山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》项目七任务六 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 任务六：力矩与力偶 时间：45分钟 总分：95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. 力偶等效的条件是（ ） A. 力偶矩大小相等 B. 力偶矩转向相同 C. 力偶作用面相同 D. 力偶矩大小、转向、作用面均相同 2. 用扭力扳手拧紧螺栓时，在扳手柄上施加大小为120 N、与手柄垂直的力，力的作用线到螺栓轴线的垂直距离为0.25 m，则该力对螺栓轴线的力矩大小为（ ） A. 24 N·m B. 30 N·m C. 90 N·m D. 480 N·m 3. 如图所示，大小相等的四个力，作用在同一平面上且力的作用线交于一点 C，试比较四个力对平面上点O 的力矩，__________对O 点之矩最大。（ ） A. 力 B. 力 C. 力 D. 力 4. 合力对作用面内任意点之矩，等于该力在同一平面内各分力对同一点之矩的（ ） A. 各分力矩的代数和 B. 各分力矩的矢量和 C. 各分力矩的乘积 D. 各分力矩的导数 5. 下列说法正确的是（ ） A. 力矩的国际单位为牛顿 B. 力矩的国际单位是N·m C. 力偶矩的国际单位是N D. 力矩的国际单位是N/ 6. 一个物体受到一个垂直向上的5N力，作用点到转轴的垂直距离为2m，求力矩的大小。（ ） A. 2N·m B. 5N·m C. 10N·m D. 7N·m 7. 如图所示力F（矢量）对O点的矩为（ ） A. F·L B. －F·L C. F/L D. 0 8. 在平面中，力矩为零的条件是（ ） A. 力为零或力的作用线通过矩心 B. 力、力臂均不为零 C. 力与力臂乘积为正 D. 力的作用线不通过矩心 9. 力矩平衡条件是：对某点的顺时针力矩之和( )反时针力矩之和。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 不能确定 10. 如图所示，矢量 与 大小相等，则其对刚体的作用效果（ ） A. 相等 B. 不相等 C. 一定条件下相等 D. 方向相反 11. 等效力偶就是（ ） A. 两力偶矩大小相等，转向相反 B. 两力偶臂相等，力不相等 C. 两力偶矩大小相等，转向相同，作用面相同 D. 两力偶矩大小不相等，转向相同 12. 力偶矩的量纲与什么物理量的量纲相同？（ ） A. 力 B. 长度 C. 角度 D. 功（能量） 13. 关于力偶与力矩的论述，_____是正确的。（ ） A. 力偶对物体的作用效果与其在刚体作用面内的具体位置有关。 B. 力偶对刚体既产生转动效应又产生移动效应 C. 力偶可用一个力来等效替换 D. 力偶对任意点之矩都等于力偶矩 14. 如图所示，半径为r的圆盘，在力偶作用下转动，若在盘的r/2处加一力F’=2F，则圆盘处于平衡状态，这可以看成 （ ） A. 一个力与力偶的平衡 B. 一个力矩与力偶的平衡 C. 力偶与力偶的平衡 D. 两个力与力偶平衡 15. 以下不属于力偶特性的是（ ） A. 大小相等 B. 方向相同 C. 作用线平行 D. 方向相反 16. 力偶没有合力，只能用______来代替。 （ ） A. 一个分力 B. 一个合力 C. 多个相交于一点的力 D. 力偶 17. 如图中用扳手拧轮胎，力和组成力偶，以下关于该力偶的说法正确的是（ ） A. 力偶的作用效果只与力的大小有关 B. 力偶臂是d C. 力偶可以用一个力来平衡 D. 若10N，d=0.5m，则该力偶矩为5Nm 18. 力偶对物体的作用效应，决定于（ ） A. 力偶矩的大小 B. 力偶的转向 C. 力偶的作用面 D. 力偶的三要素 19. 下列动作中属于力矩作用的是（ ） A. 夯打地基 B. 手指拧动墨水瓶盖子 C. 用扳手拧紧螺母 D. 螺丝刀拧螺钉 20. 可以把力偶看作一个转动矢量，它仅对刚体产生( )效应。 A. 转动 B. 平动 C. 扭转 D. 弯曲 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述力对点之矩的概念，并说明力矩的三要素。 22. 简支梁如图所示。在C点受到集中力，试求A、B支座的约束反力。 23. 维修技师使用长度为0.25 m的扳手垂直拧紧螺栓，施加的力为160 N。说明该力矩的大小，并简述使用扳手时增大力矩的两种方法。 24. 某设备调试时，在同一平面内对转轴施加两个力：力 ，其作用线到转轴中心的垂直距离为0.20 m，转向为顺时针；力 ，其作用线到转轴中心的垂直距离为0.15 m，转向为逆时针。另有一力偶矩为18 N·m，转向为逆时针。（1）分别计算 和 对转轴中心的力矩。（2）计算该力系对转轴中心的合力矩，并判断其转向。（3）为使转轴处于平衡状态，应施加多大的附加力偶矩，并说明其转向。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 求下图所示简支梁上对各力对支座A的力矩，已知F1=2.5kN，F2=3kN，F3=8kN。 26. 某装配夹具的手柄绕固定轴 O 转动。维修技师在手柄两侧施加两个力：，其作用线至转轴 O 的垂直距离为 ，使手柄顺时针转动；，其作用线至转轴 O 的垂直距离为 ，使手柄逆时针转动。现需再施加一对力偶，使手柄保持平衡，已知该力偶两力作用线间的垂直距离为 。（1）计算 和 对转轴 O 的合力矩。（2）计算平衡力偶的力偶矩大小。（3）计算该力偶中每个力的大小，并说明其转向。 四、综合应用题（本大题共4小题，共25分） 27.（5分）某设备装配工使用长度为 280 mm 的扭力扳手紧固主轴端盖螺栓。操作时，在扳手端部施加大小为 180 N 的力，力与扳手手柄的夹角为 。该螺栓规定的紧固力矩范围为 42～45 N·m。（1）计算施加在螺栓上的力矩。（2）判断本次操作的紧固力矩是否符合要求。（3）若力的方向保持不变，为使力矩达到 45 N·m，应将施力大小调整为多少？ 28.（5分）已知100N，60N，80N，50N，求： （1）它们各自关于O点的力矩。 （2）这四个力的合力F关于O点的力矩。 29.（5分）某机床转台的手轮直径为 360 mm。维修技师在手轮相对两侧沿切线方向施加一对大小均为 120 N、方向相反的力，使手轮克服 38 N·m 的阻力矩转动。手轮及转台的转动惯量为 2.6 kg·。（1）计算该力偶产生的力偶矩。（2）计算转台启动时的角加速度。（3）说明采用一对大小相等、方向相反的切向力操作手轮的作用。 30.（10分）某液压夹具的压板绕固定铰点 O 转动。调整时，技师在 O 点右侧距 O 点水平 400 mm 处施加竖直向下的 200 N 力，同时在 O 点右侧距 O 点水平 150 mm 处施加竖直向上的 150 N 力。设逆时针方向的力矩为正方向。（1）计算两力对 O 点的合力矩，并判断压板的转动趋势。（2）计算该力系的合力大小和方向，并求其作用线到 O 点的水平距离。（3）若要使压板保持静止，说明还应采取的平衡措施。 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 任务六：力矩与力偶 时间：45分钟 总分：95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. 力偶等效的条件是（ ） A. 力偶矩大小相等 B. 力偶矩转向相同 C. 力偶作用面相同 D. 力偶矩大小、转向、作用面均相同 【答案】D 【解析】力偶等效需三者均相同，共同决定作用效果，D正确。 2. 用扭力扳手拧紧螺栓时，在扳手柄上施加大小为120 N、与手柄垂直的力，力的作用线到螺栓轴线的垂直距离为0.25 m，则该力对螺栓轴线的力矩大小为（ ） A. 24 N·m B. 30 N·m C. 90 N·m D. 480 N·m 【答案】B 【解析】力矩等于力的大小与力臂的乘积，即120 N×0.25 m，计算得30 N·m。 3. 如图所示，大小相等的四个力，作用在同一平面上且力的作用线交于一点 C，试比较四个力对平面上点O 的力矩，__________对O 点之矩最大。（ ） A. 力 B. 力 C. 力 D. 力 【答案】C 【解析】由此可知，力对O 点之矩最大。 4. 合力对作用面内任意点之矩，等于该力在同一平面内各分力对同一点之矩的（ ） A. 各分力矩的代数和 B. 各分力矩的矢量和 C. 各分力矩的乘积 D. 各分力矩的导数 【答案】A 【解析】根据合力矩定理，合力对作用面内任意点之矩，等于各分力对同一点之矩的代数和。故选A。 5. 下列说法正确的是（ ） A. 力矩的国际单位为牛顿 B. 力矩的国际单位是N·m C. 力偶矩的国际单位是N D. 力矩的国际单位是N/ 【答案】B 【解析】力矩等于力与力臂的乘积，其国际单位为牛顿米，写作N·m。故选B。 6. 一个物体受到一个垂直向上的5N力，作用点到转轴的垂直距离为2m，求力矩的大小。（ ） A. 2N·m B. 5N·m C. 10N·m D. 7N·m 【答案】C 【解析】力矩大小的计算公式为M=F·l，其中l为力臂，即转轴到力的作用线的垂直距离。代入F=5N，l=2m，得M=5N×2m=10N·m，故选C。 7. 如图所示力F（矢量）对O点的矩为（ ） A. F·L B. －F·L C. F/L D. 0 【答案】A 8. 在平面中，力矩为零的条件是（ ） A. 力为零或力的作用线通过矩心 B. 力、力臂均不为零 C. 力与力臂乘积为正 D. 力的作用线不通过矩心 【答案】A 【解析】力矩大小M=F·l，其中F为力的大小，l为力臂。M=0时，F=0或l=0；力臂为零表示力的作用线通过矩心。因此，力矩为零的条件是力为零或力的作用线通过矩心。修正后选项A完整表达了该条件，故选A。 9. 力矩平衡条件是：对某点的顺时针力矩之和( )反时针力矩之和。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 D. 不能确定 【答案】B 【解析】力矩平衡时，物体绕某点无转动趋势，顺时针和逆时针力矩之和需相等，否则物体将绕该点转动。 10. 如图所示，矢量 与 大小相等，则其对刚体的作用效果（ ） A. 相等 B. 不相等 C. 一定条件下相等 D. 方向相反 【答案】B 11. 等效力偶就是（ ） A. 两力偶矩大小相等，转向相反 B. 两力偶臂相等，力不相等 C. 两力偶矩大小相等，转向相同，作用面相同 D. 两力偶矩大小不相等，转向相同 【答案】C 【解析】力偶的作用效果由力偶矩大小、转向和作用面共同决定。两个力偶的力偶矩大小相等、转向相同且作用面相同时，二者对刚体的作用效果相同，称为等效力偶，故选C。 12. 力偶矩的量纲与什么物理量的量纲相同？（ ） A. 力 B. 长度 C. 角度 D. 功（能量） 【答案】D 【解析】力偶矩M=F·l。力的量纲为[MLT-2]，长度的量纲为[L]，因此力偶矩的量纲为[ML2]。功（能量）W=F·s，其量纲同样为[ML2]，故选D。 13. 关于力偶与力矩的论述，_____是正确的。（ ） A. 力偶对物体的作用效果与其在刚体作用面内的具体位置有关。 B. 力偶对刚体既产生转动效应又产生移动效应 C. 力偶可用一个力来等效替换 D. 力偶对任意点之矩都等于力偶矩 【答案】D 【解析】力偶对刚体只产生转动效应，不产生移动效应；其作用效果与在作用面内的位置无关，且不能用一个力等效替换。力偶对任意点之矩均等于力偶矩，故选D。 14. 如图所示，半径为r的圆盘，在力偶作用下转动，若在盘的r/2处加一力F’=2F，则圆盘处于平衡状态，这可以看成 （ ） A. 一个力与力偶的平衡 B. 一个力矩与力偶的平衡 C. 力偶与力偶的平衡 D. 两个力与力偶平衡 【答案】C 【解析】如图根据加减平衡力系公理，可以在圆心处加一对平衡力和，作用效果不变，它们的大小与F相同，其中向上的力与F’形成一个力偶，就是这个力偶与M平衡。所以选C。 15. 以下不属于力偶特性的是（ ） A. 大小相等 B. 方向相同 C. 作用线平行 D. 方向相反 【答案】B 【解析】大小相等、方向相反且作用线平行的一对力称为力偶。 16. 力偶没有合力，只能用______来代替。 （ ） A. 一个分力 B. 一个合力 C. 多个相交于一点的力 D. 力偶 【答案】D 【解析】力偶由两个大小相等、方向相反、作用线平行且不重合的力组成，其合力为零，不能合成为一个力。力偶对刚体的作用效应由力偶矩决定，只能用力偶矩大小、转向和作用平面相同的另一力偶代替，故选D。 17. 如图中用扳手拧轮胎，力和组成力偶，以下关于该力偶的说法正确的是（ ） A. 力偶的作用效果只与力的大小有关 B. 力偶臂是d C. 力偶可以用一个力来平衡 D. 若10N，d=0.5m，则该力偶矩为5Nm 【答案】D 【解析】力偶的作用效果与力的大小、力偶臂都有关，A错误；力偶臂是两个力作用线之间的垂直距离，这里应该是扳手两端力作用线的垂直距离，不是d，B错误；力偶不能用一个力来平衡，只能用力偶来平衡，C错误；力偶矩M=Fd（F是力的大小，d是力偶臂），此处F=10N，d=0.5m，则M=10×0.5=5N·m，D正确。 18. 力偶对物体的作用效应，决定于（ ） A. 力偶矩的大小 B. 力偶的转向 C. 力偶的作用面 D. 力偶的三要素 【答案】D 【解析】力偶的三要素为力偶矩大小、转向和作用平面决定其对物体的转动效应，改变任一要素，作用效果都会改变。 19. 下列动作中属于力矩作用的是（ ） A. 夯打地基 B. 手指拧动墨水瓶盖子 C. 用扳手拧紧螺母 D. 螺丝刀拧螺钉 【答案】C 【解析】用扳手拧紧螺母时，手施加的力对螺母绕其轴线产生转动作用，属于力矩作用。故选C。 20. 可以把力偶看作一个转动矢量，它仅对刚体产生( )效应。 A. 转动 B. 平动 C. 扭转 D. 弯曲 【答案】A 【解析】力偶由两个大小相等、方向相反且不共线的平行力组成，合力为零，仅使刚体产生转动效应。故选A。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述力对点之矩的概念，并说明力矩的三要素。 【答案】（1）力对点之矩是力使物体绕某一指定点转动的效应。（2）力矩的三要素是力矩的大小、转向和作用平面。（3）力矩大小等于力的大小与该点到力作用线垂直距离的乘积，即 。 【解析】力对点之矩表示力使物体绕指定点转动的效应。其大小等于力的大小F与该点到力作用线垂直距离d的乘积，即M=F·d。确定力矩时，除大小外，还应明确转向和作用平面，因此力矩的三要素为大小、转向和作用平面。 22. 简支梁如图所示。在C点受到集中力，试求A、B支座的约束反力。 【答案】（1）以梁AB为研究对象，画其受力图。梁上作用已知力 Fp，未知的支座约束反力的方向是假定的，以上各力组成一个平面任意力系，如图所示。 （2）建立坐标系如下图所示。 （3）列平衡方程并求解， 由， 得 ） 得 ） 由 得 ） 23. 维修技师使用长度为0.25 m的扳手垂直拧紧螺栓，施加的力为160 N。说明该力矩的大小，并简述使用扳手时增大力矩的两种方法。 【答案】（1）该力矩为 。（2）在作用点不变时，增大施加在扳手上的力。（3）在施力大小不变时，增大施力点到螺栓轴线的垂直距离。 【解析】力与扳手垂直时，力臂等于扳手长度d=0.25 m。根据力矩公式M=F·d，得M=160×0.25=40 N·m。由M=F·d可知，在其他条件不变时，增大施力大小F或增大施力点到螺栓轴线的垂直距离d，均可增大力矩。 24. 某设备调试时，在同一平面内对转轴施加两个力：力 ，其作用线到转轴中心的垂直距离为0.20 m，转向为顺时针；力 ，其作用线到转轴中心的垂直距离为0.15 m，转向为逆时针。另有一力偶矩为18 N·m，转向为逆时针。（1）分别计算 和 对转轴中心的力矩。（2）计算该力系对转轴中心的合力矩，并判断其转向。（3）为使转轴处于平衡状态，应施加多大的附加力偶矩，并说明其转向。 【答案】（1），方向为顺时针；，方向为逆时针。（2）取逆时针为正，则 ，合力矩大小为12 N·m，方向为顺时针。（3）应施加12 N·m的逆时针附加力偶矩，使总力矩为零。 【解析】（1）力矩由力与力臂的乘积确定，转向按实际旋转趋势判断。（2）同平面力矩代数相加，顺时针力矩取负值。（3）平衡条件是各力矩代数和为零，附加力偶矩应与合力矩转向相反。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 求下图所示简支梁上对各力对支座A的力矩，已知F1=2.5kN，F2=3kN，F3=8kN。 【答案】解：根据力矩的计算公式及及合力矩定理，各力对A点之矩为： 【解析】计算力矩时，必须注意正确地找出力臂的长度，正确地判断力矩的转向以便确定力矩的正负，同时还需注意取矩点在公式中的正确表达、力矩的单位等。 26. 某装配夹具的手柄绕固定轴 O 转动。维修技师在手柄两侧施加两个力：，其作用线至转轴 O 的垂直距离为 ，使手柄顺时针转动；，其作用线至转轴 O 的垂直距离为 ，使手柄逆时针转动。现需再施加一对力偶，使手柄保持平衡，已知该力偶两力作用线间的垂直距离为 。（1）计算 和 对转轴 O 的合力矩。（2）计算平衡力偶的力偶矩大小。（3）计算该力偶中每个力的大小，并说明其转向。 【答案】（1）合力矩为 ，方向为顺时针。（2）平衡力偶的力偶矩大小为 。（3）每个力的大小为 ，力偶转向为逆时针。 【解析】（1），，合力矩为 ，方向顺时针。（2）平衡时力偶矩应与合力矩大小相等、方向相反，故为 。（3），为抵消顺时针合力矩，力偶应逆时针转动。 四、综合应用题（本大题共4小题，共25分） 27.（5分）某设备装配工使用长度为 280 mm 的扭力扳手紧固主轴端盖螺栓。操作时，在扳手端部施加大小为 180 N 的力，力与扳手手柄的夹角为 。该螺栓规定的紧固力矩范围为 42～45 N·m。（1）计算施加在螺栓上的力矩。（2）判断本次操作的紧固力矩是否符合要求。（3）若力的方向保持不变，为使力矩达到 45 N·m，应将施力大小调整为多少？ 【答案】（1）。。（2）43.65 N·m 在规定范围内，紧固力矩符合要求。（3）。，约为 186 N。 【解析】扳手长度l=280 mm=0.280 m，力与手柄夹角为，故力臂为l sin。施加的力矩为M=Fl sinα=180×0.280×sin=43.65 N·m。43.65 N·m位于42～45 N·m的规定范围内，故本次紧固力矩符合要求。保持手柄长度和施力方向不变，为达到45 N·m，施力大小应为F=M/(l sinα)=45/(0.280×sin)=185.58 N，约为186 N。 28.（5分）已知100N，60N，80N，50N，求： （1）它们各自关于O点的力矩。 （2）这四个力的合力F关于O点的力矩。 【答案】（1） （2） 29.（5分）某机床转台的手轮直径为 360 mm。维修技师在手轮相对两侧沿切线方向施加一对大小均为 120 N、方向相反的力，使手轮克服 38 N·m 的阻力矩转动。手轮及转台的转动惯量为 2.6 kg·。（1）计算该力偶产生的力偶矩。（2）计算转台启动时的角加速度。（3）说明采用一对大小相等、方向相反的切向力操作手轮的作用。 【答案】（1）。。（2）。。（3）该力偶的合力为零，只产生使手轮转动的力偶矩，不会使手轮产生整体平移。 【解析】手轮直径为360 mm=0.360 m。两力沿切线方向、大小相等且方向相反，构成力偶，两力作用线间的垂直距离a等于手轮直径。力偶矩为Mc=Fa=120×0.360=43.20 N·m。力偶矩克服阻力矩后，合力矩为M合=Mc-Mr=43.20-38=5.20 N·m。根据转动定律M合=Jα，得α=M合/J=5.20/2.6=2.00 rad/。该力偶合力为零，只产生转动效应，不会使手轮产生整体平移。 30.（10分）某液压夹具的压板绕固定铰点 O 转动。调整时，技师在 O 点右侧距 O 点水平 400 mm 处施加竖直向下的 200 N 力，同时在 O 点右侧距 O 点水平 150 mm 处施加竖直向上的 150 N 力。设逆时针方向的力矩为正方向。（1）计算两力对 O 点的合力矩，并判断压板的转动趋势。（2）计算该力系的合力大小和方向，并求其作用线到 O 点的水平距离。（3）若要使压板保持静止，说明还应采取的平衡措施。 【答案】（1）MO=-200×0.400+150×0.150=-80+22.5=-57.5 N·m，压板有顺时针转动趋势。 （2）FR=-200+150=-50 N，合力大小为 50 N，方向竖直向下。设合力作用线到 O 点的水平距离为 x，则 MO=，故 x=MO/FR=(-57.5)/(-50)=1.15 m，作用线位于 O 点右侧。 （3）为使压板静止，应使外力系合力和对 O 点的合力矩均为零。可在 O 点施加（或由铰点提供）竖直向上的 50 N 支承反力，并另施加逆时针方向 57.5 N·m 的力偶。 【解析】取逆时针为正，合力矩MO=-200×0.400+150×0.150=-57.5 N·m，故压板趋于顺时针转动。合力FR=-200+150=-50 N，即50 N竖直向下；由MO=得x=1.15 m，作用线在O点右侧。平衡时需补加50 N向上力及57.5 N·m逆时针力偶。 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 $