山东省（春季高考）机械制造类 《机械基础》项目八任务四 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》 项目八：直杆的基本变形 任务四：直杆轴向拉伸与压缩 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. 两根横截面面积不同的杆件，受到大小相同的轴力作用，则（ ） A. 内力不同、应力相同 B. 内力不同、应力不同 C. 内力相同、应力不同 D. 内力相同、应力相同 2. 铸铁压缩时的主要破坏形式是（ ） A. 拉伸破坏 B. 剪切破坏 C. 压缩破坏 D. 弯曲破坏 3. 如图所示A、B、C三杆，材料相同，承受相同的轴向拉力，那么（ ） A. 由于三杆材料相同，受力相同，故伸长量相同。 B. 由于A、C两杆的材料、受力和长度都相同，故A、C两杆的伸长量相同。 C. 由于A、B两杆的材料、受力和截面积相同，故A、B两杆的伸长量相同。 D. 由于三杆的长度、截面两两各不相等，故伸长量各不相同。 4. 下列哪种变形属于直杆的基本变形之一（ ） A. 扭转变形 B. 剪切变形 C. 弯曲变形 D. 所有以上变形 5. 一钢杆和一铝杆的长度、横截面积均相同，在受到相同的拉力作用时，铝杆的应力、变形与钢杆相比（ ）。 A. 应力相同，但变形小于钢杆 B. 应力、变形都小于钢杆 C. 应力相同，但变形大于钢杆 D. 应力、变形都大于钢杆 6. 直杆在受到外力作用时，若其长度增加而横截面面积保持不变，这种变形称为（ ） A. 拉伸变形 B. 压缩变形 C. 剪切变形 D. 扭转变形 7. 图示杆件受到大小相等的四个轴向力P的作用，其中______段的变形为零。（ ） A. AB B. AC C. AD D. BC 8. 在弹性阶段，直杆轴向拉伸时，材料发生的主要变形是（ ） A. 塑性变形 B. 弹性变形 C. 破坏 D. 熔化 9. 轴向拉、压杆，由截面法求得同一截面的左右两部分的轴力，此两轴力大小相等而（ ） A. 方向相同，符号相同 B. 方向相反，符号相同 C. 方向相同，符号相反 D. 方向相反，符号相反 10. 如图所示阶梯形直杆，在外力F作用下，下列关于其各段轴力描述正确的是（ ） A. AB段轴力最大 B. BC段轴力最大 C. CD段轴力最大 D. 三段轴力一样大 11. 以下关于轴力的说法哪个是错误（ ） A. 拉压杆的内力只有轴力 B. 轴力的作用线与杆的轴线重合 C. 轴力是沿杆轴线的外力 D. 轴力与杆的横截面及材料无关 12. 直杆在发生拉伸或压缩变形时，横截面上的正应力分布特点是（ ） A. 均匀分布 B. 线性分布 C. 非均匀分布 D. 呈抛物线分布 13. 一根承受轴向拉力的钢制直杆，在工作中拉力大小和方向周期性变化。为防止杆件发生疲劳破坏，应重点关注哪类载荷？ A. 轴向静载荷 B. 轴向冲击载荷 C. 轴向交变载荷 D. 轴向渐增载荷 14. 如图，AB 杆一端受力P 作用，杆内截面上的内力等于（ ） A. 0 B. P/2 C. P D. 2P 15. 当一杆件两端受拉而处于平衡状态时，杆件内部的应力为（ ） A. 剪应力 B. 挤压应力 C. 正应力 D. 切应力 16. 在强度计算中，直杆轴向拉伸与压缩时，通常会考虑哪些因素对材料强度的影响（ ） A. 材料的颜色 B. 材料的形状 C. 材料的密度 D. 材料的孔隙率 17. 已知一点应力状态如图，其＝（ ） A. 72.1Mpa B. 50Mpa C. 30Mpa D. 80Mpa 18. 提高零件抗拉强度的有效措施是（ ） A. 减小截面积 B. 提高材料韧性 C. 增大截面积 D. 降低材料硬度 19. 一根等截面直杆承受轴向拉力F，杆的横截面积为A。计算该杆横截面平均正应力的公式是（ ） A. σ=F/A B. σ=A/F C. σ=F×A D. σ=F-A 20. 对于塑性材料，直杆轴向拉伸与压缩时，强度计算通常以哪种参数为基础（ ） A. 弹性模量 B. 屈服强度 C. 断裂强度 D. 韧性 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述直杆发生轴向拉伸和轴向压缩时，外力作用方向与杆件变形的主要区别。 22. 如图所示，中段开槽的直杆，作用轴向载荷F=20kN，已知h= 25mm，10mm，b=20mm许用应力[100MPa，试校核杆的强度。 23. 杆件在轴向拉伸和压缩过程中，其横截面面积会如何变化？ 24. 如何计算非均质材料的轴向拉伸和压缩应力？ 三、作图题（本大题共1小题，每题5分，共5分） 25. 画出塑性材料和脆性材料拉伸时的应力应变曲线图，要求标注完整。 四、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 26. 分析下图所示杆件。完成下面小题。设各段截面的面积分别为A1=，A3=。 （1）求1-1截面的内力。 （2）求1-1截面的应力。 （3）求2-2截面的内力。 （4）求2-2截面的应力。 （5）求3-3截面的内力。 （6）求3-3截面的应力。 27. 一根阶梯直杆左端 A 固定，杆上有 C、D 两点。，； 段横截面积为 ， 段横截面积为 。材料的弹性模量为 。在 C 点沿杆轴线向右施加 拉力，在 D 点沿杆轴线向右施加 拉力。忽略杆件自重。（1）求固定端 A 的约束反力。（2）用截面法求 段和 段的轴力，并判断其受力性质。（3）求 D 点的轴向位移，并说明该直杆的变形特点。 五、综合应用题（本大题共3小题，共25分） 28.（5分）某设备采用圆钢拉杆吊装一台检修平台。拉杆直径为20 mm，平台对拉杆的竖直拉力为25 kN，材料的许用拉应力为120 MPa，忽略拉杆自重。（1）计算拉杆横截面上的轴力和正应力。（2）判断该拉杆是否满足强度要求。（3）说明拉杆受拉时的主要变形特点，并提出1项使用检查措施。 29.（10分）在图所示结构中，假设AB杆为刚体，CD杆的截面面积，材料的许用应力。 （1）B点承受载荷F=40kN时，试校核CD杆的强度； （2）求B点能承受的最大载荷Fmax。 30.（10分）某液压压力机的推杆为边长30 mm的正方形截面钢杆，工作时沿杆轴线受到36 kN的压力。该推杆材料的许用压应力为55 MPa，载荷作用线通过截面形心。（1）计算推杆横截面上的轴力和压应力。（2）判断推杆在强度方面是否合格。（3）说明推杆安装时为何应保证压力沿杆轴线作用，并写出1项改进措施。 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》 项目八：直杆的基本变形 任务四：直杆轴向拉伸与压缩 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. 两根横截面面积不同的杆件，受到大小相同的轴力作用，则（ ） A. 内力不同、应力相同 B. 内力不同、应力不同 C. 内力相同、应力不同 D. 内力相同、应力相同 【答案】C 【解析】杆件横截面上的轴力由外力平衡决定，与横截面面积无关，因此两杆内力相同。正应力，面积不同则应力不同，故选C。 2. 铸铁压缩时的主要破坏形式是（ ） A. 拉伸破坏 B. 剪切破坏 C. 压缩破坏 D. 弯曲破坏 【答案】B 【解析】铸铁属于脆性材料，抗压时常沿与轴线约45度的斜截面发生剪切破坏，故选B。 3. 如图所示A、B、C三杆，材料相同，承受相同的轴向拉力，那么（ ） A. 由于三杆材料相同，受力相同，故伸长量相同。 B. 由于A、C两杆的材料、受力和长度都相同，故A、C两杆的伸长量相同。 C. 由于A、B两杆的材料、受力和截面积相同，故A、B两杆的伸长量相同。 D. 由于三杆的长度、截面两两各不相等，故伸长量各不相同。 【答案】D 4. 下列哪种变形属于直杆的基本变形之一（ ） A. 扭转变形 B. 剪切变形 C. 弯曲变形 D. 所有以上变形 【答案】D 【解析】直杆的基本变形包括拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲。扭转、剪切和弯曲均属于基本变形，故选D。 5. 一钢杆和一铝杆的长度、横截面积均相同，在受到相同的拉力作用时，铝杆的应力、变形与钢杆相比（ ）。 A. 应力相同，但变形小于钢杆 B. 应力、变形都小于钢杆 C. 应力相同，但变形大于钢杆 D. 应力、变形都大于钢杆 【答案】C 【解析】两杆所受拉力均为P，横截面积均为A，故正应力均为σ=P/A，两杆应力相同。轴向变形为Δl=PL/(EA)。在P、L、A相同的条件下，铝的弹性模量E小于钢，因此铝杆的变形大于钢杆，故选C。 6. 直杆在受到外力作用时，若其长度增加而横截面面积保持不变，这种变形称为（ ） A. 拉伸变形 B. 压缩变形 C. 剪切变形 D. 扭转变形 【答案】A 【解析】直杆受沿轴线方向的拉力作用时，杆件长度增加，属于拉伸变形。在理想小变形条件下，横截面面积变化通常忽略不计，故选A。 7. 图示杆件受到大小相等的四个轴向力P的作用，其中______段的变形为零。（ ） A. AB B. AC C. AD D. BC 【答案】D 8. 在弹性阶段，直杆轴向拉伸时，材料发生的主要变形是（ ） A. 塑性变形 B. 弹性变形 C. 破坏 D. 熔化 【答案】B 【解析】在材料的弹性阶段，拉力卸除后变形能够恢复，材料主要发生弹性变形。只有当应力超过屈服强度后，才会出现明显的塑性变形；继续加载可能导致破坏，故选B。 9. 轴向拉、压杆，由截面法求得同一截面的左右两部分的轴力，此两轴力大小相等而（ ） A. 方向相同，符号相同 B. 方向相反，符号相同 C. 方向相同，符号相反 D. 方向相反，符号相反 【答案】B 【解析】轴向拉、压杆，由截面法求得同一截面的左右两部分的轴力，此两轴力大小相等而方向相反，符号相同. 选B 10. 如图所示阶梯形直杆，在外力F作用下，下列关于其各段轴力描述正确的是（ ） A. AB段轴力最大 B. BC段轴力最大 C. CD段轴力最大 D. 三段轴力一样大 【答案】D 【解析】本题主要考核轴力的概念，根据图示可知，三段轴力一样大。 11. 以下关于轴力的说法哪个是错误（ ） A. 拉压杆的内力只有轴力 B. 轴力的作用线与杆的轴线重合 C. 轴力是沿杆轴线的外力 D. 轴力与杆的横截面及材料无关 【答案】C 【解析】轴力是杆件受外力作用后，在横截面上产生的内力，其作用线与杆的轴线重合。对于只承受轴向外力的拉压杆，截面内力只有轴力；轴力由杆件的平衡条件确定，与横截面形状、尺寸及材料无关。因此，“轴力是沿杆轴线的外力”错误，故选C。 12. 直杆在发生拉伸或压缩变形时，横截面上的正应力分布特点是（ ） A. 均匀分布 B. 线性分布 C. 非均匀分布 D. 呈抛物线分布 【答案】A 【解析】直杆发生轴向拉伸或压缩时，若荷载通过截面形心且材料均匀，横截面上的正应力为，各点应力相等，呈均匀分布，故选A。 13. 一根承受轴向拉力的钢制直杆，在工作中拉力大小和方向周期性变化。为防止杆件发生疲劳破坏，应重点关注哪类载荷？ A. 轴向静载荷 B. 轴向冲击载荷 C. 轴向交变载荷 D. 轴向渐增载荷 【答案】C 【解析】轴向交变载荷会使直杆横截面上的正应力反复变化，材料容易在应力集中处产生疲劳裂纹并逐渐扩展，因此应重点关注轴向交变载荷。 14. 如图，AB 杆一端受力P 作用，杆内截面上的内力等于（ ） A. 0 B. P/2 C. P D. 2P 【答案】C 15. 当一杆件两端受拉而处于平衡状态时，杆件内部的应力为（ ） A. 剪应力 B. 挤压应力 C. 正应力 D. 切应力 【答案】C 【解析】杆件两端受轴向拉力且处于平衡时，横截面上的内力为拉力。该内力垂直于横截面，故横截面上产生的是正应力，而不是剪应力或挤压应力，故选C。 16. 在强度计算中，直杆轴向拉伸与压缩时，通常会考虑哪些因素对材料强度的影响（ ） A. 材料的颜色 B. 材料的形状 C. 材料的密度 D. 材料的孔隙率 【答案】D 【解析】材料的孔隙率会影响到材料的强度，因此在强度计算中会考虑这一因素。 17. 已知一点应力状态如图，其＝（ ） A. 72.1Mpa B. 50Mpa C. 30Mpa D. 80Mpa 【答案】A 18. 提高零件抗拉强度的有效措施是（ ） A. 减小截面积 B. 提高材料韧性 C. 增大截面积 D. 降低材料硬度 【答案】C 【解析】在轴向拉力一定时，零件截面上的正应力。增大截面积可减小工作应力，从而提高零件承受拉力的能力，故选C。 19. 一根等截面直杆承受轴向拉力F，杆的横截面积为A。计算该杆横截面平均正应力的公式是（ ） A. σ=F/A B. σ=A/F C. σ=F×A D. σ=F-A 【答案】A 【解析】等截面直杆受轴向拉伸时，横截面平均正应力等于轴力除以横截面积，即σ=F/A。横截面积增大时，在相同轴力作用下正应力会减小。 20. 对于塑性材料，直杆轴向拉伸与压缩时，强度计算通常以哪种参数为基础（ ） A. 弹性模量 B. 屈服强度 C. 断裂强度 D. 韧性 【答案】B 【解析】对于塑性材料，轴向拉伸或压缩时的强度条件为 。塑性材料的许用应力通常由屈服强度除以安全系数确定，即 ，其中 为屈服强度。因此强度计算通常以屈服强度为基础，选B。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述直杆发生轴向拉伸和轴向压缩时，外力作用方向与杆件变形的主要区别。 【答案】（1）轴向拉伸时，作用在杆两端的外力沿杆轴线向外拉，杆件长度增大。 （2）轴向压缩时，作用在杆两端的外力沿杆轴线向内压，杆件长度减小。 （3）两种受力状态中，外力的作用线均应与杆件轴线重合或平行。 【解析】判断直杆是否属于轴向拉伸或压缩，关键在于外力是否沿杆轴线作用，以及杆件长度是增加还是缩短。拉伸产生伸长变形，压缩产生缩短变形。 22. 如图所示，中段开槽的直杆，作用轴向载荷F=20kN，已知h= 25mm，10mm，b=20mm许用应力[100MPa，试校核杆的强度。 【答案】计算轴力。用截面法求得杆中各截面的轴力为 求横截面面积。该杆实体段面积（1-1截面）A1，开槽段的面积（2-2截面）A2，很明显A2较小，故开槽段2-2截面处的正应力较大，为危险截面。A2的大小为 校核AB杆的强度 （受拉）强度满足。 【解析】计算轴力。用截面法求得杆中各截面的轴力为 求横截面面积。该杆实体段面积（1-1截面）A1，开槽段的面积（2-2截面）A2，很明显A2较小，故开槽段2-2截面处的正应力较大，为危险截面。A2的大小为 校核AB杆的强度 （受拉）强度满足。 23. 杆件在轴向拉伸和压缩过程中，其横截面面积会如何变化？ 【答案】根据泊松比理论，轴向拉伸会导致横截面面积减小，而轴向压缩会导致横截面面积增大。这种变化通常较小，但在精确计算中需要考虑。 【解析】在材料处于弹性变形阶段、泊松比 且横向未受约束时，轴向应变为 ，横向应变为 。小变形条件下，横截面面积的相对变化近似为 。因此，轴向拉伸时 ，横截面面积减小；轴向压缩时 ，横截面面积增大。通常该横向变形较小，进行精确变形计算时应予以考虑。 24. 如何计算非均质材料的轴向拉伸和压缩应力？ 【答案】对于沿长度方向材料性质变化的非均质杆，应先根据平衡条件求任意截面的轴力 ，再按 计算该截面的轴向正应力。若杆件截面积不变、无分布轴向载荷且为静定结构，则各截面轴力相同，弹性模量 的变化不直接改变应力；此时应变为 ，总变形为 。对于分段非均质杆，可分段计算 。若为超静定结构或多种材料共同受力，还应联立平衡条件、变形协调条件和本构关系求各段内力，再计算应力。 【解析】设非均质杆的弹性模量和截面面积分别为 、。首先在距端部 处截开杆件，利用轴向力平衡求得内力 。该截面的正应力为 ，这是应力计算的基本式。材料弹性模量变化时，按胡克定律有 ，故杆件总伸长或缩短量为 。工程计算中可将杆件划分为若干材料性质近似均匀的小段，分别计算各段内力、应力和变形；静定结构只需平衡条件，超静定结构还必须结合变形协调条件求内力分配。 三、作图题（本大题共1小题，每题5分，共5分） 25. 画出塑性材料和脆性材料拉伸时的应力应变曲线图，要求标注完整。 四、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 26. 分析下图所示杆件。完成下面小题。设各段截面的面积分别为A1=，A3=。 （1）求1-1截面的内力。 （2）求1-1截面的应力。 （3）求2-2截面的内力。 （4）求2-2截面的应力。 （5）求3-3截面的内力。 （6）求3-3截面的应力。 【答案】（1）解：沿截面1—1假想将杆分成两段,取左段为研究对象,画受力图。 由∑Fx=0得：FN1-50=0 得FN1=50KN(拉力) （2）解：σ1=FN1/A1=50000/100=500 MPa(拉应力) （3）解：沿截面2—2假想将杆分成两段,取左段为研究对象,画受力图。 由∑Fx=0得：FN2-50=0 得FN2=50KN(拉力) （4）解：σ2=FN1/A1=50000/200=250 MPa(拉应力) （5）解：沿截面3—3假想将杆分成两段,取左段为研究对象,画受力图。 由∑Fx=0得：FN3-50=0 得FN3=50KN(拉力) （6）解：σ3=FN3/A3=50000/250=200 MPa(拉应力) 27. 一根阶梯直杆左端 A 固定，杆上有 C、D 两点。，； 段横截面积为 ， 段横截面积为 。材料的弹性模量为 。在 C 点沿杆轴线向右施加 拉力，在 D 点沿杆轴线向右施加 拉力。忽略杆件自重。（1）求固定端 A 的约束反力。（2）用截面法求 段和 段的轴力，并判断其受力性质。（3）求 D 点的轴向位移，并说明该直杆的变形特点。 【答案】（1）固定端 A 的约束反力为 ，方向向左。（2） 段轴力为 ，受拉； 段轴力为 ，受拉。（3） 段伸长量为 ， 段伸长量为 ，D 点轴向位移为 ，方向向右。直杆各段沿轴线方向伸长，横向尺寸相应缩小。 【解析】（1）由轴向力平衡条件，固定端反力大小为 ，方向与外力合力相反。（2）在不同杆段处截取右侧部分， 段承受 ， 段承受 ，均为拉力。（3）。；；两段伸长量相加得 。 五、综合应用题（本大题共3小题，共25分） 28.（5分）某设备采用圆钢拉杆吊装一台检修平台。拉杆直径为20 mm，平台对拉杆的竖直拉力为25 kN，材料的许用拉应力为120 MPa，忽略拉杆自重。（1）计算拉杆横截面上的轴力和正应力。（2）判断该拉杆是否满足强度要求。（3）说明拉杆受拉时的主要变形特点，并提出1项使用检查措施。 【答案】（1）拉杆轴力为 。横截面积为 。正应力为 。（2），拉杆满足强度要求。（3）拉杆沿轴线方向伸长，横向尺寸略有减小。使用前应检查螺纹连接处和杆身是否存在裂纹、明显变形或严重锈蚀。 【解析】（1）拉杆受轴向拉力，杆内轴力为 。圆截面面积为 。由于 ，拉杆截面正应力为 。（2）强度条件为 。，故拉杆满足强度要求。（3）拉杆受拉时产生轴向伸长，并因泊松效应产生横向尺寸缩小。螺纹连接处和杆身容易出现应力集中或腐蚀损伤，使用前应检查其是否有裂纹、明显变形或严重锈蚀。 29.（10分）在图所示结构中，假设AB杆为刚体，CD杆的截面面积，材料的许用应力。 （1）B点承受载荷F=40kN时，试校核CD杆的强度； （2）求B点能承受的最大载荷Fmax。 【答案】（1）校核CD杆的强度 1）取AB 杆为研究对象，画其受力图如下图所示。 2）建立直角坐标系Axy，列平衡方程求解。由， 得（拉力） 3）校核CD杆的强度 强度满足。 （2）求B点能承受的最大载荷Fmax。 ①求CD杆能承受的最大载荷FCDmax。 得： ②求B点能承受的最大载荷Fmax 30.（10分）某液压压力机的推杆为边长30 mm的正方形截面钢杆，工作时沿杆轴线受到36 kN的压力。该推杆材料的许用压应力为55 MPa，载荷作用线通过截面形心。（1）计算推杆横截面上的轴力和压应力。（2）判断推杆在强度方面是否合格。（3）说明推杆安装时为何应保证压力沿杆轴线作用，并写出1项改进措施。 【答案】（1）推杆轴力为 。横截面积为 。压应力为 。（2），推杆在强度方面合格。（3）压力偏离轴线会使推杆同时承受轴向压力和弯曲作用，局部应力增大。安装时应校正推杆与压头的同轴度。 【解析】（1）推杆受轴向压力，杆内轴力为 。正方形截面面积为 。压应力为 。（2）强度条件为 。，故推杆在强度方面合格。（3）载荷作用线通过截面形心时，推杆可近似按单纯轴向压缩计算。若压力偏离轴线，将产生附加弯矩，使推杆同时承受压缩和弯曲，截面局部应力增大。安装时应校正推杆与压头的同轴度，保证压力沿杆轴线作用。 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 $