四川省（对口招生）智能制造类 《机械基础》项目六任务一 45分钟专题训练卷

四川省（对口招生）智能制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共158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智能制造类理论知识，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智能制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有四川省对口招生考试《机械制图》《金属加工与实训》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 四川省（对口招生）智能制造类 《机械基础》 项目六：杆件的静力分析 任务一：约束与约束力 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16小题，每题3分，共48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. 能在空间作自由运动的物体称为（ ） A. 非自由体 B. 变形体 C. 刚体 D. 自由体 3. 如图所示为三铰拱架，若将作用于拱AC上的力偶M移到拱BC上，则A、B、C处的约束力（ ） A. 都不变 B. 只有C处的不改变 C. 都变 D. 只有C处的改变 4. 柔性体约束的约束反力，其作用线沿柔索的中心线（ ） A. 其指向在标示时可以先任意假设 B. 其指向在标示时有的情况可任意假设 C. 其指向必定是背离被约束物体 D. 其指向也可能是指向被约束物体 5. 固定端约束的约束力有______。（ ） A. 一个力、零个力偶 B. 零个力、一个力偶 C. 一个力、一个力偶 D. 两个力、零个力偶 6. 如图所示，球重G，则A处的约束反力（ ） A. 2G B. G C. G D. 7. 含有力偶的约束反力为（ ） A. 固定铰支座 B. 活动铰支座 C. 固定端约束 D. 光滑面约束 8. 至少一个方向上受到限制，不能自由运动的物体叫（ ） A. 非自由体 B. 自由体 C. 约束 D. 变形体 9. 光滑接触面约束反力必须通过接触点沿着接触面在该点公法线______被约束物体（ ） A. 离开 B. 指向 C. 垂直 D. 成60度角指向 10. 图示平面直角弯杆ABC，AB=3 m，BC=4 m，受两个力偶作用，其力偶矩分别为300N·m、600N·m，转向如图所示。若不计杆重及各接触处摩擦，则A、C支座的约束反力的大小为（ ） A. FA=300N，FC=100N B. FA=300N，FC=300N C. FA=100N，FC=300N D. FA=100N，FC=100N 11. 下列描述有误的是（ ） A. 约束力和约束反力构成一对平衡力 B. 力是物体间的相互机械作用 C. 力是矢量 D. 作用点相同的若干个力，可以用加减法求合 12. 4种常见的约束中约束力的方向能确定的有（ ）种 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 13. 如图所示，将小球放在互成直角的光滑平面上，A点所受的约束反力为（ ） A. 2G B. G C. D. 14. 固定端约束反力：用一个（ ）和两个正交的分力表示（ ） A. 力矩 B. 力臂 C. 力系 D. 力偶 15. 静力分析中，约束反力的方向：（ ） A. 总是与约束力平行 B. 总是与约束面垂直 C. 总是与约束面平行 D. 总是与约束力垂直 16. 柔性约束的约束力方向：沿绳索（ ）物体，作用点即柔性体和物体的连接点。（ ） A. 指向 B. 垂直于 C. 切于 D. 背离 二、判断题（本大题共12小题，每题2分，共24分） 17. 约束力是物体受到约束时产生的反作用力。（ ） 18. 固定铰支约束反力的方向能预先确定（ ） 19. 固定端约束不能限制物体的转动。（ ） 20. 柔性约束对物体的约束反力作用于接触点，方向沿柔性体指向物体。（ ） 21. 光滑铰链约束和固定端约束的约束力方向均为假定，若计算结果为负值，则说明约束力方向与假定方向相反（ ） 22. 下图所示为中间铰链约束（ ） 23. 约束力是为了促使物体产生运动。（ ） 24. 约束反力的大小总是与主动力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。（ ） 25. 固定端约束的约束力有三个。（ ） 26. 柔性约束对物体的约束反力作用于接触点，方向沿柔性体而指向物体。（ ） 27. 柔体约束对物体的约束力是压力。（ ） 28. 柔性约束的约束力一定是拉力。（ ） 三、简答题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 29. 约束反力 30. 简述约束与约束力的概念，并说明二者之间的关系。 31. 梁AB的支座如图所示，在梁的中点作用一力偶M，梁的自重忽略，求梁A、B的两个支座反力。 32. 某机械手的平面连杆一端通过固定铰链与机架连接，另一端在光滑直线导轨内运动。分析这两处约束对连杆的约束力。 33. 某自动化设备的长支承梁一端采用铰支座，另一端采用滚动支座。说明两种支座分别提供的约束力，并分析这样布置的工程意义。 四、作图题（本大题共1小题，每题4分，共4分） 34. 试画出下列图中杆AB的受力图。 五、综合应用题（本大题共2小题，共14分） 35.（4分）某智能制造生产线的检修平台采用简支梁结构。梁长为4 m，左端A采用铰链支承，右端B采用光滑滚轮支承。梁上承受均布载荷，载荷集度为3 kN/m；距A端1 m处另有竖直向下的集中力5 kN；梁的同一受力平面内还受到水平向右的外力2 kN。梁的自重忽略不计。（1）计算A、B两处约束力的水平分量和竖直分量。（2）指出A、B两处支承分别属于何种约束，并说明各约束力的方向。（3）若将B处滚轮支承改为光滑斜面支承，斜面法线与水平方向成角，说明B处约束力方向及其对平衡分析的影响。 36.（10分）某设备安装人员使用一部4 m长的绝缘梯检修智能生产线顶部设备。梯子质量为80 kg，重心位于梯子中点，梯子与水平地面成角。梯子上端靠在光滑竖直墙面上，下端与粗糙水平地面接触。取重力加速度 ，地面对梯子的静摩擦因数为0.35。（1）计算梯子受到的重力、墙面对梯子在水平方向的约束力、地面对梯子的支持力和静摩擦力，并求地面对梯子约束力的合力大小。（2）判断梯子是否会发生滑动，并说明依据。（3）说明上端采用光滑墙面约束、下端采用粗糙地面约束时，两处约束力分别具有什么特点。 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 $ 四川省（对口招生）智能制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共158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智能制造类理论知识，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智能制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有四川省对口招生考试《机械制图》《金属加工与实训》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 四川省（对口招生）智能制造类 《机械基础》 项目六：杆件的静力分析 任务一：约束与约束力 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16小题，每题3分，共48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. 能在空间作自由运动的物体称为（ ） A. 非自由体 B. 变形体 C. 刚体 D. 自由体 【答案】D 【解析】物体按运动是否受到限制分为自由体和非自由体，在空间任何方向上运动都不受限制的物体叫自由体，否则就是非自由体。如空中飞行的飞机是自由体。 3. 如图所示为三铰拱架，若将作用于拱AC上的力偶M移到拱BC上，则A、B、C处的约束力（ ） A. 都不变 B. 只有C处的不改变 C. 都变 D. 只有C处的改变 【答案】B 4. 柔性体约束的约束反力，其作用线沿柔索的中心线（ ） A. 其指向在标示时可以先任意假设 B. 其指向在标示时有的情况可任意假设 C. 其指向必定是背离被约束物体 D. 其指向也可能是指向被约束物体 【答案】C 【解析】柔性体只能承受拉力，柔索对被约束物体的约束反力沿柔索中心线，方向背离被约束物体，故选C。 5. 固定端约束的约束力有______。（ ） A. 一个力、零个力偶 B. 零个力、一个力偶 C. 一个力、一个力偶 D. 两个力、零个力偶 【答案】C 【解析】固定端约束的约束力有一个力和一个力偶。 6. 如图所示，球重G，则A处的约束反力（ ） A. 2G B. G C. G D. 【答案】C 【解析】根据平面汇交力系平衡方程，应选C选项。 7. 含有力偶的约束反力为（ ） A. 固定铰支座 B. 活动铰支座 C. 固定端约束 D. 光滑面约束 【答案】C 【解析】固定端约束既能限制构件的移动，又能限制构件的转动，因此其约束反力包括一个力和一个力偶，故选C。 8. 至少一个方向上受到限制，不能自由运动的物体叫（ ） A. 非自由体 B. 自由体 C. 约束 D. 变形体 【答案】A 【解析】物体按运动是否受到限制分为自由体和非自由体，在空间任何方向上运动都不受限制的物体叫自由体，否则就是非自由体。如空中飞行的飞机是自由体。 9. 光滑接触面约束反力必须通过接触点沿着接触面在该点公法线______被约束物体（ ） A. 离开 B. 指向 C. 垂直 D. 成60度角指向 【答案】B 【解析】光滑接触面约束的反力作用于接触点，方向沿接触面在该点的公法线，并指向被约束物体，故选B。 10. 图示平面直角弯杆ABC，AB=3 m，BC=4 m，受两个力偶作用，其力偶矩分别为300N·m、600N·m，转向如图所示。若不计杆重及各接触处摩擦，则A、C支座的约束反力的大小为（ ） A. FA=300N，FC=100N B. FA=300N，FC=300N C. FA=100N，FC=300N D. FA=100N，FC=100N 【答案】D 11. 下列描述有误的是（ ） A. 约束力和约束反力构成一对平衡力 B. 力是物体间的相互机械作用 C. 力是矢量 D. 作用点相同的若干个力，可以用加减法求合 【答案】A 【解析】约束反力是约束对物体的作用力，简称约束力，二者是同一概念，并不是两个彼此独立的力，不能说二者构成一对平衡力。因此，选项A的表述错误。力是物体间的相互机械作用，力是矢量，作用点相同的若干个力可以按矢量加法求合，选项B、C、D均正确，所以答案为A。 12. 4种常见的约束中约束力的方向能确定的有（ ）种 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】B 【解析】四种常见约束中，柔性约束的反力方向沿柔性体，光滑面约束的反力方向垂直于接触面，这两种约束力方向能够确定；铰支座和固定端约束的反力方向不能预先确定，故选B。 13. 如图所示，将小球放在互成直角的光滑平面上，A点所受的约束反力为（ ） A. 2G B. G C. D. 【答案】C 【解析】平面对小球的约束为光滑面约束，故约束力的方向应沿接触点的公法线指向小球的几何中心，根据力的分解可知，答案应选C选项。 14. 固定端约束反力：用一个（ ）和两个正交的分力表示（ ） A. 力矩 B. 力臂 C. 力系 D. 力偶 【答案】D 【解析】固定端约束就是把物体的一端加以固定，使它既不能转动，也不能移动的约束。如果不使物体转动，必须有一个约束反力偶与外力偶或外力矩平衡；如果不使物体移动，必须要有一个约束反力与外力平衡，约束反力的方向不能确定，决定于主动力，所以用两个相互垂直的分力来表示。 15. 静力分析中，约束反力的方向：（ ） A. 总是与约束力平行 B. 总是与约束面垂直 C. 总是与约束面平行 D. 总是与约束力垂直 【答案】A 【解析】约束力与约束反力是作用力与反作用力，作用在同一直线上、大小相等、方向相反，因此二者方向平行，故选A。 16. 柔性约束的约束力方向：沿绳索（ ）物体，作用点即柔性体和物体的连接点。（ ） A. 指向 B. 垂直于 C. 切于 D. 背离 【答案】D 【解析】因为柔性约束是软的绳索，只能是拉力，所以约束反力必然背离物体。 二、判断题（本大题共12小题，每题2分，共24分） 17. 约束力是物体受到约束时产生的反作用力。（ ） 【答案】正确 【解析】当物体受到约束时，约束会对物体施加一个反作用力，这个力就是约束力。 18. 固定铰支约束反力的方向能预先确定（ ） 【答案】错误 【解析】固定铰支约束反力方向取决于约束情况和所受外力，一般不能预先确定，需通过受力分析和平衡方程求解。 19. 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。 20. 柔性约束对物体的约束反力作用于接触点，方向沿柔性体指向物体。（ ） 【答案】错误 【解析】柔性约束的反力作用于接触点，方向沿柔性体的中心线，但应背离被约束物体，而不是指向物体，因此该说法错误。 21. 光滑铰链约束和固定端约束的约束力方向均为假定，若计算结果为负值，则说明约束力方向与假定方向相反（ ） 【答案】正确 【解析】光滑铰链约束和固定端约束的约束力方向都不能确定，都是假定的，若计算结果为正，则说明实际方向与假定方向相同，或计算结果为负值，则说明实际方向与假定方向相反，算出来是负值，需要特别说明其实际方向是哪个方向。 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. 约束力是为了促使物体产生运动。（ ） 【答案】错误 【解析】约束力是为了限制物体的运动或位移，防止自由度过多而导致失稳。 24. 约束反力的大小总是与主动力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。（ ） 【答案】错误 【解析】约束反力的大小和方向由约束条件及受力情况决定，不一定与某一主动力大小相等、方向相反且共线。只有物体处于平衡状态时，全部约束反力与全部主动力的合力才满足平衡条件，因此该说法错误。 25. 固定端约束的约束力有三个。（ ） 【答案】正确 【解析】固定端约束的约束力有一个力和一个力偶，共三个。 26. 柔性约束对物体的约束反力作用于接触点，方向沿柔性体而指向物体。（ ） 【答案】错误 【解析】柔性约束对物体的约束反力作用于接触点，方向沿柔性体而背离物体。 柔性约束（如绳索等）只能承受拉力，所以其约束反力的方向是沿着绳索指向背离被约束物体的方向。 27. 柔体约束对物体的约束力是压力。（ ） 【答案】错误 【解析】柔体约束的约束力是拉力，沿柔体中心线背离被约束物体。 28. 柔性约束的约束力一定是拉力。（ ） 【答案】正确 【解析】柔性约束通常由绳、链条或柔性带等构成，只能承受沿自身长度方向的拉力，不能承受压力。因此，柔性约束的约束力作用线沿柔性约束，并背离被约束物体，方向表现为拉力，所以题干说法正确，答案为“正确”。 三、简答题（本大题共5小题，每题2分，共10分） 29. 约束反力 【答案】约束对被约束物体的作用称为约束力或约束反力。 【解析】约束是对物体运动所施加的限制条件。约束对被约束物体的作用力称为约束力，也称约束反力。约束反力的方向和作用位置由约束的类型及接触情况确定，其大小需要结合物体所受主动力和运动状态，通过平衡方程或运动方程求得。 30. 简述约束与约束力的概念，并说明二者之间的关系。 【答案】（1）约束是对物体运动所施加的限制条件。（2）约束力是约束对被约束物体的作用力，也称约束反力，其方向由约束类型和接触情况确定，通常与约束所阻碍的相对运动趋势相反。（3）约束力的大小通常由物体所受主动力和运动状态共同决定，不能脱离具体受力情况预先确定。 【解析】约束是对物体运动所施加的限制条件。约束力是约束对被约束物体的作用力，也称约束反力。不同类型的约束，其约束力的方向和作用位置不同，例如光滑接触面的约束力沿接触面的法线方向，柔性约束的约束力沿柔体方向并指向背离被约束物体的一侧。约束力的大小不能仅由约束类型确定，还需要根据物体所受主动力及其平衡或运动状态，利用平衡方程或运动方程求得。 31. 梁AB的支座如图所示，在梁的中点作用一力偶M，梁的自重忽略，求梁A、B的两个支座反力。 【答案】解：取AB梁为研究对象。这个梁只受一个主动力偶M作用，根据平面力偶系的平衡条件，两个约束反力必须构成一个力偶，与主动力偶平衡。画受力图如下： 32. 某机械手的平面连杆一端通过固定铰链与机架连接，另一端在光滑直线导轨内运动。分析这两处约束对连杆的约束力。 【答案】（1）固定铰链限制连杆在平面内沿两个方向的移动，但允许连杆绕铰链转动，其约束力可分解为相互垂直的两个分力。（2）光滑直线导轨只限制连杆垂直于导轨方向的移动，因此约束力垂直于导轨接触面。（3）由于铰链和导轨均按理想光滑约束处理，通常不考虑铰链摩擦力矩和导轨切向摩擦力。 【解析】平面固定铰链具有两个方向的位移约束，产生两个反力分量；光滑导轨只提供法向约束力，不提供沿导轨方向的摩擦力。 33. 某自动化设备的长支承梁一端采用铰支座，另一端采用滚动支座。说明两种支座分别提供的约束力，并分析这样布置的工程意义。 【答案】（1）铰支座限制支承梁在水平和竖直方向的移动，提供水平约束力和竖直约束力，但允许梁端转动。（2）滚动支座通常只限制竖直方向的移动，提供竖直约束力，并允许梁端沿水平方向移动和转动。（3）这种布置既能保证支承梁具有稳定的支承条件，又能释放因温度变化或安装误差产生的水平变形，减少附加内力。 【解析】铰支座承担两个方向的平面反力，滚动支座仅承担法向反力。滚动支座保留水平方向的自由度，可避免梁因热胀冷缩受到过大的约束。 四、作图题（本大题共1小题，每题4分，共4分） 34. 试画出下列图中杆AB的受力图。 【答案】（1）取分离体：画出杆件AB。 （2）画出杆AB上的全部主动力。 （3）画出球上的约束反力：A处为固定铰链支座，B处为活动铰链支座。 五、综合应用题（本大题共2小题，共14分） 35.（4分）某智能制造生产线的检修平台采用简支梁结构。梁长为4 m，左端A采用铰链支承，右端B采用光滑滚轮支承。梁上承受均布载荷，载荷集度为3 kN/m；距A端1 m处另有竖直向下的集中力5 kN；梁的同一受力平面内还受到水平向右的外力2 kN。梁的自重忽略不计。（1）计算A、B两处约束力的水平分量和竖直分量。（2）指出A、B两处支承分别属于何种约束，并说明各约束力的方向。（3）若将B处滚轮支承改为光滑斜面支承，斜面法线与水平方向成角，说明B处约束力方向及其对平衡分析的影响。 【答案】（1）均布载荷的合力为其作用点距A端2 m。对A点取力矩：竖直方向平衡：水平方向平衡：所以，A处水平约束力为2 kN，方向水平向左；A处竖直约束力为9.75 kN，方向竖直向上；B处竖直约束力为7.25 kN，方向竖直向上，B处水平约束力为0。（2）A处为铰链约束，可产生水平和竖直两个方向的约束力；B处为光滑滚轮约束，约束力垂直于支承面，因此本题中仅产生竖直向上的约束力。（3）改为光滑斜面支承后，B处约束力应垂直于斜面，即沿斜面法线方向，不再必然竖直。进行平衡分析时，应将该约束力分解为水平和竖直分量。 【解析】（1）先将均布载荷等效为作用于跨中、大小为12 kN的集中力，再对A点取矩求得B处反力，最后利用水平方向和竖直方向平衡求得A处反力。（2）铰链可限制两个方向的移动，光滑滚轮只限制垂直支承面的移动。（3）光滑约束力始终垂直于接触面。 36.（10分）某设备安装人员使用一部4 m长的绝缘梯检修智能生产线顶部设备。梯子质量为80 kg，重心位于梯子中点，梯子与水平地面成角。梯子上端靠在光滑竖直墙面上，下端与粗糙水平地面接触。取重力加速度 ，地面对梯子的静摩擦因数为0.35。（1）计算梯子受到的重力、墙面对梯子在水平方向的约束力、地面对梯子的支持力和静摩擦力，并求地面对梯子约束力的合力大小。（2）判断梯子是否会发生滑动，并说明依据。（3）说明上端采用光滑墙面约束、下端采用粗糙地面约束时，两处约束力分别具有什么特点。 【答案】（1）梯子重力为设墙面对梯子的水平约束力为 。以梯子下端为转轴取力矩： 水平方向平衡表明，地面对梯子的静摩擦力为230.94 N，方向水平向右。竖直方向平衡表明，地面支持力为800 N，方向竖直向上。地面约束力合力为（2）地面最大静摩擦力为由于所需静摩擦力230.94 N小于最大静摩擦力280 N，所以梯子不会滑动。（3）光滑墙面对梯子的约束力垂直于墙面，只有水平方向分量；粗糙地面对梯子的约束力由支持力和静摩擦力组成，分别承担竖直和水平方向的约束作用。 【解析】（1）先由重力求地面支持力，再以梯脚为转轴建立力矩平衡，求出墙面约束力，最后由水平方向平衡求摩擦力。（2）将所需摩擦力与最大静摩擦力比较即可判断稳定性。（3）光滑接触面只能产生法向力，粗糙接触面还可产生切向摩擦力。 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 $