第5卷 直杆的基本变形（二） 湖北省（技能高考）《机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

湖北省（技能高考）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 直杆的基本变形（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. 关于扭矩的说法错误的是（ ） A. 扭矩的单位是Nm B. 扭矩属于内力 C. 由右手螺旋法则规定扭矩的符合 D. 扭矩的单位：N 2. 圆轴扭转时，横截面上的切应力方向（ ） A. 与半径方向一致 B. 与圆周切线方向一致 C. 垂直于横截面 D. 任意方向 3. 等截面圆轴上装有四个皮带轮，则四种方案中最合理方案为 （ ） A. 将C轮与D轮对调； B. 将B轮与D轮对调； C. 将B轮与C轮对调； D. 将B轮与D轮对调，然后再将B轮与C轮对调。 4. 下列说法正确的是（ ） A. 圆轴扭转时，横截面上的切应力从轴心到轴边缘越来越大。 B. 圆轴扭转时,横截面上的最大切应力发生在圆心处。 C. 梁弯曲变形时,横截面上的最大正应力发生在中性轴上。 D. 梁弯曲变形时,横截面上的最大切应力发生在离中性轴最远点。 5. 圆轴扭转，横截面上（ ） A. 只有正应力 B. 既有正应力又有切应力 C. 只有切应力 D. 没有应力 6. 关于圆轴扭转时，应力的公布规律，下列说法正确的是（ ） A. 圆轴截面上切应力与所在圆周半径成正比 B. 任一点切应力都相等 C. 在圆心处正应力最大 D. 在半径最大处正应力最大 7. 悬臂梁受力如图所示，其中（ ） A. AB段是纯弯曲、BC段是剪切弯曲 B. 全梁均为剪切弯曲 C. 全梁均是纯弯曲 D. AB段是剪切弯曲，BC段是纯弯曲 8. 圆轴扭转时，其扭转刚度与什么因素有关（ ） A. 材料的弹性模量 B. 截面的形状 C. 杆件的长度 D. 所有上述因素 9. 在一根等截面梁上，若同时受到多个不同位置的集中力和集中力偶作用，要确定梁内最大弯矩所在截面位置，通常需要（ ） A. 分别计算每个集中力和集中力偶作用处截面的弯矩值，然后比较大小 B. 只考虑集中力作用处的弯矩，忽略集中力偶影响 C. 只考虑集中力偶作用处的弯矩，忽略集中力影响 D. 根据梁的跨度和支座形式大致估算 10. 关于下图中由（a）到（b）的调整，说法错误的是（ ） A. 调整之后梁的承载能力提高 B. 通过调整支座位置，减小了梁的最大弯矩 C. 经过调整由外伸梁变成了简支梁 D. 此设计常应用于桥梁建造中 11. 以下说法中错误的是（ ） A. 纯弯曲梁段的各横截面上只有正应力 B. 横力弯曲梁段的各横截面上只有切应力 C. 中性轴将梁的横截面分成了两个区域——受压区和受拉区。 D. 梁横截面上某点纵向应变的绝对值与该点到中性轴的距离成正比。 12. 矩形截面梁受弯曲变形，如果梁横截面的高度增加一倍时，则梁内的最大正应力为原来的（ ） A. 1/2倍 B. 1/4倍 C. 1/8倍 D. 无法确定 13. 矩形截面梁横力弯曲时，在横截面的中性轴处（ ） A. 正应力最大，切应力为零 B. 正应力为零，切应力最大 C. 正应力和切应力均为最大 D. 正应力和切应力均为零 14. 下图为梁纯弯曲时中性轴的示意图，关于此说法正确的是（ ） A. 中性轴是横截面上压应力与拉应力的分界线 B. 中性轴通过横截面形心且与横截面对称轴垂直 C. 中性轴是纵向对称面与横截面的交线 D. 中性轴上的正应力最大 15. 梁纯弯曲时横截面的中性轴，就是梁的横截面与______的交线（ ） A. 纵向对称面 B. 横截面 C. 中性层 D. 上表面 16. 弯曲强度条件中，梁的截面尺寸应根据什么来确定？（ ） A. 材料的价格 B. 承受的压力 C. 设计要求的强度 D. 制造成本 17. 如图所示矩形截面采用两种放置方式，从弯曲正应力强度观点分析，图b放置方式的承截能力是图a放置方式的承载能力的（ ） A. 2倍 B. 4倍 C. 6倍 D. 8倍 18. 直径相同的实心圆轴承受扭矩时，轴内主要产生的基本变形是（ ） A. 轴向伸长变形 B. 横向剪切变形 C. 绕轴扭转变形 D. 轴线弯曲变形 19. 直梁在垂直于轴线的横向力作用下，主要产生的基本变形是（ ） A. 轴向拉伸变形 B. 轴向压缩变形 C. 绕轴扭转变形 D. 轴线弯曲变形 20. 矩形截面直杆受到垂直于杆轴线的横向力作用时，杆件截面内主要产生的内力是（ ） A. 轴向拉力和压力 B. 剪力和弯矩 C. 扭矩和轴向力 D. 弯矩和扭矩 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 圆轴扭转时的剪切应力公式为。（ ） 22. 圆轴扭转时，横截面上各点的切应力大小都相等。（ ） 23. 圆轴扭转危险截面一定是扭矩和横截面积均达到最大值的截面（ ） 24. 一个矩形截面梁的纵向对称面不止一个。（ ） 25. 下图为疲劳破坏中的断口特征，疲劳破坏在破坏的断口没有明显的塑性变形，表现为脆性断裂（ ） 26. 弯矩的作用面与梁的横截面垂直，它们的大小及正负由横截面一侧的外力确定。（ ） 27. 以弯曲变形为主要变形的杆件称为轴。（ ） 28. 下图中所示的弯矩的符号为负号（ ） 29. 直杆发生弯曲变形时，最大正应力出现在杆件的内侧。（ ） 30. 在集中力偶所在的截面上，弯矩图上将出现突变，且变化量等于该集中力偶的矩（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 圆轴扭转切应力分布特点 32. 下图为梁的纯弯曲变形，简述其主要特点。 33. 梁弯曲时横截面上正应力的分布规律。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 横截面上正应力分布规律。 （1）梁纯弯曲时，横截面上只有______，没有______。 （2）中性轴一侧为______ 应力，另一侧为______应力； 应力大小沿截面高度呈______ 分布。 （3）距中性轴最远的截面 ______处，分别具有______和 ______应力，截面上距中性轴等距离各点______相同。 （4）中性轴上各点______为零。 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 $ 湖北省（技能高考）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 直杆的基本变形（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. 关于扭矩的说法错误的是（ ） A. 扭矩的单位是Nm B. 扭矩属于内力 C. 由右手螺旋法则规定扭矩的符合 D. 扭矩的单位：N 【答案】D 【解析】扭矩是构件内部相邻截面之间相互作用的内力偶矩，其单位为N·m，而不是N。扭矩方向通常按右手螺旋法则确定。因此，选项D的说法错误。 2. 圆轴扭转时，横截面上的切应力方向（ ） A. 与半径方向一致 B. 与圆周切线方向一致 C. 垂直于横截面 D. 任意方向 【答案】B 【解析】圆轴扭转时，各横截面绕轴线相对转动，切应力产生于平行截面间的错动，方向沿圆周切线方向，与半径垂直。 3. 等截面圆轴上装有四个皮带轮，则四种方案中最合理方案为 （ ） A. 将C轮与D轮对调； B. 将B轮与D轮对调； C. 将B轮与C轮对调； D. 将B轮与D轮对调，然后再将B轮与C轮对调。 【答案】A 【解析】控制最大扭矩。 4. 下列说法正确的是（ ） A. 圆轴扭转时，横截面上的切应力从轴心到轴边缘越来越大。 B. 圆轴扭转时,横截面上的最大切应力发生在圆心处。 C. 梁弯曲变形时,横截面上的最大正应力发生在中性轴上。 D. 梁弯曲变形时,横截面上的最大切应力发生在离中性轴最远点。 【答案】A 【解析】圆轴横截面上任一点的切应力与该点所在圆周的半径成正比,最大切应力在外边缘处(半径最大处)。梁弯曲变形时，离中性轴最远的点正应力最大，正应力与该点到中性轴的距离成正比，而非切应力。 5. 圆轴扭转，横截面上（ ） A. 只有正应力 B. 既有正应力又有切应力 C. 只有切应力 D. 没有应力 【答案】C 【解析】在圆轴扭转的情况下，横截面上的应力分布特点是： 横截面上只有切应力，没有正应力。 这是因为扭转时，圆轴受到的扭矩会在其横截面上产生切应力（也称为剪应力），而不会产生正应力（拉应力或压应力）。切应力沿半径方向线性分布，最大切应力发生在圆轴的表面。 因此，正确的答案是C 6. 关于圆轴扭转时，应力的公布规律，下列说法正确的是（ ） A. 圆轴截面上切应力与所在圆周半径成正比 B. 任一点切应力都相等 C. 在圆心处正应力最大 D. 在半径最大处正应力最大 【答案】A 【解析】圆轴扭转时，横截面上任一点的切应力满足，其中为该点到圆心的距离。因此，在扭矩和截面不变时，切应力与半径成正比，圆心处为零，外圆周处最大。故选项A正确，选项B、C、D均不正确。 7. 悬臂梁受力如图所示，其中（ ） A. AB段是纯弯曲、BC段是剪切弯曲 B. 全梁均为剪切弯曲 C. 全梁均是纯弯曲 D. AB段是剪切弯曲，BC段是纯弯曲 【答案】D 8. 圆轴扭转时，其扭转刚度与什么因素有关（ ） A. 材料的弹性模量 B. 截面的形状 C. 杆件的长度 D. 所有上述因素 【答案】D 【解析】圆轴的扭转刚度与材料的弹性模量、截面的形状以及杆件的长度都有关系。 9. 在一根等截面梁上，若同时受到多个不同位置的集中力和集中力偶作用，要确定梁内最大弯矩所在截面位置，通常需要（ ） A. 分别计算每个集中力和集中力偶作用处截面的弯矩值，然后比较大小 B. 只考虑集中力作用处的弯矩，忽略集中力偶影响 C. 只考虑集中力偶作用处的弯矩，忽略集中力影响 D. 根据梁的跨度和支座形式大致估算 【答案】A 【解析】集中力和集中力偶都会对梁的弯矩产生影响，不能单独忽略某一方。要准确找到最大弯矩所在截面，需分别算出各集中力、集中力偶作用处截面的弯矩值，再对比。根据跨度和支座形式估算不够精准，所以选A。 10. 关于下图中由（a）到（b）的调整，说法错误的是（ ） A. 调整之后梁的承载能力提高 B. 通过调整支座位置，减小了梁的最大弯矩 C. 经过调整由外伸梁变成了简支梁 D. 此设计常应用于桥梁建造中 【答案】C 【解析】通过调整支座位置，减小了梁的最大弯矩，提高了承载能力，结构形式由简支梁变成了外伸梁。 11. 以下说法中错误的是（ ） A. 纯弯曲梁段的各横截面上只有正应力 B. 横力弯曲梁段的各横截面上只有切应力 C. 中性轴将梁的横截面分成了两个区域——受压区和受拉区。 D. 梁横截面上某点纵向应变的绝对值与该点到中性轴的距离成正比。 【答案】B 【解析】纯弯曲梁段的横截面上弯矩为常量、剪力为零，因而通常只有正应力而没有切应力。横力弯曲梁段同时存在弯矩和剪力，横截面上既有正应力，也有切应力，所以选项B“只有切应力”错误。中性轴将截面分为受拉区和受压区；根据弯曲变形的平面假设，纵向应变的绝对值与该点到中性轴的距离成正比。故选B。 12. 矩形截面梁受弯曲变形，如果梁横截面的高度增加一倍时，则梁内的最大正应力为原来的（ ） A. 1/2倍 B. 1/4倍 C. 1/8倍 D. 无法确定 【答案】B 【解析】根据弯曲正应力公式，正应力与截面高度成反比，高度增加一倍，正应力变为原来的1/4倍，B正确。 13. 矩形截面梁横力弯曲时，在横截面的中性轴处（ ） A. 正应力最大，切应力为零 B. 正应力为零，切应力最大 C. 正应力和切应力均为最大 D. 正应力和切应力均为零 【答案】B 【解析】横力弯曲时，弯曲正应力满足，在中性轴处，所以正应力为零。矩形截面上的切应力沿高度呈抛物线分布，在中性轴处达到最大值。因此选B。 14. 下图为梁纯弯曲时中性轴的示意图，关于此说法正确的是（ ） A. 中性轴是横截面上压应力与拉应力的分界线 B. 中性轴通过横截面形心且与横截面对称轴垂直 C. 中性轴是纵向对称面与横截面的交线 D. 中性轴上的正应力最大 【答案】C 【解析】梁纯弯曲时，中性轴通过横截面形心，且与横截面的对称轴垂直，B正确。A错误，中性层是拉压分界线；C错误，中性轴是中性层与横截面的交线；D错误，中性轴上正应力为零。 15. 梁纯弯曲时横截面的中性轴，就是梁的横截面与______的交线（ ） A. 纵向对称面 B. 横截面 C. 中性层 D. 上表面 【答案】C 【解析】梁发生纯弯曲时，中性层内各纵向纤维长度不发生变化。中性轴是梁的横截面与中性层相交形成的交线，因此应填“中性层”，选C。 16. 弯曲强度条件中，梁的截面尺寸应根据什么来确定？（ ） A. 材料的价格 B. 承受的压力 C. 设计要求的强度 D. 制造成本 【答案】C 【解析】弯曲强度条件中，梁的截面尺寸应根据设计要求的强度来确定。 17. 如图所示矩形截面采用两种放置方式，从弯曲正应力强度观点分析，图b放置方式的承截能力是图a放置方式的承载能力的（ ） A. 2倍 B. 4倍 C. 6倍 D. 8倍 【答案】A 18. 直径相同的实心圆轴承受扭矩时，轴内主要产生的基本变形是（ ） A. 轴向伸长变形 B. 横向剪切变形 C. 绕轴扭转变形 D. 轴线弯曲变形 【答案】C 【解析】圆轴承受扭矩时，各横截面绕轴线发生相对转动，轴线产生扭转变形。轴向伸长、横向剪切和轴线弯曲分别对应其他受力变形情况。 19. 直梁在垂直于轴线的横向力作用下，主要产生的基本变形是（ ） A. 轴向拉伸变形 B. 轴向压缩变形 C. 绕轴扭转变形 D. 轴线弯曲变形 【答案】D 【解析】直梁承受垂直于轴线的横向力时，梁的轴线由直线变为曲线，主要发生弯曲变形。轴向拉伸、轴向压缩和扭转分别需要相应的轴向力或扭矩作用。 20. 矩形截面直杆受到垂直于杆轴线的横向力作用时，杆件截面内主要产生的内力是（ ） A. 轴向拉力和压力 B. 剪力和弯矩 C. 扭矩和轴向力 D. 弯矩和扭矩 【答案】B 【解析】直杆受到垂直于轴线的横向力作用时，截面内通常产生剪力和弯矩，杆件主要表现为弯曲变形。轴向力和扭矩分别对应轴向受力和扭转载荷情形。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 圆轴扭转时的剪切应力公式为。（ ） 【答案】错误 【解析】根据力学原理，圆轴在扭转时的剪切应力τ=2T/RJ，其中T是扭矩。 22. 圆轴扭转时，横截面上各点的切应力大小都相等。（ ） 【答案】错误 【解析】圆轴扭转时，切应力与该点到圆心的距离成正比（τ = T×ρ/Ip），圆心处切应力为零，边缘处最大，并非各点相等。 23. 圆轴扭转危险截面一定是扭矩和横截面积均达到最大值的截面（ ） 【答案】错误 【解析】圆轴扭转的危险截面由最大扭转切应力确定，通常比较各截面的，其中为截面上的扭矩，为抗扭截面系数。危险截面不要求扭矩和横截面积同时达到最大值，甚至在横截面变化时，较小截面也可能因抗扭截面系数较小而成为危险截面。因此该说法错误。 24. 一个矩形截面梁的纵向对称面不止一个。（ ） 【答案】正确 【解析】矩形横截面有两个对称轴，横截面的对称轴与梁的轴线构成的平面称为纵向对称平面，所以矩形梁有两个纵向对称面。 25. 下图为疲劳破坏中的断口特征，疲劳破坏在破坏的断口没有明显的塑性变形，表现为脆性断裂（ ） 【答案】正确 【解析】疲劳破坏的特点是：工作应力小；断裂前经过多次应力循环作用；在破坏的断口没有明显的塑性变形，表现为脆性断裂；断口分为光滑区和粗糙区。 26. 弯矩的作用面与梁的横截面垂直，它们的大小及正负由横截面一侧的外力确定。（ ） 【答案】正确 【解析】弯矩表示外力对所取截面形心的力矩，其作用面通常与梁的横截面垂直。弯矩的大小和正负可根据截面一侧外力对该截面的力矩代数和确定。因此该说法正确。 27. 以弯曲变形为主要变形的杆件称为轴。（ ） 【答案】错误 【解析】以轴向拉伸或压缩变形为主要变形的杆件称为轴；以弯曲变形为主要变形的杆件称为梁。因此题干将“梁”说成“轴”，说法错误。 28. 下图中所示的弯矩的符号为负号（ ） 【答案】错误 【解析】弯矩符号的规定：梁弯曲成凹面向上时,横截面上的弯矩为正；弯曲成凸面向上时，弯矩为负。所以此图弯矩为正号 29. 直杆发生弯曲变形时，最大正应力出现在杆件的内侧。（ ） 【答案】错误 【解析】直杆弯曲时，弯曲正应力满足，其绝对值与该点到中性轴的距离成正比。因此最大正应力出现在距中性轴最远的边缘处，具体位于杆件的内侧还是外侧取决于弯曲方向和截面受力情况，并不一定在内侧。故该说法错误。 30. 在集中力偶所在的截面上，弯矩图上将出现突变，且变化量等于该集中力偶的矩（ ） 【答案】正确 【解析】集中力偶作用点弯矩突变，突变值等于力偶矩，这是弯矩图绘制的基本规律，正确。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 圆轴扭转切应力分布特点 【答案】圆轴扭转时，横截面上任一点的切应力与改点所在圆周的半径成之比正比，方向与过改点的半径垂直，切应力最大处发生在半径最大处。 【解析】圆轴扭转时，横截面上任一点的切应力满足，因此在扭矩和截面不变时，切应力与该点到圆心的半径成正比。切应力方向沿该点所在圆周的切线方向，即与过该点的半径垂直。圆心处半径为零，切应力为零；半径最大处，即外圆周处，切应力最大。 32. 下图为梁的纯弯曲变形，简述其主要特点。 【答案】内力特点：横截面上仅有弯矩，无剪力； 变形形态：梁的轴线由直线变为光滑曲线，各横截面保持平面且绕中性轴转动； 纤维受力：梁的纵向纤维一侧受拉伸长，另一侧受压缩短，中性层处纤维长度不变。 33. 梁弯曲时横截面上正应力的分布规律。 【答案】沿截面宽度方向正应力相同；沿截面高度方向按直线规律变化，中性轴上各点正应力为零，离中性轴最远的点正应力最大，正应力与该点到中性轴的距离成正比。 【解析】沿截面宽度方向正应力相同；沿截面高度方向按直线规律变化，中性轴上各点正应力为零，离中性轴最远的点正应力最大，正应力与该点到中性轴的距离成正比。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 横截面上正应力分布规律。 （1）梁纯弯曲时，横截面上只有______，没有______。 （2）中性轴一侧为______ 应力，另一侧为______应力； 应力大小沿截面高度呈______ 分布。 （3）距中性轴最远的截面 ______处，分别具有______和 ______应力，截面上距中性轴等距离各点______相同。 （4）中性轴上各点______为零。 【答案】（1）① 正应力 ② 切应力 （2）① 拉 ② 压 ③ 线性 （3）① 边缘 ② 最大拉应力 ③ 最大压 ④ 应力 （4）正应力 【解析】梁纯弯曲时，横截面上的剪力为零，因此只有正应力而没有切应力。中性轴上的正应力为零，中性轴两侧分别为拉应力区和压应力区；正应力沿截面高度按照距离中性轴的距离呈线性分布。距中性轴最远的边缘处，分别产生最大拉应力和最大压应力。对于截面上距中性轴等距离的各点，其正应力大小相同；中性轴上各点的正应力为零。 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 $