内容正文:
江苏省(职教高考)机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共135份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加机械类高考的学生。
与本专辑配套的还有江苏省职教高考考试《机械制图》《机械加工技术》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
江苏省(职教高考)机械类 《机械基础》
项目三:直杆的基本变形
任务七:直梁弯曲
时间:45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2分,共40分)
1. 梁发生平面弯曲时,其横截面绕哪里旋转( )
A. 梁的轴线
B. 截面对称轴
C. 中性轴
D. 截面形心
2. 直杆在受到均布载荷作用时,其弯曲变形特点是( )
A. 中性层保持不变
B. 中性层发生移动
C. 横截面保持平面
D. 横截面发生扭曲
3. 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
4. 梁产生纯弯曲变形时,梁的横截面上有( )
A. 弯矩
B. 扭矩
C. 剪力
D. 弯矩、剪力
5. 梁在弯曲过程中,当横截面的形状和尺寸发生变化时,以下哪个因素对梁的抗弯能力影响最为关键( )
A. 截面的面积大小
B. 截面的惯性矩大小
C. 截面的周长大小
D. 截面的形心位置
6. 梁纯弯曲时横截面的中性轴,就是梁的横截面与______的交线( )
A. 中性层
B. 截面对称轴
C. 梁的轴线
D. 截面形心
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. 纯弯曲梁的内力是( )
A. 轴力
B. 剪力
C. 扭矩
D. 弯矩
9. 自行车的前轮轴的变形是( )
A. 直梁弯曲
B. 扭转变形
C. 剪切变形
D. 轴向拉压变形
10. 悬臂梁受力如图,其中( )
A. AB是纯弯曲,BC是剪切弯曲
B. AB是剪切弯曲,BC是纯弯曲
C. 全梁均是纯弯曲
D. 全梁均为剪切弯曲
11. 纯弯曲变形梁的内力是( )
A. 轴力
B. 弯矩
C. 剪力
D. 剪力、弯矩
12. 一端为固定铰支座,另一端为活动铰支座的梁,称为( )
A. 简支梁
B. 外伸梁
C. 悬臂梁
D. 都不是
13. 梁平面弯曲时,横截面上各点正应力的大小与该点到( )的距离成正比 ( )
A. 截面形心
B. 纵向轴线
C. 中性轴
D. 梁端面上某一点
14. 横截面在图示 M 弯矩作用下( )
A. 上缘受压、下缘受拉
B. 下缘受压、上缘受拉
C. 上下缘都受拉
D. 上下缘都受压
15. 长度为l的简支梁上作用了均布载荷q,根据剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系,可以确定( )
A. 剪力图为水平直线,弯矩图是抛物线
B. 剪力图是抛物线,弯矩图是水平直线
C. 剪力图是抛物线,弯矩图是斜直线
D. 剪力图是斜直线,弯矩图是抛物线
16. 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. 1/3倍
17. 悬臂梁受力如图,其中错误的是( )
A. AB段任意截面剪力向上
B. AB是剪切弯曲,
C. BC段任意截面弯矩为负
D. 全梁均为剪切弯曲
18. 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. 设计要求的强度
C. 承受的压力
D. 制造成本
19. 若实心矩形梁的高度和宽度分别增大一倍,其抗弯截面系数将增大为原来的( )
A. 2倍
B. 4倍
C. 16倍
D. 8倍
20. 纯弯曲时,横截面上正应力的分布规律是( )
A. 均匀分布
B. 线性分布
C. 抛物线分布
D. 随机分布
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 在材料力学中,弯矩的正负规定是:使梁的下侧纤维受______的弯矩为正。
22. 梁的中性层与横截面的交线被称为______。
23. 直梁的弯曲变形表现为梁的______发生改变。
24. 梁上各横截面内剪力为零、弯矩为常数时的弯曲变形,称为______。
25. 梁可以简化为三种典型形式,分别是______、______和______。
26. 平面弯曲梁截面上的内力为______,梁纯弯曲时,横截面上只有______,没有______。用截面法研究梁上任一截面的剪力,等于该截面一侧(左侧或右侧)梁上所有横向外力的代数和。
27. 截面的抗弯截面系数不仅与______和______有关,还与中性轴的选择有关。
28. 构件的刚度条件是______,目的是保证构件变形不超过允许范围。
29. 梁弯曲变形时的受力特点是______。
30. 梁的正应力强度条件:______。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 一个矩形截面梁的纵向对称面不止一个。( )
32. 直杆在发生弯曲变形时,其横截面上的内力称为弯矩。( )
33. 弯曲时剪切对细长梁的强度影响很小,所以在一般工程计算中可忽略。( )
34. 一端为固定端约束,另一端为自由端的梁叫做悬臂梁。( )
35. 下图中所示的弯矩的符号为负号( )
36. 集中载荷的合理位置是尽量靠近梁的支座。( )
37. 直杆发生弯曲变形时,最大正应力出现在杆件的内侧。( )
38. 纯弯曲时,横截面上即有正应力,又有切应力。( )
39. 梁的抗弯截面系数仅与截面的性状有关,与截面的尺寸无关。( )
40. 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( )
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 直杆发生弯曲变形时,其横截面上的内力如何分布?这种内力是如何产生的?
42. 在拧紧或拆卸管状零件时,常常要使用如图所示的管给管件施加转矩。当拆卸连接牢固的管子时,常在管钳柄部加装套管,以增大转矩,那么,在这种情况下,牙是否会损坏?
43. 直梁纯弯曲时横截面上产生的应力是怎么分布的?
44. 中性轴。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某机械设备的机架采用直梁结构,梁长为 2.4 m,两端分别采用铰支座 A 和滚动支座 B。距支座 A 0.8 m 处承受竖直向下的集中载荷 6 kN,梁的自重忽略不计。(1)计算支座 A、B 的竖直约束反力,并求集中载荷作用处的弯矩。(2)判断该梁属于哪一种基本梁形式,并比较集中载荷作用处与跨中截面的弯矩大小。(3)若设备运行中载荷增大,说明两种可行的梁结构改进措施,并简述其依据。
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与本专辑配套的还有江苏省职教高考考试《机械制图》《机械加工技术》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
江苏省(职教高考)机械类 《机械基础》
项目三:直杆的基本变形
任务七:直梁弯曲
时间:45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2分,共40分)
1. 梁发生平面弯曲时,其横截面绕哪里旋转( )
A. 梁的轴线
B. 截面对称轴
C. 中性轴
D. 截面形心
【答案】C
【解析】平面弯曲时,横截面绕中性轴转动,C正确。
2. 直杆在受到均布载荷作用时,其弯曲变形特点是( )
A. 中性层保持不变
B. 中性层发生移动
C. 横截面保持平面
D. 横截面发生扭曲
【答案】A
【解析】均布载荷作用下,直杆发生弯曲变形,中性层的位置保持不变,横截面仍保持平面。
3. 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。
4. 梁产生纯弯曲变形时,梁的横截面上有( )
A. 弯矩
B. 扭矩
C. 剪力
D. 弯矩、剪力
【答案】A
【解析】梁产生纯弯曲变形时,梁的横截面上弯矩。
5. 梁在弯曲过程中,当横截面的形状和尺寸发生变化时,以下哪个因素对梁的抗弯能力影响最为关键( )
A. 截面的面积大小
B. 截面的惯性矩大小
C. 截面的周长大小
D. 截面的形心位置
【答案】B
【解析】梁的抗弯能力与截面的惯性矩密切相关,惯性矩越大,梁抵抗弯曲变形的能力越强。截面面积大小不能直接体现抗弯能力。周长大小与抗弯关联性不大。形心位置主要影响内力计算等,并非关键影响因素,所以选B。
6. 梁纯弯曲时横截面的中性轴,就是梁的横截面与______的交线( )
A. 中性层
B. 截面对称轴
C. 梁的轴线
D. 截面形心
【答案】A
【解析】中性轴是中性层与横截面的交线,C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. 纯弯曲梁的内力是( )
A. 轴力
B. 剪力
C. 扭矩
D. 弯矩
【答案】D
【解析】纯弯曲时梁的剪力为零,横截面上只有弯矩,因此内力是弯矩。
9. 自行车的前轮轴的变形是( )
A. 直梁弯曲
B. 扭转变形
C. 剪切变形
D. 轴向拉压变形
【答案】A
【解析】自行车前轮轴承受垂直于轴线的载荷,主要发生直梁弯曲变形。
10. 悬臂梁受力如图,其中( )
A. AB是纯弯曲,BC是剪切弯曲
B. AB是剪切弯曲,BC是纯弯曲
C. 全梁均是纯弯曲
D. 全梁均为剪切弯曲
【答案】B
11. 纯弯曲变形梁的内力是( )
A. 轴力
B. 弯矩
C. 剪力
D. 剪力、弯矩
【答案】B
【解析】纯弯曲变形时,梁的剪力为零,横截面上的内力只有弯矩。
12. 一端为固定铰支座,另一端为活动铰支座的梁,称为( )
A. 简支梁
B. 外伸梁
C. 悬臂梁
D. 都不是
【答案】A
【解析】简支梁的支座形式就是一端固定铰支座,另一端活动铰支座,A正确。
13. 梁平面弯曲时,横截面上各点正应力的大小与该点到( )的距离成正比 ( )
A. 截面形心
B. 纵向轴线
C. 中性轴
D. 梁端面上某一点
【答案】C
【解析】梁平面弯曲时,横截面上正应力沿截面高度线性分布,与各点到中性轴的距离成正比。
14. 横截面在图示 M 弯矩作用下( )
A. 上缘受压、下缘受拉
B. 下缘受压、上缘受拉
C. 上下缘都受拉
D. 上下缘都受压
【答案】A
【解析】根据梁的弯曲理论,当杆件受弯时,横截面上的正应力分布规律为:中性轴上正应力为零,距离中性轴越远,正应力越大。并且,对于受弯的梁,当弯矩为正时,梁的下缘受拉,上缘受压;当弯矩为负时,梁的上缘受拉,下缘受压。
15. 长度为l的简支梁上作用了均布载荷q,根据剪力、弯矩和分布载荷间的微分关系,可以确定( )
A. 剪力图为水平直线,弯矩图是抛物线
B. 剪力图是抛物线,弯矩图是水平直线
C. 剪力图是抛物线,弯矩图是斜直线
D. 剪力图是斜直线,弯矩图是抛物线
【答案】D
【解析】根据剪力、弯矩和分布载荷之间的微分关系,均布载荷q为常量时,剪力沿梁长呈斜直线变化;弯矩是剪力的积分,因此沿梁长呈抛物线变化。所以应选D。
16. 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. 1/3倍
【答案】B
【解析】弯曲正应力公式为σmax=M/Wz,矩形截面的抗弯截面系数为Wz=bh2/6。在弯矩M和截面宽度b不变的条件下,梁的高度由h增加到2h时,Wz变为原来的(2h)^{2}/倍,因此最大正应力变为原来的1/4倍,故选B。
17. 悬臂梁受力如图,其中错误的是( )
A. AB段任意截面剪力向上
B. AB是剪切弯曲,
C. BC段任意截面弯矩为负
D. 全梁均为剪切弯曲
【答案】C
18. 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. 设计要求的强度
C. 承受的压力
D. 制造成本
【答案】B
【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。
19. 若实心矩形梁的高度和宽度分别增大一倍,其抗弯截面系数将增大为原来的( )
A. 2倍
B. 4倍
C. 16倍
D. 8倍
【答案】D
【解析】实心矩形截面的抗弯截面系数为Wz=bh2/6。宽度和高度都增大为原来的2倍时,W'_z=(2b)(2h)^{2}/6=8bh2/6=8Wz,因此抗弯截面系数增大为原来的8倍,故选D。
20. 纯弯曲时,横截面上正应力的分布规律是( )
A. 均匀分布
B. 线性分布
C. 抛物线分布
D. 随机分布
【答案】B
【解析】纯弯曲时,梁横截面上的正应力沿截面高度呈线性分布,中性轴处为零。
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 在材料力学中,弯矩的正负规定是:使梁的下侧纤维受______的弯矩为正。
【答案】拉
【解析】按弯矩正负号的规定,使梁的下侧纤维受拉的弯矩为正。
22. 梁的中性层与横截面的交线被称为______。
【答案】中性轴
【解析】中性轴是梁弯曲时的一个重要概念,它将横截面分为受拉和受压区域。
23. 直梁的弯曲变形表现为梁的______发生改变。
【答案】轴线形状
【解析】直梁在受到弯矩作用时,其轴线形状会发生改变,产生弯曲变形。
24. 梁上各横截面内剪力为零、弯矩为常数时的弯曲变形,称为______。
【答案】纯弯曲
【解析】梁各横截面的剪力为零、弯矩保持常数时,称为纯弯曲。
25. 梁可以简化为三种典型形式,分别是______、______和______。
【答案】① 简支梁 ② 悬臂梁 ③ 外伸梁
【解析】根据支承和受力特点,梁可简化为简支梁、悬臂梁和外伸梁三种典型形式。
26. 平面弯曲梁截面上的内力为______,梁纯弯曲时,横截面上只有______,没有______。用截面法研究梁上任一截面的剪力,等于该截面一侧(左侧或右侧)梁上所有横向外力的代数和。
【答案】① 剪力和弯矩 ② 正应力 ③ 切应力
【解析】平面弯曲梁截面上的内力包括剪力和弯矩;纯弯曲时剪力为零,截面上只有正应力而没有切应力。
27. 截面的抗弯截面系数不仅与______和______有关,还与中性轴的选择有关。
【答案】① 截面形状 ② 截面尺寸
【解析】抗弯截面系数反映截面对弯曲承载能力的影响,与截面形状、截面尺寸以及中性轴的选择有关。
28. 构件的刚度条件是______,目的是保证构件变形不超过允许范围。
【答案】最大变形量≤许用变形量
【解析】刚度条件要求构件的最大变形量不超过许用变形量,以保证构件正常工作。
29. 梁弯曲变形时的受力特点是______。
【答案】杆件上所受的外力垂直于杆件的轴线
【解析】梁弯曲变形时,杆件所受外力主要垂直于杆件轴线,使杆件产生弯曲。
30. 梁的正应力强度条件:______。
【答案】为保证梁安全工作,梁内的最大正应力不得超过材料的许用应力
【解析】梁的正应力强度条件要求梁内的最大正应力不得超过材料的许用应力,以保证梁安全工作。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 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。
32. 直杆在发生弯曲变形时,其横截面上的内力称为弯矩。( )
【答案】错误
【解析】直杆发生弯曲变形时,横截面上的内力通常包括剪力和弯矩,因此不能笼统地称为弯矩。只有在纯弯曲情况下,横截面上才只有弯矩而没有剪力,所以题干说法错误。
33. 弯曲时剪切对细长梁的强度影响很小,所以在一般工程计算中可忽略。( )
【答案】正确
【解析】对于细长梁,剪力产生的剪应力相对于弯矩产生的弯曲正应力通常较小,因此在一般弯曲强度计算中,剪切对强度的影响可以忽略。但在抗剪验算或剪切效应明显的情况下,仍不能忽略剪切影响。因此题干说法正确。
34. 一端为固定端约束,另一端为自由端的梁叫做悬臂梁。( )
【答案】正确
【解析】梁按支座形式可以分为三类,简支梁:一端为固定铰链约束,另一端为活动铰链约束的梁;悬臂梁:一端为固定端约束,另一端为自由端的梁;外伸梁:简支梁的一端或两端伸出一部分的梁。
35. 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
36. 集中载荷的合理位置是尽量靠近梁的支座。( )
【答案】正确
【解析】在梁的跨度、支承条件和集中载荷大小一定时,集中载荷越靠近支座,梁内产生的最大弯矩通常越小,从而减小弯曲应力和承载需求。因此,集中载荷的合理位置应尽量靠近梁的支座,题干说法正确。
37. 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】弯曲梁的最大正应力出现在距中性轴最远的边缘处,而不是杆件的内侧。
38. 纯弯曲时,横截面上即有正应力,又有切应力。( )
【答案】错误
【解析】纯弯曲定义决定其横截面上只有弯矩,只有正应力,无切应力,错误。
39. 梁的抗弯截面系数仅与截面的性状有关,与截面的尺寸无关。( )
【答案】错误
【解析】抗弯截面系数与截面的形状和尺寸有关,截面尺寸变化会导致抗弯截面系数变化。
40. 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。
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 直杆发生弯曲变形时,其横截面上的内力如何分布?这种内力是如何产生的?
【答案】直杆发生弯曲变形时,横截面上的内力称为弯矩。弯矩的分布不均,最大弯矩发生在截面受到最大外力作用的地方。这种弯矩是由于直杆受到垂直于杆轴的外力或外力矩作用,导致直杆轴线由直线变为曲线,从而产生弯曲变形。横截面上的弯矩使直杆产生抵抗弯曲的应力,应力分布与弯矩的分布有关。
【解析】直杆受垂直于杆轴的外力或外力矩作用,截面内产生弯矩(通常还伴随剪力)。弯矩沿杆长分布不均,在外力作用及支承等因素决定的危险截面处可达最大值,并形成相应的弯曲应力,使杆轴由直线变为曲线。
42. 在拧紧或拆卸管状零件时,常常要使用如图所示的管给管件施加转矩。当拆卸连接牢固的管子时,常在管钳柄部加装套管,以增大转矩,那么,在这种情况下,牙是否会损坏?
【答案】由于钳牙是用优质材料制造并经过热处理的,所以,通常情况下钳牙是不容易损坏的。管钳工作时,在钳柄端部有作用力F,钳柄产生弯曲变形,其弯矩图如图所示。由弯矩图可知,钳柄根部A—A截面处弯矩值最大,该处最容易发生弯曲损坏。而错柄的材料多为45钢,一般情况下不容易产生柄部弯曲。但若钳柄!部分加上套管,长度超过1的三倍时,则A-A截面处的弯矩也将超过原来的三倍,这时钳柄根部的应力也将超过原来的三倍,这时就有可能因施力过猛而导致A—A截面处出现弯曲损坏。
43. 直梁纯弯曲时横截面上产生的应力是怎么分布的?
【答案】沿截面宽度方向(离中性轴距离相同的各点)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】直梁纯弯曲时,截面正应力满足 ,与到中性轴的距离 成正比。同一高度各点的 相同,正应力相同;中性轴处为零,距中性轴最远处最大。
44. 中性轴。
【答案】指的是梁的中性层和横截面的交线。在平面弯曲和斜弯曲情形下,横截面与应力平面的交线上各点的正应力值均为零,这条交线称为中性轴。
【解析】梁弯曲时,中性层内各点纵向变形为零,故正应力为零。中性层与横截面的交线即为中性轴;平面弯曲和斜弯曲时均符合此定义。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某机械设备的机架采用直梁结构,梁长为 2.4 m,两端分别采用铰支座 A 和滚动支座 B。距支座 A 0.8 m 处承受竖直向下的集中载荷 6 kN,梁的自重忽略不计。(1)计算支座 A、B 的竖直约束反力,并求集中载荷作用处的弯矩。(2)判断该梁属于哪一种基本梁形式,并比较集中载荷作用处与跨中截面的弯矩大小。(3)若设备运行中载荷增大,说明两种可行的梁结构改进措施,并简述其依据。
【答案】(1)设支座 A、B 的竖直反力分别为 、。由平衡条件得: kN;对支座 A 取矩,得 ,所以 kN, kN。集中载荷处的弯矩为 kN·m。(2)该梁属于简支梁。集中载荷处的弯矩为 3.2 kN·m;跨中截面弯矩为 kN·m,因此跨中弯矩较大。(3)可增大梁截面高度或宽度,提高截面抗弯能力;也可缩短梁的计算跨度或增设支承,减小弯矩。改进措施应围绕减小弯矩或提高截面抗弯强度进行。
【解析】(1)利用梁的竖直方向平衡和支座力矩平衡,先求两支座反力,再用载荷处左侧反力与力臂的乘积求弯矩。(2)两端分别为铰支座和滚动支座,属于简支梁;跨中距左支座力臂更大,弯矩也更大。(3)增大截面尺寸可提高抗弯能力,缩短跨度或增加支承可减小弯矩。
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