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河北省(对口招生)机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共165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类高考的学生。
与本专辑配套的还有河北省对口招生考试《机械制图》《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。
河北省(对口招生)机械类 《机械基础》
项目二:理论力学
任务一:力的概念与性质
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15小题,每题2分,共30分)
1. 力的可传性原理适用于( )
A. 刚体
B. 变形体
C. 任何物体
D. 弹性体
【答案】A
【解析】力的可传性原理只适用于刚体。对于刚体,力沿其作用线移动到任意位置,不会改变力对刚体的作用效果,因此选A。
2. 作用与反作用定律说明( )
A. 力是成对出现的
B. 力可以单独存在
C. 力可以相互抵消
D. 力可以相互转化
【答案】A
【解析】作用与反作用力总是成对出现,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,分别作用在两个相互作用的物体上,因此选A。
3. ,A端固定的悬臂梁AB受力如图所示。梁的全长上作用有集度为q的均布载荷;自由端B处承受一集中力和一力偶M的作用。已知l为梁的长度。试求固定端处的约束力( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
4. 二力构件上的两个力必须( )
A. 大小相等,方向任意
B. 方向相反,大小不等
C. 作用线相同,大小不等
D. 大小相等,方向相反,作用线相同
【答案】D
【解析】二力构件处于平衡状态时,所受两个力必须大小相等、方向相反,并且作用在同一直线上,因此选D。
5. 力矩的单位是( )
A. 牛顿
B. 牛顿·米
C. 米
D. 千克
【答案】B
【解析】力矩的大小等于力与力臂的乘积,其国际单位是牛顿·米,符号为N·m,因此选B。
6. 图中平衡力是______,作用与反作用力是______。( )
A. T与G
B. G与T
C. T 与T′
D. G 与T′
【答案】C
7. 固定端约束的约束反力有( )
A. 1个
B. 2个
C. 3个
D. 4个
【答案】C
【解析】在平面问题中,固定端约束能够限制物体沿水平、竖直方向的移动和绕固定端的转动,因此有水平反力、竖直反力和约束力矩,共3个约束反力,因此选C。
8. 在力矩计算公式M=中,力臂r指的是( )
A. 力作用线的长度
B. 矩心到力起点的距离
C. 矩心到力终点的距离
D. 矩心到力作用线的垂直距离。
【答案】D
【解析】力臂指的是矩心到力作用线的垂直距离。
9. 如图所示,作用在同一平面内交于一点的四个力(矢量)构成的平行四边形,该刚体在此力系作用下处于( )
A. 平衡状态
B. 不平衡状态(合力偶)
C. 不平衡状态(合力)
D. 不平衡状态(合力、合力偶)
【答案】A
【解析】同一平面交于一点的四个力是一个平面汇交力系,其中和的合力与和的合力大小相等、方向相反,作用在一条直线上,合力为0,相互平衡,所以这个力系是平衡力系。
10. 关于力矩,下列说法正确的是?( )
A. 力矩是力与力臂的乘积
B. 力矩是力与距离的乘积
C. 力矩是描述力对物体转动效果的物理量
D. 力矩的单位是牛顿
【答案】C
【解析】力矩是描述力对物体转动作用效果的物理量,大小等于力与力臂的乘积,单位为牛顿·米,因此选C。
11. 力偶对物体的作用效果是( )
A. 只有移动
B. 只有转动
C. 移动和转动
D. 不产生移动和转动
【答案】B
【解析】力偶由大小相等、方向相反且作用线平行的两个力组成,其合力为零,只能产生转动效应而不能产生移动效应,因此选B。
12. 下图四个力偶,其作用面在同一平面内,属于等效力偶的是( )
A. a和b
B. a和c
C. b和c
D. a和d
【答案】D
13. 两个大小相等、方向相反的平行力组成的力称为( )
A. 弯矩
B. 力偶
C. 力矩
D. 力偶矩
【答案】B
【解析】由两个大小相等、方向相反的平行力组成的二力,称为力偶,力偶对物体的作用效应可用力偶矩来度量。
14. 以下关于力偶的说法错误的是( )
A. 力偶没有合力
B. 力偶对物体只有转动效应
C. 力偶可以在其作用平面内任意移动和转动,而不改变其对刚体的作用效果
D. 力偶的两个力在任意坐标轴上的投影之和都等于合力
【答案】D
【解析】力偶是一对等值、反向、不共线的平行力,没有合力,对物体只有转动效应,力偶可以在其作用平面内任意移动和转动,而不改变其对刚体的作用效果;力偶的两个力在任意坐标轴上的投影之和都等于零,不是合力,D错误。例如用双手转动方向盘,双手施加的力构成力偶,没有合力,只有转动效应。
15. 关于力偶矩的说法,正确的是( )
A. 力偶矩可以分解
B. 力偶矩是矢量
C. 力偶矩的单位是N
D. 力偶矩与矩心位置无关
【答案】D
【解析】力偶矩是度量力偶对物体转动效应的物理量,其大小等于力偶中一个力的大小与力偶臂的乘积。力偶不能等效为一个力,也不能分解为单个力,故A错误;在平面力系中力偶矩用代数量表示(正负号表示转向),B表述不准确;力偶矩的单位是N·m,故C错误;力偶矩的大小和转向只取决于力偶本身,与所取矩心的位置无关,故D正确。因此答案为D。
二、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
16. 滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反( )
【答案】错误
【解析】滑动摩擦力的方向总是与接触面的相对滑动方向相反,但物体整体的运动方向不一定与接触面的相对滑动方向一致,因此滑动摩擦力不一定与物体整体的运动方向相反。故该说法错误。
17. 力能脱离物体而单独存在,因为它是一个矢量。( )
【答案】错误
【解析】力是一个矢量是正确的,但力是物体之间的相互作用,不能脱离物体而单独存在。
18. 工程中所说的平衡是指物体相对于地球保持静止的状态( )
【答案】错误
【解析】工程中的平衡是指物体相对于参考系保持静止或作匀速直线运动的状态,而不仅仅是相对于地球保持静止,因此该说法错误。
19. 力的三要素指力的大小,方向和单位。( )
【答案】错误
【解析】力的三要素:大小、方向、作用点
20. 如图所示,刚体在同一点受F1、F2、F3三个力的作用,则该刚体处于平衡状态( )
【答案】错误
21. 平衡力一定作用在同一直线上( )
【答案】正确
【解析】二力平衡的条件是:作用在同一物体上的两个力,大小相等、方向相反,并且作用在同一直线上。若两力大小相等、方向相反但作用线平行而不重合(即构成力偶),虽然合力为零,物体却会产生转动而不能平衡。因此平衡力必须作用在同一直线上,该说法正确。
22. 力垂直于某轴,则此力在此轴上的投影一定为零。( )
【答案】正确
【解析】力在某轴上的投影为该力与该轴夹角的余弦乘以力的大小,即F轴=Fcosθ。当力垂直于该轴时,θ=,所以F轴=Fcos=0。因此该说法正确。
23. 合力是各个分力的合成,因此合力一定大于分力。( )
【答案】错误
【解析】合力是各分力的矢量和,其大小可能大于、等于或小于某个分力,也可能为零,因此合力不一定大于分力,该说法错误。
24. 力偶在任意坐标轴上的投影都等于零。( )
【答案】正确
【解析】力偶是由两个大小相等、方向相反、作用线平行的力组成,这两个力在任意轴上投影的代数和为零。
25. 力偶矩的大小和方向与所取的矩心位置无关。( )
【答案】正确
【解析】力偶对刚体产生纯转动效应,其力偶矩的大小和方向与所取矩心的位置无关,因此该说法正确。
三、填空题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
26. 力对物体作用的______使物体的运动状态发生改变;力对物体作用的______使物体的形状尺寸发生改变。
【答案】① 外效应 ② 内效应
【解析】力对物体的作用可分为外效应和内效应。外效应是力使物体的运动状态发生改变;内效应是力使物体发生形状或尺寸的改变。因此两空分别为“外效应”和“内效应”。
27. 下列平面汇交力系中,图(a)的合力为______,图(b)的合力为______。 图(a) 图(b)
【答案】① 2 ② 0
【解析】平面汇交力系求合力的几何法
28. 由合力矩定理可知,平面汇交力系的______对平面内任一点的矩,等于力系中各分力对于该点之矩的______。
【答案】① 合力 ② 代数和
【解析】根据合力矩定理,平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩,等于力系中各分力对同一点之矩的代数和。因此两空分别为“合力”和“代数和”。
29. 力对点之矩的正负通常有规定:力使物体绕矩心逆时针方向转动为______,反之为______。
【答案】① 正 ② 负
【解析】按通常规定,力使物体绕矩心逆时针方向转动时,力矩取正值;使物体顺时针方向转动时,力矩取负值,因此两空分别为“正”和“负”。
30. 如图所示,在某刚体的一个平面上的A、B、C、D四个点上分别作用着四个力、、、,按某一比例画出四个力时,它们正好首尾相连,这四个力向A点简化后,主矢等于______ ,主矩______0(填等于或不等于)。如果简化中心变化了,主矢______,主矩可能______。
【答案】① 0 ② 不等于 ③ 不变 ④ 变化
31. 同一平面内两力偶的等效条件是______。
【答案】力偶矩相等,方向相同
【解析】同一平面内两个力偶等效的条件是力偶矩的大小相等、转向相同。因此,等效条件为力偶矩相等且方向相同。
32. 合力矩定理的数学表达式为______。
【答案】
【解析】合力矩定理表明,合力对任一点的矩等于各分力对同一点的矩的代数和,因此数学表达式为
。
33. 如下图所示,力F方向对O点的力矩。
【答案】
【解析】本题主要考核“合力矩定理”的内容:合力对平面上某点之矩等于力系中所有分力对同一点力矩的代数和。
34. 力偶是由______、______、______的二力组成的力系。
【答案】① 大小相等 ② 方向相反 ③ 作用线平行
【解析】力偶是由两个大小相等、方向相反、作用线平行的力组成的力系,因此三空分别为“大小相等”“方向相反”“作用线平行”。
35. 只要保持力偶矩的大小和转向不变,可以同时改变力偶中______和______,而不改变力偶对刚体的作用效应。
【答案】① 力偶臂长短 ② 力的大小
【解析】力偶矩的大小等于力的大小与力偶臂的乘积。在保持力偶矩大小和转向不变的条件下,同时改变力偶臂长短和力的大小,力偶对刚体的作用效应不变。
四、简答题(本大题共4小题,每题3分,共12分)
36. 内力
【答案】杆件在外力的作用下产生变形,由外力引起的杆件内部的相互作用力称为内力。
【解析】杆件受到外力作用时,内部各部分之间会产生相互作用力。为了研究杆件某一截面上的受力情况,可将杆件假想截开,截面两侧相互作用的力就是内力。因此,内力是由外力引起的杆件内部各部分之间的相互作用力。
37. 计算以下图中力F对点O的力矩。 (1) (2)
【答案】(1) (2)力的作用线通过矩心时,力臂等于零,
38. 力偶
【答案】大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的两个力组成的力系。
【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。两个力的合力为零,但由于作用线不重合,二力产生的转动效应不能相互抵消,形成力偶。
39. 力偶矩:
【答案】力偶中一个力的大小与力偶臂的乘积,表示力偶对物体转动效应的量度。
【解析】力偶矩的大小等于力偶中一个力的大小与两力作用线之间垂直距离的乘积,即 M=Fd,其中 F 为任一力的大小,d 为力偶臂。力偶矩表示力偶对物体产生转动效应的强弱,转向按规定取正或取负。
五、计算题(本大题共2小题,每题5分,共10分)
40. 某夹具平面内的两作用力大小均为150 N,作用线相互平行且间距为0.36 m。左侧作用力竖直向上,右侧作用力竖直向下。(1)计算这两个力的合力。(2)计算该力偶的力偶矩,并判断转向。(3)若再施加一个大小为20 N·m、逆时针方向的力偶矩,计算合力偶矩。
【答案】(1)合力为0 N。(2)力偶矩为54 N·m,方向为顺时针。(3)合力偶矩为34 N·m,方向为顺时针。
【解析】(1)两力大小相等、方向相反,合力为0 N。(2) N·m,两力形成顺时针力偶。(3) N·m,方向仍为顺时针。
41. 某水平支架左端固定于O点。距O点0.50 m的A点受到400 N竖直向下的力,距O点0.20 m的B点受到100 N竖直向上的力,同时支架受到60 N·m的逆时针力偶矩作用。(1)计算该力系的合力大小和方向。(2)计算该力系对O点的合力矩,并判断转向。(3)将该力系简化为一个合力,计算合力作用线距O点的水平距离。
【答案】(1)合力为300 N,方向竖直向下。(2)合力矩为120 N·m,方向为顺时针。(3)合力作用线距O点0.40 m,位于O点右侧。
【解析】(1) N,方向竖直向下。(2)取逆时针为正, N·m,故为顺时针。(3), m,合力作用于O点右侧。
六、综合应用题(本大题共3小题,共28分)
42.(8分)某机械设备维修时,技师用套筒扳手拧紧水平安装的法兰螺栓。以螺栓中心为点 O,扳手施加的力为 240 N,力的作用线到点 O 的垂直距离为 0.35 m,力矩方向为顺时针;螺栓预紧力产生的阻力矩为 36 N·m,方向为逆时针。现将扳手上的力平移到点 O 进行受力分析。(1)计算原力对点 O 的力矩,并计算扣除阻力矩后的合力矩。(2)说明将该力平移到点 O 时,点 O 处应等效施加哪些力学因素。(3)若平移时只保留 240 N 的力而忽略附加力偶,判断受力分析结果是否正确,并说明理由。
【答案】(1)原力矩。扣除阻力矩后的合力矩为,方向为顺时针。(2)点 O 处应保留大小为 240 N、方向和作用线方向均不变的力,并附加一个 84 N·m 的顺时针力偶。(3)不正确。力平移后必须同时保留附加力偶;若忽略该力偶,将漏算 84 N·m 的转动效应。
【解析】(1)原力对点O的力矩 ,方向为顺时针;阻力矩为36 N·m逆时针。取顺时针为正,合力矩 ,方向为顺时针。
(2)根据力的平移定理,将力平移到点O时,应在点O处施加一个与原来大小相等、方向相同的力,即240 N,并附加一个力偶,其力偶矩等于原力对点O的力矩,即84 N·m,方向为顺时针。
(3)不正确。力平移后必须同时保留附加力偶;若只保留240 N的力而忽略84 N·m的附加力偶,将漏算该转动效应,导致对螺栓的受力分析错误。
43.(10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)
44.(10分)某机修工使用双手操作夹具手柄。夹具两侧受到大小相等、方向相反的两平行力,每个力的大小为 180 N,两力作用线之间的垂直距离为 0.22 m。为提高夹紧效果,现要求夹具获得 48 N·m 的力偶矩。(1)计算原力偶的力偶矩,并说明该力系的合力大小。(2)若保持每个力的大小为 180 N,将两力作用线之间的距离增大到 0.30 m,计算新的力偶矩,并判断夹紧转动效果如何变化。(3)若两力作用线之间的最大距离为 0.25 m,且要求力偶矩达到 48 N·m,计算每个力至少应达到的大小,并说明两力的关系。
【答案】(1)力偶矩。两力大小相等、方向相反,合力为 0。(2)新的力偶矩。新的力偶矩增大,夹具的转动和夹紧效果增强。(3)每个力的大小。两力仍应大小相等、方向相反且相互平行。
【解析】(1)力偶矩等于一个力与两作用线间距离的乘积,力偶的合力为零。(2)力的大小不变而力臂增大,力偶矩随之增大。(3)由力偶矩公式反求力的大小,并保持两力等值、反向、平行。
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河北省(对口招生)机械类《机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共165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类高考的学生。
与本专辑配套的还有河北省对口招生考试《机械制图》《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。
河北省(对口招生)机械类 《机械基础》
项目二:理论力学
任务一:力的概念与性质
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15小题,每题2分,共30分)
1. 力的可传性原理适用于( )
A. 刚体
B. 变形体
C. 任何物体
D. 弹性体
2. 作用与反作用定律说明( )
A. 力是成对出现的
B. 力可以单独存在
C. 力可以相互抵消
D. 力可以相互转化
3. ,A端固定的悬臂梁AB受力如图所示。梁的全长上作用有集度为q的均布载荷;自由端B处承受一集中力和一力偶M的作用。已知l为梁的长度。试求固定端处的约束力( )
A.
B.
C.
D.
4. 二力构件上的两个力必须( )
A. 大小相等,方向任意
B. 方向相反,大小不等
C. 作用线相同,大小不等
D. 大小相等,方向相反,作用线相同
5. 力矩的单位是( )
A. 牛顿
B. 牛顿·米
C. 米
D. 千克
6. 图中平衡力是______,作用与反作用力是______。( )
A. T与G
B. G与T
C. T 与T′
D. G 与T′
7. 固定端约束的约束反力有( )
A. 1个
B. 2个
C. 3个
D. 4个
8. 在力矩计算公式M=中,力臂r指的是( )
A. 力作用线的长度
B. 矩心到力起点的距离
C. 矩心到力终点的距离
D. 矩心到力作用线的垂直距离。
9. 如图所示,作用在同一平面内交于一点的四个力(矢量)构成的平行四边形,该刚体在此力系作用下处于( )
A. 平衡状态
B. 不平衡状态(合力偶)
C. 不平衡状态(合力)
D. 不平衡状态(合力、合力偶)
10. 关于力矩,下列说法正确的是?( )
A. 力矩是力与力臂的乘积
B. 力矩是力与距离的乘积
C. 力矩是描述力对物体转动效果的物理量
D. 力矩的单位是牛顿
11. 力偶对物体的作用效果是( )
A. 只有移动
B. 只有转动
C. 移动和转动
D. 不产生移动和转动
12. 下图四个力偶,其作用面在同一平面内,属于等效力偶的是( )
A. a和b
B. a和c
C. b和c
D. a和d
13. 两个大小相等、方向相反的平行力组成的力称为( )
A. 弯矩
B. 力偶
C. 力矩
D. 力偶矩
14. 以下关于力偶的说法错误的是( )
A. 力偶没有合力
B. 力偶对物体只有转动效应
C. 力偶可以在其作用平面内任意移动和转动,而不改变其对刚体的作用效果
D. 力偶的两个力在任意坐标轴上的投影之和都等于合力
15. 关于力偶矩的说法,正确的是( )
A. 力偶矩可以分解
B. 力偶矩是矢量
C. 力偶矩的单位是N
D. 力偶矩与矩心位置无关
二、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
16. 滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反( )
17. 力能脱离物体而单独存在,因为它是一个矢量。( )
18. 工程中所说的平衡是指物体相对于地球保持静止的状态( )
19. 力的三要素指力的大小,方向和单位。( )
20. 如图所示,刚体在同一点受F1、F2、F3三个力的作用,则该刚体处于平衡状态( )
21. 平衡力一定作用在同一直线上( )
22. 力垂直于某轴,则此力在此轴上的投影一定为零。( )
23. 合力是各个分力的合成,因此合力一定大于分力。( )
24. 力偶在任意坐标轴上的投影都等于零。( )
25. 力偶矩的大小和方向与所取的矩心位置无关。( )
三、填空题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
26. 力对物体作用的______使物体的运动状态发生改变;力对物体作用的______使物体的形状尺寸发生改变。
27. 下列平面汇交力系中,图(a)的合力为______,图(b)的合力为______。 图(a) 图(b)
28. 由合力矩定理可知,平面汇交力系的______对平面内任一点的矩,等于力系中各分力对于该点之矩的______。
29. 力对点之矩的正负通常有规定:力使物体绕矩心逆时针方向转动为______,反之为______。
30. 如图所示,在某刚体的一个平面上的A、B、C、D四个点上分别作用着四个力、、、,按某一比例画出四个力时,它们正好首尾相连,这四个力向A点简化后,主矢等于______ ,主矩______0(填等于或不等于)。如果简化中心变化了,主矢______,主矩可能______。
31. 同一平面内两力偶的等效条件是______。
32. 合力矩定理的数学表达式为______。
33. 如下图所示,力F方向对O点的力矩。
34. 力偶是由______、______、______的二力组成的力系。
35. 只要保持力偶矩的大小和转向不变,可以同时改变力偶中______和______,而不改变力偶对刚体的作用效应。
四、简答题(本大题共4小题,每题3分,共12分)
36. 内力
37. 计算以下图中力F对点O的力矩。 (1) (2)
38. 力偶
39. 力偶矩:
五、计算题(本大题共2小题,每题5分,共10分)
40. 某夹具平面内的两作用力大小均为150 N,作用线相互平行且间距为0.36 m。左侧作用力竖直向上,右侧作用力竖直向下。(1)计算这两个力的合力。(2)计算该力偶的力偶矩,并判断转向。(3)若再施加一个大小为20 N·m、逆时针方向的力偶矩,计算合力偶矩。
41. 某水平支架左端固定于O点。距O点0.50 m的A点受到400 N竖直向下的力,距O点0.20 m的B点受到100 N竖直向上的力,同时支架受到60 N·m的逆时针力偶矩作用。(1)计算该力系的合力大小和方向。(2)计算该力系对O点的合力矩,并判断转向。(3)将该力系简化为一个合力,计算合力作用线距O点的水平距离。
六、综合应用题(本大题共3小题,共28分)
42.(8分)某机械设备维修时,技师用套筒扳手拧紧水平安装的法兰螺栓。以螺栓中心为点 O,扳手施加的力为 240 N,力的作用线到点 O 的垂直距离为 0.35 m,力矩方向为顺时针;螺栓预紧力产生的阻力矩为 36 N·m,方向为逆时针。现将扳手上的力平移到点 O 进行受力分析。(1)计算原力对点 O 的力矩,并计算扣除阻力矩后的合力矩。(2)说明将该力平移到点 O 时,点 O 处应等效施加哪些力学因素。(3)若平移时只保留 240 N 的力而忽略附加力偶,判断受力分析结果是否正确,并说明理由。
43.(10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。
44.(10分)某机修工使用双手操作夹具手柄。夹具两侧受到大小相等、方向相反的两平行力,每个力的大小为 180 N,两力作用线之间的垂直距离为 0.22 m。为提高夹紧效果,现要求夹具获得 48 N·m 的力偶矩。(1)计算原力偶的力偶矩,并说明该力系的合力大小。(2)若保持每个力的大小为 180 N,将两力作用线之间的距离增大到 0.30 m,计算新的力偶矩,并判断夹紧转动效果如何变化。(3)若两力作用线之间的最大距离为 0.25 m,且要求力偶矩达到 48 N·m,计算每个力至少应达到的大小,并说明两力的关系。
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