡条件，其合力为零且合力矩为零。因此该力系属于平衡力系，题干表述正确，答案为正确。 30. 若两个力在同一轴上的投影相等，则这两个力的大小必定相等。（ ） 【答案】错误 【解析】若两个力在同一轴上的投影相等，只代表在投影轴方向的分力相等 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 什么是自由体图？ 【答案】自由体图是一种简化的受力图，它只显示作用在隔离体上的所有力的矢量和力矩，通常用于力学分析中。 【解析】自由体图是将研究对象从周围环境中隔离出来，用图形表示其所受全部外力及力矩的简化受力图，便于进行力学分析。 32. 水平力F作用在刚架的B点，如图所示。如不计刚架重量，试求支座A和D处的约束力。 【答案】（1） 取整体ABCD为研究对象，受力分析如图，画封闭的力三角形： （2） 由力三角形得 33. 简述平面内常见约束及其约束力的方向特点。 【答案】（1）柔性约束只能承受拉力，约束力沿柔性构件的中心线背离被约束物体。 （2）光滑面约束不计摩擦，约束力沿接触面的公法线方向，指向被约束物体。 （3）固定铰链约束的约束力通过铰链中心，通常分解为相互垂直的水平分力和竖直分力。 （4）固定端约束除产生水平、竖直约束力外，还能产生约束力偶。 【解析】判断约束力时，应先明确约束限制物体的运动形式，再确定约束力的作用方向和分力形式。约束力方向应与约束所限制的运动方向相反。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 针对下图，说明铰链约束在机械结构中的作用。 【答案】在图中所示的机械结构中，铰链约束起到连接和限制位移的作用。通过铰链连接，上方和下方的部件可以相对转动，满足机械在工作时的运动需求；同时，铰链约束限制了水平和竖直方向的位移，保证了部件之间相对位置的稳定性，使机械结构在运动过程中不会发生不必要的偏移，确保机械系统能正常、稳定地运行。 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 $ 吉林省（对口招生）装备制造类 《机械基础》（高教版·第3版） 构件的静力分析（二） 单元过关卷 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. 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，为压力 D. 背离受力物体，为拉力 2. 约束对被约束物体的作用力称为约束反力，方向与约束限制物体运动或运动趋势的方向（ ） A. 相同 B. 相反 C. 垂直 D. 成一个角度 3. 有一等边三角形板如图所示，边长是a，沿三角形板的三个边分别作用有、和，且==，则此三角形板所处的状态是（ ） A. 平衡 B. 转动 C. 移动 D. 既移动又转动 4. 固定铰支座对物体的约束反力特点是（ ） A. 有一个垂直于铰轴方向的力和一个平行于铰轴方向的力 B. 只有一个垂直于铰轴方向的力 C. 有两个相互垂直且通过铰心的未知力 D. 有一个力偶和一个通过铰心的力 5. 下列约束中，约束力方向可以任意假设的是（ ） A. 光滑面约束 B. 柔性约束 C. 固定铰链约束 D. 活动铰链约束 6. 有三个力作用在一个物体上，力的大小分别为8N、10N和12N，这三个力的方向可任意调整，当物体处于平衡状态时，以下说法正确的是（ ） A. 三个力的作用线必定汇交于一点 B. 三个力的合力必定为零 C. 至少有两个力的作用线互相平行 D. 把这三个力等效成两个力时，这两个力必定大小相等 7. 两个平面汇交力系的力的关系图如图所示，其中结论正确的是（ ） A. 图a力系与图b力系都是平衡力系 B. 图a力系与图b力系都不是平衡力系 C. 图a力系是平衡力系，图b力系不是平衡力系 D. 图a力系不是平衡力系，图b力系是平衡力系 8. 平面汇交力系最多可列出的独立平衡方程数为（ ） A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 6个 9. 加减平衡力系公理表明，在已知力系上加上或减去一个平衡力系,______。（ ） A. 物体的运动状态会改变 B. 物体的受力情况会改变 C. 原力系的平衡状态被破坏 D. 原力系的平衡状态保持不变 10. 图中A、B、C三点都是铰接点，A点悬挂重量为G的重物，若不计杆的自重，则杆AC的受力应为（ ） A. Gcos30° B. G/cos30° C. Gsin30° D. G/sin30° 11. 在平面力系中，若各力的作用线全部汇交于一点，则该力系称为______。（ ） A. 平面汇交力系 B. 平面平行力系 C. 平面一般力系 D. 空间力系 12. 对于一个受平面力系作用的物体，以下哪种情况能保证物体处于平衡状态（ ） A. 平面力系向任意一点简化后主矢为零，主矩不为零 B. 平面力系向任意一点简化后主矢不为零，主矩为零 C. 平面力系向任意一点简化后主矢和主矩都为零 D. 平面力系中各力的合力不为零，但合力矩为零 13. 平面平行力系的平衡方程是（ ） A. ∑Fx=0 ∑Fу=0 ∑Mo(F)=0 B. ∑Fx=0 ∑Fy=0 C. ∑(F)=0 ∑(F)=0 D. ∑(F)=0 ∑(F)=0 ∑ (F)=0 14. 如图所示铰链四杆机构ABCD,在铰链B上作用一已知力FQ,在铰链C上作用一未知力 FP, 此机构处于平衡状态。不计各杆自重和接触处的摩擦，则力FP为（ ） A. /sin45°cos30° B. sin45°cos30° C. cos45°/cos30° D. sin45°/sin30° 15. 平面一般力系平衡的必要和充分条件是：（ ） A. 力系的主矢为零 B. 力系的主矩为零 C. 力系的主矢和主矩都为零 D. 力系的主矢和主矩都不为零 16. 刚体受平面一般（任意力系）力系作用时，若刚体处于平衡时，其独立平衡方程为（ ） A. =0；（）=0 ；=0。 B. =0；=0。 C. =0；（）=0 。 D. （）=0 ；=0。 17. 如图所示系统只受F作用而处于平衡。欲使A支座约束反力的作用线与AB成3角，则斜面的倾角α应为（ ） A. 200 B. 300 C. 450 D. 600 18. 若平面一般力系向某点简化后主矩为零，则该力系______。（ ） A. 一定平衡 B. 可能平衡 C. 一定不平衡 D. 无法确定 19. 平面任意力系的平衡条件是（ ） A. 合力为零 B. 合力矩为零 C. 合力为零且合力矩为零 D. 各个力的大小均首尾相接 20. 一根水平直杆AB长0.60 m，A端和B端分别作用竖直向下的300 N和500 N平行力。两力的合力大小及作用线位置为（ ） A. 800 N，距A端0.375 m B. 800 N，距B端0.375 m C. 200 N，距A端0.375 m D. 800 N，距A端0.225 m 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 固定端约束不能限制物体的转动。（ ） 22. 下图所示为中间铰链约束（ ） 23. 某平面汇交力系的合力在任一轴上的投影都等于零，则该力系一定是平衡力系。（ ） 24. 平面汇交力系平衡的几何条件是该力系的力的多边形不一定是封闭的。（ ） 25. 图示刚体的A、B、C三点分别受、和作用，若此三力构成的力三角形恰好封闭，则刚体处于平衡状态。（ ） 26. 正交分解法是把力分解为两相互垂直的分力。（ ） 27. 当平面力系对一点的主矩为零，则此力系不可能合成为一个合力。（ ） 28. 在下图中，若增大，和一定减小（ ） 29. 物体在力系作用下处于平衡状态，该力系一定是平衡力系。（ ） 30. 若两个力在同一轴上的投影相等，则这两个力的大小必定相等。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 什么是自由体图？ 32. 水平力F作用在刚架的B点，如图所示。如不计刚架重量，试求支座A和D处的约束力。 33. 简述平面内常见约束及其约束力的方向特点。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 针对下图，说明铰链约束在机械结构中的作用。 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 $