山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》项目七任务三 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 任务三：力系 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. 如果一个平面力系中的力与坐标轴的夹角都已知，如何表示这些力（ ） A. 用力的大小表示 B. 用力的方向表示 C. 用力的分量表示 D. 用力的合力表示 2. 作用在刚体上的两个力，大小相等、方向相反且作用线平行，它们组成的力系是（ ） A. 平面汇交力系 B. 平面平行力系 C. 平面力偶系 D. 平面任意力系 3. 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 4. 平面汇交力系的合力在任意一个坐标轴上的投影（ ） A. 投影值为0 B. 各分力投影的代数和 C. 合力的大小 D. 其中一个分力的投影 5. 光滑面约束的约束力方向：沿接触表面的（ ）并指向受力物体，作用点即接触点（ ） A. 公切线 B. 轴线 C. 公法线 D. 母线 6. 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 7. 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 8. 三爪自定心卡盘对圆柱工件的约束是（ ） A. 柔性约束 B. 光滑面约束 C. 铰链约束 D. 固定端约束 9. 约束反力的方向不能直接确定的有（ ） A. 光滑接触表面的约束 B. 柔性约束 C. 光滑活动铰链约束 D. 固定端约束 10. 如图所示的两杆受力中（ ） A. AB杆受拉，BC杆受拉 B. AB杆受拉，BC杆受压 C. AB杆受压，BC杆受拉 D. AB杆受压，BC杆受压 11. 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 12. 对于固定端约束，不管约束反力的分布情况如何复杂，都可以简化到该固定端的（ ） A. 一个力 B. 一组力 C. 一个力偶 D. 力-力偶系 13. 地面对电线杆的约束是（ ） A. 固定端约束 B. 光滑接触面约束 C. 柔性约束 D. 铰链约束 14. 如图所示的各图为平面汇交力系所作的力多边形，下面说法正确的是（ ） （a） （b） （c） （d） A. 图（a）和图（b）是平衡力系 B. 图（b）和图（c）是平衡力系 C. 图（a）和图（c）是平衡力系 D. 图（c）和图（d）是平衡力系 15. 带传动中带所产生的约束力属于约束（ ） A. 光滑接触面 B. 柔性 C. 固定铰链 D. 活动铰链 16. 光滑面约束的特点是（ ） A. 只能限制物体沿接触面公切线方向并指向光滑面的运动 B. 只能限制物体沿接触面公切线方向并背离光滑面的运动 C. 只能限制物体沿接触面公法线方向并指向光滑面的运动 D. 只能限制物体沿接触面公法线方向并背离光滑面的运动 17. 物体在同一平面内的四个力构成平行四边形，该物体在此力系作用下处于（ ） A. 平衡状态 B. 不平衡状态，因为可合成为一个合力偶 C. 不平衡状态，因为可合成为一个合力 D. 不平衡状态，因为可合成为力偶-合力系统 18. 平面平行力系的独立平衡方程数目一般有______个。（ ） A. 一 B. 二 C. 三 D. 四 19. 平面任意力系独立平衡方程的数目为（ ） A. 2个 B. 3个 C. 6个 D. 1个 20. 平面任意力系向一点O简化后，得到一个主矢F和一个主矩Mo，下列四种情况属于平衡力系的应是（ ） A. F ≠ 0 Mo = 0 B. F = 0 Mo = 0 C. F ≠ 0 Mo ≠ 0 D. F = 0 Mo ≠ 0 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 约束。 22. 如图所示，求A 点处的支座反力。 23. 受力图： 24. 为什么在结构分析中需要画受力图？ 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 如图所示，四个力作用于O点，设 ，试用解析法求此力系的合力。 26. 某设备吊环受三个共点力作用：，方向水平向右；，与水平向右的夹角为；，方向竖直向下。求：（1）该力系合力在水平轴和竖直轴上的投影。（2）该力系合力的大小及其与水平向右方向的夹角。（3）使吊环处于平衡状态所需平衡力的大小和方向。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某车间安装设备时，采用两根相互垂直的钢丝绳牵引一台工装。水平向右钢丝绳的拉力为 6 kN，竖直向下钢丝绳的拉力为 8 kN，两力作用于同一吊环。（1）计算该力系的合力大小，并求合力与水平方向的夹角。（2）若吊环允许承受的最大拉力为 9 kN，判断该吊环是否满足使用要求。（3）为使吊环满足承载要求，说明一种可行的改进措施。 28.（10分）画出下面图中AB杆的受力图。 （1） （2） （3） 29.（5分）某自动化生产线的定位支架在调试时，铰接点 O 同时受到两个共点力作用：气缸推力 ，方向水平向右；拉杆拉力 ，方向与水平向右成 角。该铰接点所配支承件的许用承载力为 。不计支架自重。（1）计算力系合力的水平分量、竖直分量、合力大小及其与水平向右方向的夹角。（2）若要使铰接点 O 保持平衡，支承件对支架的约束反力应为多大、方向如何？判断现有支承件是否满足承载要求。（3）针对第（2）问的结论，提出两项可行的改进措施。 30.（10分）某检修平台由 A、B 两个支座支承，支座间距为 6 m。平台自重忽略不计，平台上有两台设备：设备甲重 4 kN，距 A 支座 1.5 m；设备乙重 8 kN，距 A 支座 4.5 m。两设备的重力均竖直向下。（1）计算 A、B 两个支座的竖直支承反力。（2）若 B 支座的允许支承力为 6.5 kN，判断该支座是否满足安全要求。（3）若保持设备甲位置不变，为使 B 支座支承力不超过 6.5 kN，设备乙距 A 支座最远应为多少米？ 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 任务三：力系 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. 如果一个平面力系中的力与坐标轴的夹角都已知，如何表示这些力（ ） A. 用力的大小表示 B. 用力的方向表示 C. 用力的分量表示 D. 用力的合力表示 【答案】C 【解析】可以用力的分量表示，将每个力分解为水平和垂直分量。 2. 作用在刚体上的两个力，大小相等、方向相反且作用线平行，它们组成的力系是（ ） A. 平面汇交力系 B. 平面平行力系 C. 平面力偶系 D. 平面任意力系 【答案】C 【解析】两个大小相等、方向相反且作用线不重合的平行力构成力偶，其对刚体的作用表现为转动效应。 3. 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 4. 平面汇交力系的合力在任意一个坐标轴上的投影（ ） A. 投影值为0 B. 各分力投影的代数和 C. 合力的大小 D. 其中一个分力的投影 【答案】B 【解析】根据合力投影定理，平面汇交力系的合力在任一坐标轴上的投影，等于各分力在同一坐标轴上投影的代数和。即 Rx=ΣFx，Ry=ΣFy。因此选B。 5. 光滑面约束的约束力方向：沿接触表面的（ ）并指向受力物体，作用点即接触点（ ） A. 公切线 B. 轴线 C. 公法线 D. 母线 【答案】C 【解析】光滑面约束是由光滑的平面或曲面构成的约束，是一种理想状态，实际并不存在，它认为两个接触面都绝对光滑，不会产生摩擦，两个接触面间没有了切向力，只有法向力，所以约束反力沿接触面的公法线，指向受力物体。 6. 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。 7. 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 8. 三爪自定心卡盘对圆柱工件的约束是（ ） A. 柔性约束 B. 光滑面约束 C. 铰链约束 D. 固定端约束 【答案】D 【解析】三爪自定心卡盘夹紧圆柱工件后，可限制工件的平动和转动，其约束作用可按固定端约束处理。 9. 约束反力的方向不能直接确定的有（ ） A. 光滑接触表面的约束 B. 柔性约束 C. 光滑活动铰链约束 D. 固定端约束 【答案】D 【解析】光滑接触表面的约束反力沿接触面的公法线；柔性约束的约束力沿柔性体，且背离受力物体；光滑活动铰链约束的约束反力垂直于支承面，这三类约束力的作用线方向均可直接确定。固定端约束可简化为一个约束力和一个约束力偶，其中约束力的方向及约束力偶的转向需由平衡条件确定，不能直接确定。因此选D。 10. 如图所示的两杆受力中（ ） A. AB杆受拉，BC杆受拉 B. AB杆受拉，BC杆受压 C. AB杆受压，BC杆受拉 D. AB杆受压，BC杆受压 【答案】B 【解析】AB杆和BC杆都是二力杆，AB杆受拉，BC杆受压 11. 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。 12. 对于固定端约束，不管约束反力的分布情况如何复杂，都可以简化到该固定端的（ ） A. 一个力 B. 一组力 C. 一个力偶 D. 力-力偶系 【答案】D 【解析】固定端约束能够限制物体在平面内的移动和转动。无论约束反力分布多么复杂，均可简化为固定端处的一个力和一个力偶。 13. 地面对电线杆的约束是（ ） A. 固定端约束 B. 光滑接触面约束 C. 柔性约束 D. 铰链约束 【答案】A 【解析】电线杆埋设在地面中，其根部可限制电线杆的平动和转动，因此地面对电线杆的约束属于固定端约束。 14. 如图所示的各图为平面汇交力系所作的力多边形，下面说法正确的是（ ） （a） （b） （c） （d） A. 图（a）和图（b）是平衡力系 B. 图（b）和图（c）是平衡力系 C. 图（a）和图（c）是平衡力系 D. 图（c）和图（d）是平衡力系 【答案】C 15. 带传动中带所产生的约束力属于约束（ ） A. 光滑接触面 B. 柔性 C. 固定铰链 D. 活动铰链 【答案】B 【解析】带传动中的带只能承受拉力，不能承受压力和弯矩。带对物体的约束力沿带的切线方向，属于柔性约束。 16. 光滑面约束的特点是（ ） A. 只能限制物体沿接触面公切线方向并指向光滑面的运动 B. 只能限制物体沿接触面公切线方向并背离光滑面的运动 C. 只能限制物体沿接触面公法线方向并指向光滑面的运动 D. 只能限制物体沿接触面公法线方向并背离光滑面的运动 【答案】C 【解析】光滑面约束不限制物体沿接触面公切线方向的运动，只限制物体沿接触面公法线方向指向光滑面的运动，其约束反力沿公法线方向背离光滑面。 17. 物体在同一平面内的四个力构成平行四边形，该物体在此力系作用下处于（ ） A. 平衡状态 B. 不平衡状态，因为可合成为一个合力偶 C. 不平衡状态，因为可合成为一个合力 D. 不平衡状态，因为可合成为力偶-合力系统 【答案】B 【解析】平面内的四个力不是共点力系，所以合成一个合力偶。 18. 平面平行力系的独立平衡方程数目一般有______个。（ ） A. 一 B. 二 C. 三 D. 四 【答案】B 【解析】平面平行力系中各力相互平行，独立平衡方程为力在平行方向上的投影代数和等于零，以及对任意点的力矩代数和等于零，共有2个。 19. 平面任意力系独立平衡方程的数目为（ ） A. 2个 B. 3个 C. 6个 D. 1个 【答案】B 【解析】平面任意力系有3个独立平衡方程，即水平方向和竖直方向的力投影代数和均为零，以及对任意点的力矩代数和为零。 20. 平面任意力系向一点O简化后，得到一个主矢F和一个主矩Mo，下列四种情况属于平衡力系的应是（ ） A. F ≠ 0 Mo = 0 B. F = 0 Mo = 0 C. F ≠ 0 Mo ≠ 0 D. F = 0 Mo ≠ 0 【答案】B 【解析】平面任意力系向点 O 简化后，其等效结果由主矢 和对点 O 的主矩 表示。力系平衡的充要条件是主矢和主矩同时为零，即且。因此属于平衡力系的是 B。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 约束。 【答案】对非自由体的运动起限制作用的物体称为约束。 【解析】物体在空间中原本可以作各种可能的运动；当其周围存在其他物体并限制其某些运动时，该物体即成为非自由体。对非自由体的运动起限制作用的物体称为约束。 22. 如图所示，求A 点处的支座反力。 【答案】确定杆AB 为研究对象画受力图，以A 点为原点，建立如图所示坐标系，列平衡方程求解。 ΣFy =0，F+Fy =0①， 由①式得Fy =-F（方向垂直向下）。 Σ （F）=0，-FL-M +MA =0②， 由②式得 2FL。 【解析】平面任意力系一矩式求解方法 23. 受力图： 【答案】表示物体所受全部外力（包括主动力和约束反力）的简图称为受力图。 【解析】画受力图时，应先明确研究对象并将其从周围物体中分离出来，再画出该物体所受的全部外力。外力包括已知的主动力以及由约束产生的约束反力；物体对其他物体施加的力不应画在该物体的受力图上。因此，表示物体所受全部外力的简图称为受力图。 24. 为什么在结构分析中需要画受力图？ 【答案】在结构分析中需要画受力图，因为它提供了一个直观的方式来理解结构在不同荷载作用下的响应，有助于工程师评估结构的安全性和性能。 【解析】结构分析必须先选定研究对象，并用受力图清楚表示其所受的全部外力和约束反力。受力图能够明确各力的作用点、方向和大小，是列写平衡方程、求支承反力和内力、判断结构受力及安全性的基础。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 如图所示，四个力作用于O点，设 ，试用解析法求此力系的合力。 【答案】23.13KN 【解析】 26. 某设备吊环受三个共点力作用：，方向水平向右；，与水平向右的夹角为；，方向竖直向下。求：（1）该力系合力在水平轴和竖直轴上的投影。（2）该力系合力的大小及其与水平向右方向的夹角。（3）使吊环处于平衡状态所需平衡力的大小和方向。 【答案】（1）水平轴投影为，竖直轴投影为。（2）合力大小为，合力与水平向右方向的夹角约为，方向斜向右上方。（3）平衡力大小为，方向与合力相反，与水平向右方向的夹角约为。 【解析】（1）；。（2）；，得。（3）平衡力与合力大小相等、方向相反，故其方向角为。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某车间安装设备时，采用两根相互垂直的钢丝绳牵引一台工装。水平向右钢丝绳的拉力为 6 kN，竖直向下钢丝绳的拉力为 8 kN，两力作用于同一吊环。（1）计算该力系的合力大小，并求合力与水平方向的夹角。（2）若吊环允许承受的最大拉力为 9 kN，判断该吊环是否满足使用要求。（3）为使吊环满足承载要求，说明一种可行的改进措施。 【答案】（1）取水平向右为 轴正向、竖直向上为 轴正向，则，。合力大小为。，得；合力方向为斜向右下方，与水平向右方向成 。（2）不满足使用要求。合力为 ，大于吊环允许承受的最大拉力 。（3）可减小水平钢丝绳或竖直钢丝绳的拉力，使两力合力不超过 ；也可更换额定承载能力更大的吊环。 【解析】取水平向右为 轴正向、竖直向上为 轴正向。两力的分量为，。因此。合力方向角满足，故，合力斜向右下方。吊环实际承受的合力为 ，大于许用承载力 ，故不满足使用要求。可通过降低任一钢丝绳拉力以减小合力，或选用许用承载力不小于 的吊环。 28.（10分）画出下面图中AB杆的受力图。 （1） （2） （3） 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）B点为活动铰链约束，约束反力通过铰链中心，垂直于接触面。A点为固定铰链约束，约束反力用两个相互垂直的分力来表示。 （2）A、B两点都是光滑面约束，光滑面约束的约束反力作用在接触点，方向沿接触面的公法线指向受力物体。当点与线接触时，公法线即线的垂线。A点约束反力沿着圆弧的法线，即径向，过圆心。B点的法线就是AB这条直线的垂线。 （3）A点为固定端约束，约束反力由一个力偶和一个力构成，这个力方向不能确定，用两个相互垂直的分力来表示，是假定方向。约束反力偶方向也不能确定，也是假定为逆时针。等计算完毕，如果结果为正值，实际方向与所画的方向相同，否则相反。 29.（5分）某自动化生产线的定位支架在调试时，铰接点 O 同时受到两个共点力作用：气缸推力 ，方向水平向右；拉杆拉力 ，方向与水平向右成 角。该铰接点所配支承件的许用承载力为 。不计支架自重。（1）计算力系合力的水平分量、竖直分量、合力大小及其与水平向右方向的夹角。（2）若要使铰接点 O 保持平衡，支承件对支架的约束反力应为多大、方向如何？判断现有支承件是否满足承载要求。（3）针对第（2）问的结论，提出两项可行的改进措施。 【答案】（1）合力的水平分量为：。合力的竖直分量为：。合力大小为：。合力与水平向右方向的夹角为：，方向斜向右上方。（2）支承件约束反力大小为 ，方向与合力相反，即斜向左下方，与水平向左方向的夹角为 。由于 ，现有支承件不满足承载要求。（3）增大支承件的许用承载力，更换为承载能力较高的支承件。调整拉杆安装角度或减小气缸推力，使力系合力减小。 【解析】取水平向右为 轴正向、竖直向上为 轴正向。气缸推力的分量为，拉杆拉力的分量为。因此，。合力大小为，方向角为，合力斜向右上方。为使铰接点平衡，支承件对支架的约束反力应与合力等大反向，即大小为 ，方向斜向左下方，与水平向左方向成 。由于，现有支承件不满足承载要求。可更换许用承载力更大的支承件，并通过调整拉杆安装角度或减小气缸推力来降低合力。 30.（10分）某检修平台由 A、B 两个支座支承，支座间距为 6 m。平台自重忽略不计，平台上有两台设备：设备甲重 4 kN，距 A 支座 1.5 m；设备乙重 8 kN，距 A 支座 4.5 m。两设备的重力均竖直向下。（1）计算 A、B 两个支座的竖直支承反力。（2）若 B 支座的允许支承力为 6.5 kN，判断该支座是否满足安全要求。（3）若保持设备甲位置不变，为使 B 支座支承力不超过 6.5 kN，设备乙距 A 支座最远应为多少米？ 【答案】（1）由竖直方向力的平衡条件得。以 A 点取矩，得，。因此。（2）不满足安全要求。B 支座支承力为 7 kN，大于允许支承力 6.5 kN。（3）设设备乙距 A 支座为 m，则，。设备乙距 A 支座最远为 4.125 m。 【解析】（1）平台受两设备重力和A、B支座竖直支承反力作用，为平面平行力系。由竖直方向力平衡条件：。以A点取矩：，所以。因此。 （2）B支座实际支承力为，大于允许支承力，因此B支座不满足安全要求。 （3）设设备乙距A支座为。当B支座支承力达到允许值时，设备乙的位置最远。以A点取矩：，即，解得。因此设备乙距A支座最远为；相对原位置，至少应向A支座移动。 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 $