山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》项目七任务一 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机械制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共220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机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《金属加工基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》 项目七：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20小题，每题2分，共40分） 1. 光滑面约束的约束反力总是沿接触面的______方向,并指向被约束的物体。（ ） A. 水平 B. 铅垂 C. 公切线 D. 公法线 【答案】D 【解析】光滑面约束的约束反力通过接触点，并沿接触面在该点的公法线方向，且指向被约束物体。因此选 D。 2. 约束反力中含有力偶的约束为______。（ ） A. 固定端支座 B. 活动铰链支座 C. 光滑面约束 D. 柔性约束 【答案】A 【解析】固定端支座限制物体在两个相互垂直方向上的移动和转动，因此在平面问题中其约束反力通常包括两个正交力分量和一个力偶。故选 A。 3. 如图所示杆ACB，其正确的受力图为（ ） A. 图A B. 图B C. 图C D. 图D 【答案】A 【解析】物体与光滑面形成点、线、面刚性接触（接触面间摩擦力很小，忽略不计）所形成的约束，称为光滑面约束。 光滑面约束的约束反力是支撑力或压力，其方向沿接触面的公法线指向被约束物体。此类约束反力也称为法向反力，通常用N或F表示。 4. 关于约束反力的方向确定，下列哪一个叙述是正确的（ ） A. 约束反力的方向无法确定 B. 约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向相反 C. 约束反力的方向随意 D. 约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向相同 【答案】B 【解析】约束反力是约束对被约束物体的作用力，其作用是阻碍物体沿受限制方向的运动趋势，因此约束反力方向与被约束物体被限制运动的趋势方向相反。故选 B。 5. 在下列几种约束中，______约束反力方向可以确定。（ ） A. 固定端 B. 光滑圆柱铰链 C. 光滑面约束 D. 固定铰支座 【答案】C 【解析】光滑面约束力的方向沿接触面在接触点处的公法线方向，可以确定；其余约束的反力方向通常不能预先完全确定。故选 C。 6. 约束力的方向必与______的方向相反。（ ） A. 主动力 B. 物体被限制的运动趋势 C. 重力 D. 内 力 【答案】B 【解析】约束力是约束物体对受力物体的作用力，其方向必与物体被限制运动的方向相反。故选 B。 7. 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。 8. 在工程实际中，对非自由体的某些位移起限制作用的物体，称为（ ） A. 自由体 B. 非自由体 C. 以上选项都不对 D. 约束 【答案】D 【解析】对于某一物体的运动起限制作用的周围其他物体称为约束。 9. 能在空间作自由运动的物体称为（ ） A. 非自由体 B. 自由体 C. 刚体 D. 变形体 【答案】B 【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。 10. ，图示梁AB受一力偶作用，其力矩，，。试求支座A、B的反力（方向图中已给出）（ ） A. A；100N B：50N B. A；50N B：50N C. A；50N B：100N D. A；100N B：100N 【答案】D 11. 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. 其指向必定是背离被约束物体 C. 其指向在标示时有的情况可任意假设 D. 其指向也可能是指向被约束物体 【答案】B 【解析】柔索只能承受拉力，不能承受压力。因此，柔性体约束的约束反力作用线沿柔索中心线，且方向必定背离被约束物体。故选 B。 12. 活动铰支座的约束反力方向（ ） A. 垂直于支承面 B. 平行于支承面 C. 任意方向 D. 沿支承面法线方向 【答案】D 【解析】活动铰支座通常设置在光滑支承面或滚轮上，只限制物体垂直于支承面的运动。因此，其约束反力垂直于支承面，即沿支承面法线方向。故选 D。 13. 含有力偶的约束反力为（ ） A. 固定端约束 B. 活动铰支座 C. 固定铰支座 D. 光滑面约束 【答案】A 【解析】固定端约束既限制物体的移动，又限制物体的转动，因此其约束反力可简化为一个力和一个力偶。故选 A。 14. 均质杆AB长为L，重为P，用一绳索悬吊于光滑槽内，则杆在A、B处受到的约束力的关系为（ ） A. FA>FB B. FA<FB C. FA=Fs=0 D. FA=Fs≠0 【答案】D 15. 光滑接触面约束反力必须通过接触点沿着接触面在该点的公法线______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通过接触点，沿接触面在该点处的公法线方向，并指向被约束物体。故选 B。 16. 固定端约束的约束力有______。（ ） A. 一个力 B. 一个力偶 C. 力、力偶各一个 D. 两个力 【答案】C 【解析】固定端约束的约束力有一个力和一个力偶。 17. 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。 18. 限制受力物体运动的物体称为（ ） A. 研究对象 B. 参考物体 C. 刚体 D. 约束 【答案】D 【解析】限制受力物体运动的周围物体称为约束；受力物体在约束作用下不能进行某些方向的运动。故选 D。 19. 固定铰支座其约束反力一般用（ ）分量表示。 A. 两个正交 B. 平行 C. 一个 D. 三个 【答案】A 【解析】固定铰支座限制物体在两个相互垂直方向上的移动，但允许物体绕铰点转动，因此其约束反力一般用两个正交分量表示。故选 A。 20. 对于固定端约束，不管约束反力的分布如何复杂，都可以简化到作用于该固定端点的（ ） A. 一个力 B. 一个力偶 C. 一群力 D. 力、力偶各一个 【答案】D 【解析】固定端约束限制物体的平动和转动。不论约束反力的实际分布多么复杂，都可简化为作用于固定端点的一个力和一个力偶。故选 D。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 约束反力 【答案】约束对被约束物体的作用力称为约束力或约束反力。 【解析】约束是限制物体某些运动或运动趋势的周围物体、装置或接触条件。约束为了限制被约束物体的运动，会对该物体施加作用力，这种作用力称为约束力或约束反力。 22. 如下图所示梁AB，其上作用着两个集中力F=2000 kN，a=0．5 m，L=2 m，梁为实心圆柱梁，求：B点的约束反力。 【答案】解：画受力图如图 由 23. 简述约束与约束力的含义，并说明二者之间的关系。 【答案】（1）约束是限制物体某些运动形式或运动趋势的周围物体、装置或接触条件。（2）约束力是约束对被约束物体产生的作用力，用以阻碍物体沿受限制方向的运动或运动趋势。（3）约束力由约束条件产生，其方向应与被限制的运动方向或运动趋势相反。 【解析】约束体现物体运动受到的限制，约束力是这种限制在力学上的作用表现。分析约束力时，应先判断物体被限制的运动形式。 24. 一水平梁左端 A 通过铰支座与墙体连接，中部 B 放置在水平光滑滚轮支座上，梁右端 C 受到竖直向下的集中载荷 F，忽略梁的自重和各处摩擦。说明该梁各支承处的约束形式及约束力，并简述画出梁受力图的步骤。 【答案】（1）A 处为铰支座约束，限制梁在水平方向和竖直方向的移动，但不限制梁绕 A 点转动。（2）A 处约束力可分解为水平分力 和竖直分力 ；B 处为光滑滚轮支座约束，只限制梁竖直方向移动，约束力 垂直于水平支承面，方向竖直向上。（3）画受力图时，应先取梁为研究对象，解除各支承约束，再以相应约束力代替支承作用，并标出 C 处竖直向下的外载荷 F。 【解析】（1）铰支座能承受两个相互垂直方向的力，不能承受力矩。（2）光滑滚轮支座的约束力沿接触面的法线方向。（3）受力图应保留全部外力和约束力，不应保留已解除的支承结构。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。构件重量不计，图中的长度单位为cm。已知F=200 N，试求支座A和E的约束力。 【答案】(1) 取DE为研究对象，DE为二力杆；(2) 取ABC为研究对象，受力分析并画受力图；画封闭的力三角形： 26. 某机床检修平台的水平横梁长 ，左端 A 采用固定铰支座，右端 B 采用可动铰支座。横梁上受到两个竖直向下的集中力：，作用点距 A 点 ；，作用点距 A 点 。忽略横梁自重，系统处于平衡状态。（1）写出 A、B 两处支座对横梁的约束力分量。（2）计算 B 处支座的竖直约束力。（3）计算 A 处支座的竖直约束力和水平约束力。 【答案】（1）A 处固定铰支座的约束力分为水平分量 和竖直分量 ；B 处可动铰支座的约束力为竖直分量 。（2）以 A 点为矩心，根据力矩平衡条件：。，方向竖直向上。（3）根据竖直方向力的平衡条件：。，方向竖直向上。水平方向没有外力，根据平衡条件：。 【解析】固定铰支座 A 限制横梁水平和竖直移动，其约束力可分解为 、；可动铰支座 B 只限制垂直于水平支承面的移动，其约束力为竖直分量 。取横梁为研究对象，以 A 点取矩：，解得 ，方向竖直向上。由竖直方向平衡条件 ，得 ，方向竖直向上。由水平方向平衡条件 ，故 。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某车间安装一根水平检修梁，梁长 4 m，自重为 2 kN，重心位于梁的中点。梁左端 A 采用铰链支座连接，右端 B 放置在光滑滚轮支座上。现将重为 6 kN 的设备吊装在距 A 端 1 m 处，忽略吊索质量。（1）计算 A、B 两支座对梁的竖直约束力。（2）判断 A、B 两处支座分别属于何种约束，并说明其约束力方向。（3）若设备改吊装在距 A 端 3.5 m 处，说明 B 支座约束力的变化趋势及原因。 【答案】（1）设 A、B 两处竖直约束力分别为 、。由竖直方向平衡条件：。以 A 点取矩：，得 ，方向竖直向上。故 ，方向竖直向上。（2）A 处为铰链支座约束，限制梁在水平和竖直方向的移动，不限制梁绕 A 点转动；其约束力可分解为水平分力 和竖直分力 。本题没有水平外力，故 ， 竖直向上。B 处为光滑滚轮支座约束，只限制梁垂直于水平支承面的移动；其约束力垂直于支承面，本题中竖直向上。（3）设备改吊装在距 A 端 处时，以 A 点取矩：，得 。因此，B 支座约束力由 增大至 。原因是设备向 B 支座移动后，其对 A 点的力矩增大，为保持力矩平衡，B 支座需提供更大的竖直约束力。 【解析】取梁为研究对象。A 处铰链支座可提供水平和竖直两个方向的约束力，B 处光滑滚轮支座的约束力垂直于水平支承面，故为竖直方向。设竖直反力为 、。由力矩平衡条件 ：，得 。由竖直方向平衡条件 ：，得 。两竖直反力均向上。水平方向无外力，故 A 处水平约束力为零。设备移至距 A 端 处后，，得 ；设备对 A 点的力矩增大，因此 B 支座竖直约束力增大。 28.（5分）某铣削工装的横梁 AB 长为 3.6 m，左端 A 采用铰支座固定，右端 B 采用滚动支座支承。加工时，刀具对工装在距 A 点 1.2 m 的 C 点施加大小为 18 kN 的作用力，该力与水平线夹角为 ，方向向左下方。忽略横梁自重。（1）计算作用力的水平分力和竖直分力，并求铰支座 A 的水平约束力、竖直约束力及滚动支座 B 的竖直约束力。（2）判断 A、B 两处支座分别提供了哪些方向的约束。（3）若将 B 处滚动支座改为铰支座，分析该结构在平面内可能出现的问题，并提出改进措施。 【答案】（1）作用力的水平分力为 ，方向向左；竖直分力为 ，方向向下。以 A 点取矩：，得 ，方向向上。由竖直方向平衡：，得 ，方向向上。由水平方向平衡：，得 ，方向向右。（2）A 处铰支座限制横梁的水平和竖直移动，提供水平与竖直约束力；B 处滚动支座限制横梁的竖直移动，提供竖直约束力。（3）改为铰支座后，B 处会增加水平约束力，使结构出现一个多余约束，支座反力无法仅由平衡方程确定。应保留一端铰支、另一端滚动支承，保证结构静定并允许横梁受热伸缩。 【解析】分解力得水平分力15.59 kN向左、竖直分力9.00 kN向下。对A取矩，By=3.00 kN向上；由平衡得Ay=6.00 kN向上、Ax=15.59 kN向右。A限制水平和竖直位移，B仅限竖直位移。若B改铰支座则产生多余水平约束，宜恢复一铰一滚支承。 29.（10分）某机械设备的斜置导轨与水平面夹角为 ，一质量为 200 kg 的滑台静止在导轨上。滑台受沿导轨向上的牵引力 作用，导轨与滑台间的静摩擦因数为 0.40，取 。（1）当牵引力 时，计算导轨对滑台的正压力和静摩擦力。（2）判断此时滑台是否能够保持静止。（3）说明牵引力逐渐增大至滑台将要沿导轨向上滑动时，摩擦力的方向及最大值。 【答案】（1）滑台重力为：。正压力为：。沿导轨向下的重力分力为：。静摩擦力为：，方向沿导轨向上。（2）能够保持静止。最大静摩擦力为：，大于所需静摩擦力 300 N。（3）摩擦力方向沿导轨向下。最大静摩擦力为：。 【解析】G=2000 N，N=Gcos=1732 N，沿轨重力分力为1000 N向下。T=700 N时需静摩擦力300 N向上，且小于fmax=μN=692.8 N，故可静止。将要向上滑动时，摩擦力改为沿导轨向下，最大值为692.8 N。 30.（10分）某起重工位使用两根钢丝绳吊起质量为 1.2 t 的机床部件，两钢丝绳在吊钩处相连，且关于竖直中心线对称。每根钢丝绳与竖直方向的夹角均为 ，取 。钢丝绳的许用拉力为 8 kN。（1）计算机床部件的重力及每根钢丝绳的拉力。（2）判断所选钢丝绳是否满足强度要求。（3）若吊装时两钢丝绳与竖直方向的夹角增大，说明钢丝绳拉力的变化及安全操作要求。 【答案】（1）机床部件重力为：。设每根钢丝绳拉力为 ，由竖直方向平衡得：。所以：。（2）满足强度要求。每根钢丝绳拉力为 6.93 kN，小于许用拉力 8 kN。（3）钢丝绳拉力增大。吊装时应尽量减小钢丝绳夹角，严禁超过钢丝绳许用拉力，并应保持吊物平稳。 【解析】（1）机床部件质量为，其重力为。两根钢丝绳关于竖直中心线对称，设每根钢丝绳的拉力为。由竖直方向平衡：，所以。（2）每根钢丝绳的实际拉力为，小于其许用拉力，因此所选钢丝绳满足强度要求。（3）设钢丝绳与竖直方向的夹角为，则，即。当增大时，减小，单根钢丝绳拉力增大。吊装时应尽量减小钢丝绳与竖直方向的夹角，确保每根钢丝绳拉力不超过许用拉力，并保持吊物平稳。 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）机械制造类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑，共220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机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《金属加工基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》 项目七：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20小题，每题2分，共40分） 1. 光滑面约束的约束反力总是沿接触面的______方向,并指向被约束的物体。（ ） A. 水平 B. 铅垂 C. 公切线 D. 公法线 2. 约束反力中含有力偶的约束为______。（ ） A. 固定端支座 B. 活动铰链支座 C. 光滑面约束 D. 柔性约束 3. 如图所示杆ACB，其正确的受力图为（ ） A. 图A B. 图B C. 图C D. 图D 4. 关于约束反力的方向确定，下列哪一个叙述是正确的（ ） A. 约束反力的方向无法确定 B. 约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向相反 C. 约束反力的方向随意 D. 约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向相同 5. 在下列几种约束中，______约束反力方向可以确定。（ ） A. 固定端 B. 光滑圆柱铰链 C. 光滑面约束 D. 固定铰支座 6. 约束力的方向必与______的方向相反。（ ） A. 主动力 B. 物体被限制的运动趋势 C. 重力 D. 内 力 7. 如图所示，球重G，则A处的约束反力（ ） A. 2G B. G C. G D. 8. 在工程实际中，对非自由体的某些位移起限制作用的物体，称为（ ） A. 自由体 B. 非自由体 C. 以上选项都不对 D. 约束 9. 能在空间作自由运动的物体称为（ ） A. 非自由体 B. 自由体 C. 刚体 D. 变形体 10. ，图示梁AB受一力偶作用，其力矩，，。试求支座A、B的反力（方向图中已给出）（ ） A. A；100N B：50N B. A；50N B：50N C. A；50N B：100N D. A；100N B：100N 11. 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. 其指向必定是背离被约束物体 C. 其指向在标示时有的情况可任意假设 D. 其指向也可能是指向被约束物体 12. 活动铰支座的约束反力方向（ ） A. 垂直于支承面 B. 平行于支承面 C. 任意方向 D. 沿支承面法线方向 13. 含有力偶的约束反力为（ ） A. 固定端约束 B. 活动铰支座 C. 固定铰支座 D. 光滑面约束 14. 均质杆AB长为L，重为P，用一绳索悬吊于光滑槽内，则杆在A、B处受到的约束力的关系为（ ） A. FA>FB B. FA<FB C. FA=Fs=0 D. FA=Fs≠0 15. 光滑接触面约束反力必须通过接触点沿着接触面在该点的公法线______被约束物体（ ） A. 离开 B. 指向 C. 垂直 D. 成60度角指向 16. 固定端约束的约束力有______。（ ） A. 一个力 B. 一个力偶 C. 力、力偶各一个 D. 两个力 17. 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. 18. 限制受力物体运动的物体称为（ ） A. 研究对象 B. 参考物体 C. 刚体 D. 约束 19. 固定铰支座其约束反力一般用（ ）分量表示。 A. 两个正交 B. 平行 C. 一个 D. 三个 20. 对于固定端约束，不管约束反力的分布如何复杂，都可以简化到作用于该固定端点的（ ） A. 一个力 B. 一个力偶 C. 一群力 D. 力、力偶各一个 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 约束反力 22. 如下图所示梁AB，其上作用着两个集中力F=2000 kN，a=0．5 m，L=2 m，梁为实心圆柱梁，求：B点的约束反力。 23. 简述约束与约束力的含义，并说明二者之间的关系。 24. 一水平梁左端 A 通过铰支座与墙体连接，中部 B 放置在水平光滑滚轮支座上，梁右端 C 受到竖直向下的集中载荷 F，忽略梁的自重和各处摩擦。说明该梁各支承处的约束形式及约束力，并简述画出梁受力图的步骤。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 如图所示结构由两弯杆ABC和DE构成。构件重量不计，图中的长度单位为cm。已知F=200 N，试求支座A和E的约束力。 26. 某机床检修平台的水平横梁长 ，左端 A 采用固定铰支座，右端 B 采用可动铰支座。横梁上受到两个竖直向下的集中力：，作用点距 A 点 ；，作用点距 A 点 。忽略横梁自重，系统处于平衡状态。（1）写出 A、B 两处支座对横梁的约束力分量。（2）计算 B 处支座的竖直约束力。（3）计算 A 处支座的竖直约束力和水平约束力。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某车间安装一根水平检修梁，梁长 4 m，自重为 2 kN，重心位于梁的中点。梁左端 A 采用铰链支座连接，右端 B 放置在光滑滚轮支座上。现将重为 6 kN 的设备吊装在距 A 端 1 m 处，忽略吊索质量。（1）计算 A、B 两支座对梁的竖直约束力。（2）判断 A、B 两处支座分别属于何种约束，并说明其约束力方向。（3）若设备改吊装在距 A 端 3.5 m 处，说明 B 支座约束力的变化趋势及原因。 28.（5分）某铣削工装的横梁 AB 长为 3.6 m，左端 A 采用铰支座固定，右端 B 采用滚动支座支承。加工时，刀具对工装在距 A 点 1.2 m 的 C 点施加大小为 18 kN 的作用力，该力与水平线夹角为 ，方向向左下方。忽略横梁自重。（1）计算作用力的水平分力和竖直分力，并求铰支座 A 的水平约束力、竖直约束力及滚动支座 B 的竖直约束力。（2）判断 A、B 两处支座分别提供了哪些方向的约束。（3）若将 B 处滚动支座改为铰支座，分析该结构在平面内可能出现的问题，并提出改进措施。 29.（10分）某机械设备的斜置导轨与水平面夹角为 ，一质量为 200 kg 的滑台静止在导轨上。滑台受沿导轨向上的牵引力 作用，导轨与滑台间的静摩擦因数为 0.40，取 。（1）当牵引力 时，计算导轨对滑台的正压力和静摩擦力。（2）判断此时滑台是否能够保持静止。（3）说明牵引力逐渐增大至滑台将要沿导轨向上滑动时，摩擦力的方向及最大值。 30.（10分）某起重工位使用两根钢丝绳吊起质量为 1.2 t 的机床部件，两钢丝绳在吊钩处相连，且关于竖直中心线对称。每根钢丝绳与竖直方向的夹角均为 ，取 。钢丝绳的许用拉力为 8 kN。（1）计算机床部件的重力及每根钢丝绳的拉力。（2）判断所选钢丝绳是否满足强度要求。（3）若吊装时两钢丝绳与竖直方向的夹角增大，说明钢丝绳拉力的变化及安全操作要求。 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 $