第一部分静力学训练题
高三物理竞赛练习 静 力 学（A ）
2010-08-11 学号 ____ 姓名 __________
1、重量分别为P 和Q 的两个小环A 和B ，都套在一个处在竖直平面内的、光滑的固定大环上。A 、B 用长为L 的细线系住，然后挂在环的正上方的光滑钉子C 上。试求系统静止平衡后AC 部分线段的长度。
2、质量为m 的均匀细棒，A 端用细线悬挂于定点，B 端浸没在水中，静止平衡时，水中部分长度为全长的3/5 ，求此棒的密度和悬线的张力。
3、长为1m 的均匀直杆AB 重10N ，用细绳AO 、BO 悬挂起来，绳与直杆的角度如图所示。为了使杆保持水平，另需在杆上挂一个重量为20N 的砝码，试求这个砝码的悬挂点C 应距杆的A 端多远。
4、半径为R 的空心圆筒，内表光滑，盛有两个同样光滑的、半径为r 的、重量为G 的球，试求B 与圆筒壁的作用力大小。
5、为了将一个长为
2m 的储液箱中的水和水银分开，在箱内放置一块质量可不计的隔热板AB ，板在A 处有铰链，求要使板AB 和水平面夹53°角，所需的的水银深度。已知水的深度为1m 、水和水银的密度分别为ρ水 = 1.0×103kg/m 3和ρ汞 = 13.57×103kg/m 3 。
6、六个完全相同的刚性长条薄片依次架在一个水平碗上，一端搁在碗口，另一端架在另一个薄片的正中点。现将质量为m 的质点置于A 1A 6的中点处，忽略各薄片的自重，试求A 1B 1薄片对A 6B 6的压力。
静力学（A ） 提示与答案：
1、提示：本题应用共点力平衡知识，正确画出两个小环的受力，做出力的矢量三角形，利用力三角形和空间几何三角形相似求解。
答案：
Q
P Q +L 。
2、提示：本题利用力矩平衡知识求解，列方程注意转动点（或转动轴）应根据所求问题正确选取，另注意浮力的作用点在浸没段的中心点。
答案：25
21ρ水 ；7
2mg 。
3、提示：本题利用刚体平衡条件求解，列出力的平衡方程和力矩平衡方程求解，列力矩平衡方程注意转动点（或转动轴）应根据所求问题正确选取。 答案：
0.125m 。 4、提示：隔离A 较佳，右图中的受力三角形和（虚线）空间几何三角形相似。根据系统水平
方向平衡关系可知，N 即为题意所求。
答案：
2
R
Rr 2r R --G 。
5、提示：液体的压力垂直容器壁，且作用点在深度的一半处。 答案：0.24m 。
6、提示：设
A
1
B1对A6B6的作用力为N ，则由A1B1对支点A2的平衡可得B1对碗口的作用力为N，由此类推，可得各薄片在碗口受的支持力可以推知如下图；但是，在求B6处的支持力N′时，N′≠32N ，而应隔离如右图——
以m所放置的点为转轴，列力矩平衡方程，易得 N′= 11N 答案：
42
1mg 。
高三物理竞赛练习静力学（B）
2010/8/11 学号 ____ 姓名 __________
7、已知横杆长为L ，自重W0（均质），与墙壁的摩擦系数为μ，绳与杆夹角为θ。试求：（1）平衡时μ与θ应满足的条件；（2）在杆上找到这样一点P ，使PB区域内加载任意重量的重物，系统的平衡均不会被破坏。
8、课桌面与水平面夹角α= 40°，桌面放一只六棱形铅笔，设铅笔相对课桌面不滑动，试求
(1)铅笔与课桌面之间的静摩擦因素至少为多大？(2)平衡时铅笔与水平方向所成的最小角度φm？
。
9、不计摩擦，图示均质杆能平衡吗？若计摩擦，再回答前问题。不能平衡的请画出正确的
平衡位置。
10、质量为m ，自然长度为2πa ，弹性系数为k 的弹性圈，水平置于半径为R 的固定刚性球上，不计摩擦。而且a = R/2 。（1）设平衡时圈长为2πb ，且b = 2
a ，试求k 值；（2）若k =
R
2mg 2π ，求弹性圈的
平衡位置及长度。
11、半径为r 的薄壁圆柱烧杯，质量为m ，重心离杯底H 。将水慢慢注入烧杯，设水的密度为ρ，试问：烧杯连同杯内水的共同重心最低时，水面离杯底多高？为什么？
12、四个半径相同的均质球放在光滑的水平面上，堆成锥形，下面三个球用细绳捆住，绳子与这三个求的球心共面。已知各球均重P ，试求绳子的张力。
静力学（B ） 提示与答案： 提示与答案
7、提示：第（1）问甚简；
第（2）问以“加载重物”W →∞讨论临界条件（W 未趋于∞时，A 处摩擦角必小于最大摩擦角）。
答案：（1）θ≤ arctg μ；（2）AP = 1
+θμctg L
。
8、提示：
(2)
方法一：选取过O 点的棱为转轴（如图1），当铅笔与水平方向所成的最小角度φm ，桌面对铅笔的弹力对该转轴的力矩为零，把重力分别沿垂直桌面和平行桌面分解为F 1,F 2，再对平行桌面分量F 2沿垂直棱和平行棱分解为F 3,F 4；以过O 点的棱为转轴，有M F2+ M F3=0。
方法二：将铅笔用垂直“水平线”（原图中虚线）的平面去截，得图1阴影所示的截面，参见图2 ，有 tg α=
?
φ30cos a cos 2/a m
，可解φm 。此法甚简。
方法三：将铅笔看成在倾角为θ的“新斜面”上滚动（新斜面方向垂直铅笔的轴线），参见图3 ，显然有 sin θ= sin αcos φm 。 ①
但重力作用线与铅笔纵剖面夹角不再是30°，而为θ。参见图3 ，引进铅笔轴线和和铅直线的夹角Θ ，可知
cos Θ=
m
m m
sin l sin )cos l cos l φθφ-φ（ = tg φm sin θ ②
又观4图，可得 sin Θ= θ
sin 2/a a = 2sin θ ③
解①②③式，最后成 sin 2α( 4cos 2φm + sin 2φm ) = 1 。此法太繁，不可取。
答案：(1) φm ≥46.5°（2）μ≥tg α。 9、提示：略。
答案：不能；不能。光滑时的情形如图5所示；有摩擦时位置不唯一。 10、提示——
（1）参看图6 ，将圈分成n 段，且令n → ∞ ，每小段对应圆心角θ，θ→ 0 ，对于这
一小段，受力 ∑x F = 0
即 Gtg φ= 2Tsin 2
θ 而 G = m ′g =
π
θ
2m ·g
计算时应用极限 x
x
sin lim 0
x → = 1 （2）设长度2πb ′，代入第（1）问的一般关系可得 b ′= R 答案：（1）R
2mg
122
π+）（
；（2）不能在球上平衡。
O
11、提示：参看图7 ，令水深h ，杯子重心C 1 ，水的重心C 2 ，它们的共同重心C ，先据力矩平衡表达出x ，在表达出C 的高度y
y =
)
m h r (2h r mH 2222+ρπρπ+ ，变形后成
ρπr 2h 2 － 2ρπr 2yh + ( H － y ) = 0
这是一个关于h 的一元二次方程，应用△≥0求y 的极小值…（这个过程仍然比较繁复） 答案：高度为
2
22r H
r m 2m m ρπρπ++- 。
12、提示：连接四球体的球心，得图8所示的正四面形（三维图），并可求得
tg θ= 3
2r 3)32
r 3()r 22
2?
?-（ =
2
再参见图9（竖直平面图），可得上球对下球的压力的水平分量 N ′= 3
P ctg θ=
6
2P
最后参见图10（水平平面图），有3
T = N ′ 答案：
18
6P 。
高二物理竞赛练习 静 力 学（C ）
编题：王洪亮 学号 ____ 姓名 __________
13、在竖直墙面上有两根相距为2a 的水平木桩A 和B ，另有一细木棒置于A 之上、B 之下，与竖直方向成θ角静止。棒与A 、B 的摩擦系数均为μ，现由于A 、B 的摩擦力恰好能使木棒不下坠，求此时棒
的重心与A 桩的距离。
14、在均质木棒AB 两端各系一根轻绳，A 端的绳固定在天花板上，B 端的绳用力F 拉成水平，A 端的绳、棒和水平方向的夹角分别为α 、β 。试证明：tg α = 2tg β 。
15、半径为r 的均质球，受重力为G ，靠在竖直墙边，球跟墙面和水平地面间的摩擦系数均为μ。如果加一个竖直向下的力F ，试问：F 到球心的水平距离S 应为多大
时，方能使球逆时针转动？
16、如图所示，有一木板可绕其下端的水平轴转动，转轴位于一竖直墙面上。开始时木板与墙面的夹角15°，在夹角中放一正圆柱形木棍，截面半径为r ，在木板外侧加一力F 使其保持平衡。在木棍端面上画一竖直向上的箭头。已知木棍与墙面之间、木棍与木版之间的静摩擦系数分别为μ1 = 1.00, μ2 ≈ 0.577。若极缓慢地减小所加的力F ，使角慢慢张开，木棍下落。问当夹角张到60°时，木棍端面上的箭头指向什么方向？附三角函数表——
17、质量为m
、长为l 的均质细棒AB ，一端A 置于粗糙地面，另一端B 斜靠在粗糙的墙上。自A 端向墙壁引垂线AO ，已知∠OAB = α ，棒与墙面间的摩擦系数为μ，地面足够粗糙。试求：（1）棒不至于滑下时AOB 平面与铅垂面间的最大夹角θ；（2）上问情况下墙对棒的支持力。
18、截面为正方形的木棒水平地浮在水面上，为使木棒对垂直木棒的水平扰动呈稳定平衡，木棒的密度σ应为多大？
静力学（C ） 提示与答案： 13、提示——
方法一：利用刚体平衡条件求解。列出力的平衡方程和力矩平衡方程求解，列力矩平衡方程时可分别选取A,B 为转动点求解。
方法二：利用“摩擦角”知识求解。
“恰好”不下坠时， A 、B 两处均达到最大运动趋势，这时两处的全反力R A 、R B 和重力G 必共点，受力分析如右图（其中C 为重心，φm 为最大摩擦角）
对△AOC ，有 )cos(AC m φ+θ =
θ
sin AO
对△AOB ，有
m
2sin a 2φ =
m
cos AO φ
针对两式消AO 解AC 即可（注意：φm = arctg μ） 答案：（μ
1ctg θ－1）a 。
14、提示：此题甚简，用三力共点处理即可。 答案：略
15、提示：力矩平衡的简单应用。
答案：
F
)1()
G F 22+μ+μ+μ）（（r 。
16、提示——
由最大摩擦角φ1 m = 45°、φ2 m = 30°可以判断：
当θ<300时，假设φ1 = 45°，由三力交汇一点，必有φ2 >30°，故木棍必相对木板滑动,而实
际φ1 <45°, 木棍相对墙滚动；
当θ>300时，若φ1 = 45°，由三力交汇一点，必有φ2 <30°，故木棍必相对木板不滑动而是滚动；由于实际φ2 <30°，由三力交汇一点，必有φ1 > 45°，故木棍
相对墙滑动。
综上可知，棍先相对墙滚动，后相对板滚动。它们的分界处在板与墙夹角30°处（见右图） 棍转过圆心角 θ= r
l ? ，而Δl = rctg 2
1α － rctg 2
2α
注意：棍后段相对板转动θ2时，板自身顺时针转动了30°，故总结果应为
（θ1 － θ2）π
?2360 + 30°
答案：顺时针转过136.8°。 17、提示——
（1）A 不动，B 的运动趋势是yOz 平面的圆弧（图1和图3中虚线），据此可以判断f 的方向；同时，作为AB 整体，应将x ．轴视为．．．转动（趋势）的转轴．．
。
但AB 的每一状态均为平衡态，而重力G 又在ABCD 平面内，故墙壁的全反力R 必然也在ABCD 平面！画出xOy 平面内的二维图（图2），可得
tg β=
N
f y = N cos f θ = μcos θ
而 tg β= OA
OC = α
θ?αcos l sin sin l = tg α·sin θ
从这两式即可解出θ。
（2）求N 须先求f ，看yOz 平面内二维图（图3），以x 为轴 ΣM = 0 ，即 f ·BO = mg ·2
BO sin θ
解f 后，再求N 即可。
答案：（1）arctg （μctg α）；（2）
2
2tg 21μ+αmg 。
18、提示：参见右图，设以O 为轴扰动θ角（θ
法：F 浮′= F 0 + F 1 － F 2 （F 1 、F 2的作用点在两边三 处重心到O 点的距离约为3
22
a ? = 3
a ），故扰动后—
2）
M 顺 ≈ Gh 1θ+ F 0h 2θ= G θ（h 1 + h 2）= G θ（2
a －
M 逆 ≈ 2·F 1·3
a
=
3
a 2·ρ水g
8a 3θ = 12
1
ρ水g a 4
θ= G θ
2
2h 24a
要达成稳定平衡，须满足 M 顺＞M 逆 ，可以解出：h 2 ＞ 12
33+ a ，h 2′＜ 12
3
3-
a
再不难推出密度关系：σ= a
h 22ρ水 ，即得答案。
答案：0＜σ＜
6
33-ρ水 或者
6
33+ρ水＜σ＜ρ水 均可。
（商榷：若不以O 为轴转动，答案是否变化？）
高二物理竞赛测验 静 力 学
编题：王洪亮 学号 ____ 姓名 __________
1、三根长度相同的，质量均为m 的均质刚性细杆，用光滑且质量可以忽略的铰链两两相连而成一个等边三角形框架，然后将其一个顶点悬挂起来，（1）试求平衡时水平杆两端所受力的大小；（2）能否在水平杆之中点悬挂一重物，使此杆两端所受力的方向恰好与左右两侧杆方向平行？
2、长为2 L 的均质棒AB ，一端抵在光滑墙上，棒身又斜靠在与墙相距d 的光滑直角上（d ＜ Lcos θ）。当棒处于平衡时，求它与水平面夹角θ。
3、光滑无底圆筒重W ，内放两个各重为G 的光滑球，已知球半径为r ，圆筒半径为R （r ＜ R ＜ 2r ），试求圆筒发生倾斜的条件。
4、边长为a 、质量为10m 的立方块置于倾斜角为30°的固定斜面上。半径为a/2 、质量为m 的圆柱依次搁置成一排。物块与柱体、柱体之间、柱体与斜面均为光滑接触，但物块与斜面之间的摩擦系数μ= 22
/3。试求：系统保持静
止时，最多可依次放置多少个圆柱体？
5、均质轮轴重量为P ，半径为R ，轮轴上轮毂半径为r ，在轮毂上缠绕轻质绳经过定滑轮系以重物，各处摩擦系数均为μ，α角已知，试求平衡时重物的最大重量W 。
《静力学考试》提示与答案
1、提示——
参见右图，隔离左边杆，以C 为轴可定R 大致方位，再以B 为轴ΣM = 0
即 G = 2
L sin30°= RLsin θ ①
再隔离下杆， ΣF y = 0 有2Rsin （60°－θ）= G ② 解①②得 tg θ=
3
/5
再代入①求R 即可。 答案：（1）0.764mg （即21G/6）；（2）不能，侧杆
无法维持对B 点的转动平衡
2、提示：此题甚简，用三力共点处理即可。 答案：arccos 3
l
d 。
3、提示——
参见右图，看圆筒、球的整体，可避免寻求筒与球的横向作用力。显然，要翻倒，应满
足：
N （2R －r ）＞ (W + 2G)R ① 求N 时隔离两球，得 N = 2G ② 解①②即可。 答案：
W
G ＞
)
r R 2R -（。
4、提示——
参见右图，若考虑质心平衡，滑动临界状态，φ = φm = 43.3°。因N 、G 过O 点，全反力R 要过O 点，其作用点Q 必在A 之右（因为43.3°＜45°），故可判断——立方块
尚未转动！
（这段论证的意义在于：．．．．．．．．．．N ．逐渐．．
增大时，方块是先滑后转，而
．．．．．．．．．．．．．
非先转后滑，这点很重要．．．．．．．．．．．）
常规计算可得，此时N = 3.165 mg ,合6.33个球的累积。 （若常规计算转动临界条件，N = 3.66 mg ,合7.32个球体之累积） 答案：6个。（商榷：此题是可以改成翻转趋势在前——φm ＞ 45°？）
5、提示——
此题解法基本，且不宜引入摩擦角。 参见右图，张力T 过Q 点之上，轮必右滚； T 张力过Q 点，无转动趋势，M 点无作用，即可三力共点（引入Q 点接触反力）解；
T 过Q 点之下，轮有逆时针转动趋势， 以O 为轴，f R + f ′R = Tr ① ΣF y = 0 ，即 f + Tcosα + μ
'
f = P ② ΣF x = 0 ，即 f ′= μ
f + Tsinα ③
解①②③式即可。 答案：若sinα ＞
R
r ，W = 0 ；若sinα =
R
r ，W =
α
+αμμsin cos P
；若sinα ＜
R
r ，W =
[
]
r
)1(R )sin (cos )sin (cos PR
222μ++α+αμ+α+αμμ+μ）（。
补充习题：
1、半径为R 、质量为M 1的均匀圆球与一质量为M 2的重物分别用细绳AD 和ACE 悬挂于同一点A ，并处于平衡，如图所示。已知悬点A 到球心O 的距离为L ，不考虑绳的质量和绳与球心的摩擦，试求悬挂圆球的绳AD 与竖直方向AB 的夹角θ。（第十届预赛）
2、半径为r 、质量为m 的三个相同的刚性球放在光滑的水平桌面上，两两互相接触。用一个高为1.5r 的圆柱形刚性园筒（上下均无底）将此三球套在筒内，园筒的半径取适当值，使得各球间以及球与筒壁之间均保持无形变接触。现取一质量亦为m 、半径为R 的第四个球，放在三球上方的正中。设四个球的表面、园筒的内壁表面均由相同物质构成，其相互之间的最大静摩擦系数均为μ=15
3
（约等于0.775），问R 取何值时，用手轻轻竖直向上提起园筒即能将四个球一起提起来？（第八届预赛）
3、一个质量为m ，管口截面为S 的薄壁长玻璃管内灌满密度为
的水银，现把它竖直倒插在水银
槽中，再慢慢与槽中的水银面接触。这时，玻璃管内水银的高度为h 。现将管的封闭端挂在天平的一个盘的挂钩上，而在天平另一个盘中放砝码，如图所示。要使天平平衡，则所加砝码的质量等于______________。（第十五届预赛）
4、如图所示，方桌重100N，前后腿与地面的动摩擦因数为0.20，桌的宽与高相等。求：（1）拉力F、地面对前、
后腿的支持力和摩擦力。（2）设前、后腿与地面间的静摩擦因数为0.60。在方桌的前
端用多大水平力拉桌可使桌子以前腿为轴向前翻倒？
5、三根重均为G、长均为a的相同均匀木杆（其直径d?a）如图对称地靠在一起，三木杆底端间均相距a，求：（1）A杆顶端所受作用力的大小和方向，（2）若有一重为G的人坐在A杆中点处，则A杆顶端所受作用力的大小和方向又如何？
答案：（1） 2 ／4， 3 G／3，tg－1 2 /2.。
6、小木块和水平地面之间的动摩擦因素为μ，用一个与水平方向成多大角度的力F拉着小木块做匀速直线运动最省力？
静力学测试题 1、如图1所示，水平梁AB 用斜杆CD 支撑，A 、C 、D 三处均为光滑铰链连接。均质梁重1P 其上放置一重为2P 的电动机。如不计杆CD 的自重，试分别画出杆CD 和梁AB （包括电动机）的受力图。 图1 图2 2、如图2所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰接而成。设各拱自重不计，在拱AC 上作用有载荷P 。试分别画出拱AC 和CB 的受力图。 3、画出下列各图中物体AB 的受力图。物体自重不计，所有接触处均为光滑接触。 图3 4、悬臂梁如图4所示，梁上作用有均布载荷q ，在B 端作用有集中力F ＝ql 和力偶为M ＝ql 2，梁长度为2l ， q 和l 已知（力的单位为N ，长度单位为m ）。求固定端的约束反力。 图4 图5 5、组合梁由AC 和CE 用铰链连接，载荷及支承情况如图5所示，已知：l ＝8 m ，F ＝5 kN,均布载荷集度q ＝2.5 kN/m ,力偶的矩M ＝5 kN·m 。求支座A 、B 、E 及中间铰C 的反力。 6、铆接薄钢板在孔心A 、B 和C 处受三力作用如图6，已知P 1=100N 沿铅垂方向，P 2=50N 沿AB 方向，P 3=50N 沿水平方向；求该力系的合成结果。 图6
7、图7所示简支梁受集中荷载P=20kN ，求图示两种情况下支座A 、B 的约束反力。 （a ） （b ） 图7 8、求图8所示平面力偶系的合成结果，其中：1 23200N, 200N, 480N F F F ===。图中长度单位为m 。 图8 图9 9、如图9所示平面桁架，各杆的长度均为1m ，载荷P 1 =100kN ，P 2 = 70kN 。求杆件1、2 、3的内力。 10、试求图10所示振动沉桩器中的偏心块的重心。已知:R100mm,r=l7mm,。b=13mm 。 图10 图11 11、已知N 1501 =F ，N 2002=F ，N 3003=F ，N 200'==F F 。如图11所示，求力系向点O 的简化结果，并求 力系合力的大小及其与原点O 的距离d 。 12、如图12，已知：F1 =40N, F2 = 80N, F3 = 40N, F4 = 110N ，单位尺寸：mm, M=2000N ?mm 。求：该平面任意力系向O 点的简化结果。 图12 图13 13、已知T 字形钢截面尺寸如图13所示，求截面的形心？
静力学基础 一、判断题 1.外力偶作用的刚结点处，各杆端弯矩的代数和为零。（× ） 2.刚体是指在外力的作用下大小和形状不变的物体。（√ ） 3.在刚体上加上（或减）一个任意力，对刚体的作用效应不会改变。（× ） 4.一对等值、反向，作用线平行且不共线的力组成的力称为力偶。（√ ） 5.固定端约束的反力为一个力和一个力偶。（× ） 6.力的可传性原理和加减平衡力系公理只适用于刚体。（√ ） 7.在同一平面内作用线汇交于一点的三个力构成的力系必定平衡。（× ） 8.力偶只能使刚体转动，而不能使刚体移动。（√ ） 9.表示物体受力情况全貌的简图叫受力图。（√ ） 10.图1中F对O点之矩为m0 (F) = FL 。（× ） 图 1 二、选择题 1. 下列说法正确的是（C ） A、工程力学中我们把所有的物体都抽象化为变形体。 B、在工程力学中我们把所有的物体都抽象化为刚体。 C、稳定性是指结构或构件保持原有平衡状态。 D、工程力学是在塑性范围内，大变形情况下研究其承截能力。 2.下列说法不正确的是（A ） A、力偶在任何坐标轴上的投形恒为零。
B、力可以平移到刚体内的任意一点。 C、力使物体绕某一点转动的效应取决于力的大小和力作用线到该点的垂直距离。 D、力系的合力在某一轴上的投形等于各分力在同一轴上投形的代数和。 3.依据力的可传性原理，下列说法正确的是（D ） A、力可以沿作用线移动到物体内的任意一点。 B、力可以沿作用线移动到任何一点。 C、力不可以沿作用线移动。 D、力可以沿作用线移动到刚体内的任意一点。 4.两直角刚杆AC、CB支承如图，在铰C处受力F作用，则A、B两处约束力与ｘ轴正向所成的夹角α、β分别为: α=___B___，β=___D___。 A、30°； B、45°； C、90°； D、135°。 5.下列正确的说法是。（D ）
专科《工程力学》 一、（共75题,共150分） 1. 下列结论哪些是正确的( ) （2分） A.理论力学研究物体的位移，但不研究物体的变形； B.材料力学不仅研究物体的位移，同时研究物体的变形； C.理论力学研究的位移是刚体位移； D.材料力学研究的位移主要是伴随物体变形而产生的位移。 .标准答案：A,B,C,D 2. 悬臂桁架受到大小均为F的三个力的作用，如图所示，则杆1内力的大小为( )；杆2内力的大小为( )；杆3内力的大小为( )。 （2分） A.F B.； C.0； D.F/2。 .标准答案：A,C 3. 直杆受扭转力偶作用，如题4图所示。计算截面1-1和2-2处的扭矩，哪些是计 算不正确( )。 （2分） A. B. C. D..标准答案：A,C,D 4. 简支梁受集中力作用，如题5图，以下结论中( )是正确的。 （2分） A. B. C. D. .标准答案：A,B,D 5. 静力学把物体看做刚体，是（）（2分） A.物体受力不变形 B.物体的硬度很高 C.抽象的力学模型 D.物体的两点的距离永远不变。 .标准答案：C,D 6. 考虑力对物体作用的两种效应，力是( )。（2分） A.滑动矢量； B.自由矢量； C.定位矢量。 .标准答案：C 7. 梁AB因强度不足，用与其材料相同、截面相同的短梁CD加固，如图所示。梁AB在D 处受到的支座反力为( )。 （2分） A.5P/4 B.P C.3/4P D.P/2 .标准答案：A
8. 在图所示结构中，如果将作用于构件AC上的力偶m搬移到构件BC上，则A、 B、C三处反力的大小( )。 （2分） A.都不变； B.A、B处反力不变，C处反力改变； C.都改变； D.A、B处反力改变，C处反力不变。 .标准答案：C 9. 选择拉伸曲线中三个强度指标的正确名称为( )。 （2分） A.①强度极限，②弹性极限，③屈服极限 B.①屈服极限，②强度极限，③比例极限 C.①屈服极限，②比例极限，③强度极限 D.①强度极限，②屈服极限，③比例极限 .标准答案：D 10. 两根钢制拉杆受力如图，若杆长L２＝２Ｌ１，横截面面积A２＝２Ａ1，则两杆的伸长ΔＬ和纵向线应变ε之间的关系应为( )。 （2分） A. B. C. D. .标准答案：B 11. 图所示受扭圆轴，正确的扭矩图为图( )。 （2分） A.图A B.图B C.图C D.图D .标准答案：C 12. 梁在集中力作用的截面处，它的内力图为( )。 （2分） A.Q图有突变，M图光滑连续 B.Q图有突变，M图有转折 C.M图有突变，Q图光滑连续 D.M图有突变，Q图有转折 .标准答案：B 13. 梁的剪力图和弯矩图如图所示，则梁上的荷载为( )。 （2分） A.AB段无荷载，B截面有集中力 B.AB段有集中力，BC段有均布力 C.AB段有均布力，B截面有集中力偶 D.AB段有均布力，A截面有集中力偶 .标准答案：D 14. 平面力偶力系的独立平衡方程数目是。（2分） A.1； B.2； C.3； D.4；
如图所示的三根压杆，横截面面积及材料各不相同，但它们的（）相同。 收藏A.相当长度 B.柔度 C.临界压力 D.长度因数 正确答案： A 第一强度理论是指（） 收藏 A. 最大切应力理论 B. 最大拉应力理论 C. 畸变能密度理论
最大伸长线理论 回答错误!正确答案： B 对于抗拉强度明显低于抗压强度的材料所做成的受弯构件，其合理的截面形式应使：（） 收藏 A. 中性轴与受拉及受压边缘等距离； B. 中性轴平分横截面面积。 C. 中性轴偏于截面受压一侧； D. 中性轴偏于截面受拉一侧； 回答错误!正确答案： D 图示交变应力的循环特征r、平均应力σm、应力幅度σa分别为（）。 收藏 A. -10、20、10； B. C. 30、10、20；
D. 回答错误!正确答案： D 两根受扭圆轴的直径和长度均相同，但材料不同，在扭矩相同的情况下，它们的最大切应力和扭转角之间的关系 （） 收藏 A. B. C. D. 回答错误!正确答案： B 材料和柔度都相等的两根压杆（） 收藏 A. 临界应力和压力都一定相等 B. 临界应力一定相等，临界压力不一定相等 C. 临界应力和压力都不一定相等 D. 临界应力不一定相等，临界压力一定相等
回答错误!正确答案： B 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，哪个力对点o的矩最大（）。 收藏 A. 力P4 B. 力P2 C. 力P1 D. 力P3 回答错误!正确答案： B 在研究拉伸与压缩应力应变时我们把杆件单位长度的绝对变形称为( ) 收藏 A. 正应力 B. 应力 C. 线应变 D.
一、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的在括号中打“×”。） 1、加减平衡力系公理一般不适用于一个变形体。（√） 2、合力一定比分力大。（×） 3、物体相对于地球静止时，它一定平衡；物体相对于地球运动时，它一定不平衡。（×） 4、约束力的作用位置在约束与被约数物体的相互接触处。（√） 5、凡是只受到两个力作用的杆件都是二力杆件。（×） 6、汇交力系中各个力的作用点为同一点。（×） 7、力偶矩的单位与力矩的单位是相同的。（√） 8、力偶不能够合成为一个力，也不能用一个力来等效替代。（√） 9、平面一般力系的主矢与简化中心无关。（√） 10、平面力系与其作用面内的两个不同点简化，有可能得到主矩相等，但力系的主矢和主矩都不为零。（×） 11、平面汇交力系中各力在任意轴上投影的代数和分别等于零，则该力系平衡。（√） 12、一个汇交力系如果不是平衡力系，则必然有合力。（√） 13、在应用平面汇交力系的平衡方程解题时，所选取的两个投影轴必须相互垂直。（×） 14、平面力系的平衡方程可以是三个彼此独立的投影式的平衡方程。（×） 15、材料力学的任务是尽可能保证构件的安全工作。（√） 16、作用在刚体上的力偶可以任意平移，而作用在变形固体上的力偶一般不能平移。（√） 17、线应变是构件中单位长度的变形量。（√） 18、若构件无位移，则其内部不会产生内力。（×） 19、用圆截面低碳钢试件做拉伸试验，试件在颈缩处被拉断，断口呈杯锥形。（√） 20、一般情况下，脆性材料的安全系数要比塑性材料取得小些。（×） 21、胡克定律只适用于弹性变形范围内。（√） 22、塑性材料的应力-应变曲线中，强化阶段的最高点所对应的应力为强度极限。（√） 23、发生剪切变形的构件都可以称为剪切构件。（×） 24、在剪切构件中，挤压变形也是一个次要的方面。（×） 25、构件的挤压面和剪切面一般是垂直的。（√） 26、针对剪切和挤压，工程中采用实用计算的方法，是为了简化计算。（×） 27、受扭杆件的扭矩，仅与杆件受到的外力偶矩有关，而与杆件的材料及其横截面的大小和形状无关。（√） 28、根据平面假设，圆轴扭转时，横截面变形后仍保持平面。（√） 29、轴的受力特点是受到一对大小相等、转向相同、作用面与杆的轴线垂直的力偶的作用。（×） 30、若两梁的跨度、承受载荷及支撑相同，但材料和横截面面积不同，则两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。（×） 31、最大弯矩必然发生在剪力为零的横截面上。（×） 32、控制梁弯曲强度的主要因素是最大弯矩值。（×） 33、在等截面梁中，正应力绝对值的最大值必然出现在弯矩值最大的截面上。（√） 34、力偶在任一轴上投影为零，故写投影平衡方程时不必考虑力偶。（√）
1-1 某海洋客船船长L=155m ，船宽B=，吃水d =,排水体积▽=10900m 3，中横剖面面积A M =115m 2，水线面面积A W =1980m 2，试求： （1）方形系数C B ；（2）纵向菱形系数C P ；（3）水线面系数C WP ；（4）中横剖面系数C M ；（5）垂向菱形系数C VP 。 解：（1）550.01 .7*0.18*15510900 ==???=d B L C B （2）612.0155 *11510900 ==??=L A C M P （3）710.0155*0.181980==?=L B A C W WP （4）900.01 .7*0.18115 ==?=d B A C M M （5）775.01 .7*198010900 ==??= d A C W VP 1-3 某海洋客货轮排水体积▽=9750 m 3，主尺度比为：长宽比L/B=, 宽度吃水比B/d=，船型系数为：C M =，C P =，C VP =，试求：（1）船长L;（2）船宽B ；（3）吃水d ；（4）水线面系数C WP ；（5）方形系数C B ；（6）水线面面积A W 。 解： C B = C P* C M =*= 762.0780 .0594 .0=== VP B WP C C C d B L C B ??? = 又因为 所以：B= L== d=B/= 762.0=WP C
C B = 06.187467 .6*780.09750 ==??= d C A VP W m 2 1-10 设一艘船的某一水线方程为：()?? ? ???-±=225.012L x B y 其中：船长L=60m ，船宽B=，利用下列各种方法计算水线面积： （1） 梯形法（10等分）； （2） 辛氏法（10等分） （3） 定积分，并以定积分计算数值为标准，求出其他两种方法的相 对误差。 解：()?? ????-±=225.012L x B y 中的“+”表示左舷半宽值，“-”表示右舷半宽值。因此船首尾部对称，故可只画出左舷首部的1/4水线面进行计算。 则：?? ????-=90012.42x y ，将左舷首部分为10等分，则l =30/10=3.0m 。 梯形法：总和∑y i =，修正值(y 0+y 10)/2=，修正后∑`= 辛氏法：面积函数总和∑=
静力学习题 1,重N G 100=的物块置于水平面上，N P 50=，030=α，块与水平面的静滑动摩擦系数8.0=f ，动滑动摩擦系数78.0'=f ，求物块所受的滑动摩擦力（大小，方向） 2，图示下列机构在已知载荷作用下处于平衡，试画出A 、B 两支座反力作用线的方位 （不能用分量来表示）。（有图） 3，三无重杆AC 、BD 、CD 如图铰接，B 处接触光滑，ABCD 为正方形。CD 杆受力如图所示，ql P =，在BD 上作用一力偶2ql M =。试求(1)A 端和B 端的约束反力。(2)E 处的反力（有图）
4，如图所示，ABCD 呈正方形，外载荷为P ，求杆AC 的内力。（下图） 5，试分别画出如图所示物体系中每个物体的受力图。（下左图） 6，图所示m a 2=，受有载荷kN P 6=，m kN q /6=，m kN m ?=8，试求各铰链处的约 束反力。（上右图） 7，均质杆在A 、B 两点分别与矩形光滑接触，并在图示情况下平衡。AD 杆长 为_______ 。（图1） 8，如图所示，物体A 重为N P 100=放在与水平面成030=α的粗糙斜面上，物体A 与斜面间的静滑动摩擦系数为1=f ，则摩擦力的大小为__ 。（图2） 图1） （图2）
9，正方形ABCD ，边长m a 2=，受如图所示平面力系作用。已知：m kN q /1=，kN F F F F 24321====。试求力系的合成结果，并画在图上。 10，分别画出如图所示物体系中每个物体的受力图。 11，构如图示，已知m L 4=，m kN q /6=,m kN M ?=8，试求(1)A 、B 处约束 反力。(2)CD 杆的内力。
一．最新工程力学期末考试题及答案 1．(5分) 两根细长杆，直径、约束均相同，但材料不同，且E1=2E2则两杆临界应力的关系有四种答案: (A)(σcr)1=(σcr)2；(B)(σcr)1=2(σcr)2； (C)(σcr)1=(σcr)2/2；(D)(σcr)1=3(σcr)2. 正确答案是. 2．(5分) 已知平面图形的形心为C，面积为A，对z轴的惯性矩为I z，则图形对z1轴的惯性矩有四种答案: (A)I z+b2A；(B)I z+(a+b)2A； (C)I z+(a2-b2)A；(D)I z+(b2-a2)A. 正确答案是. z z C z 1 二．填空题（共10分） 1．(5分) 铆接头的连接板厚度t=d，则铆钉剪应力τ=，挤压应力σbs=.
P/2 P P/2 2．(5分) 试根据载荷及支座情况，写出由积分法求解时，积分常数的数目及确定积分常数的条件. 积分常数 个， 支承条件 . A D P 三．(15分) 图示结构中，①、②、③三杆材料相同，截面相同，弹性模量均为E ，杆的截面面积为A ，杆的长度如图示.横杆CD 为刚体，载荷P 作用位置如图示.求①、②、③杆所受的轴力. ￠ù C D
四．(15分) 实心轴与空心轴通过牙嵌离合器相连接，已知轴的转速n=100r/min，传递的功率N=10KW，[τ]=80MPa.试确定实心轴的直径d和空心轴的内外直径d1和D1.已知α=d1/D1=0.6. D 1
五．(15分) 作梁的Q、M图. qa2/2
六．(15分) 图示为一铸铁梁，P 1=9kN ，P 2=4kN ，许用拉应力[σt ]=30MPa ，许用压应力[σc ]=60MPa ，I y =7.63?10-6m 4，试校核此梁的强度. P 1 P 2 80 20 120 20 52 (μ ￥??:mm)
1-3 试画出图示各结构中构件AB的受力图 1-4 试画出两结构中构件ABCD的受力图
1-5 试画出图a和b所示刚体系整体各个构件的受力图 1-5a 1-5b
1-8在四连杆机构的ABCD的铰链B和C上分别 作用有力F1和F2，机构在图示位置平衡。试求 二力F1和F2之间的关系。 解：杆AB，BC，CD为二力杆，受力方向分别沿着各杆端点连线的方向。 解法1(解析法) 假设各杆受压，分别选取销钉B和C为研究对象，受力如图所示：
由共点力系平衡方程，对B 点有： ∑=0x F 045cos 0 2=-BC F F 对C 点有： ∑=0x F 030cos 0 1=-F F BC 解以上二个方程可得：2 2163.13 62F F F == 解法2(几何法) 分别选取销钉B 和C 为研究对象，根据汇交力系平衡条件，作用在B 和 C 对B 点由几何关系可知：0245cos BC F F = 对C 点由几何关系可知： 0130cos F F BC = 解以上两式可得：2163.1F F = 2-3 在图示结构中，二曲杆重不计，曲杆AB 上作用有主动力偶M 。试求A 和C 点处的约束力。 F F
解：BC为二力杆(受力如图所示)，故曲杆AB在B点处受到约束力的方向沿BC 两点连线的方向。曲杆AB受到主动力偶M的作用，A点和B点处的约束力必须构成一个力偶才能使曲杆AB保持平衡。AB受力如图所示，由力偶系作用下刚体的平衡方程有（设力偶逆时针为正）： = ∑M0 ) 45 sin( 100= - + ? ?M a F A θ a M F A 354 .0 = 其中： 3 1 tan= θ。对BC杆有： a M F F F A B C 354 .0 = = = A，C两点约束力的方向如图所示。 2-4 解：机构中AB杆为二力杆，点A,B出的约束力方向即可确定。由力偶系作用下刚体的平衡条件，点O,C处的约束力方向也可确定，各杆的受力如图所示。对BC杆有：0 = ∑M0 30 sin 2 0= - ? ?M C B F B 对AB杆有： A B F F=
静力学和运动学计算题 1 如图所示结构中各杆的重力均不计，D，C处为光滑接触，已知：P = 50 kN，试求铰链B，E对杆DE的约束力。 解： 取整体为研究对象： = ∑x F，F Hx = 0 = ∑y F，F D - P - F Hy = 0 ∑=0 ) (F M D ，P ·70 - F Hy ·250 = 0， F Hy = 14 kN，F D = 64 kN 取ECH为研究对象： ∑=0 ) (F M E ，F C ·100 - F Hy ·200 = 0，F C = 28 kN
取ABC 为研究对象： ∑=0)(F M A ，F By · 90 - F C · 220 = 0，F By = 68.4 kN 0=∑y F ，F sin + F By -F C -P = 0，F = 16 kN 0=∑x F ， F cos α + F Bx = 0，F Bx = -12.8 kN 取DE 为研究对象： 0=∑x F ，2 Ex F - F'Bx = 0， 2 Ex F = F'Bx = F Bx = - 12.8 kN 0=∑y F ，F D - F'By + 2Ey F = 0，2Ey F = 4.4 kN
2 如图所示结构由直杆AB，CD及折杆BHE组成。已知：P = 48 kN，L1 = 2 m，L2 = 3 m，r = 0.5 m，各杆及滑轮绳索重量均不计。求A，D，E处的约束力。 解：
取整体为研究对象： ∑=0)(F M A ，3F E - P (1.5 + 0.5) = 0，F E = 32 kN 0=∑x F ，F Ax = 0， 0=∑y F ，F Ay = P - F E = 16 kN ， 取COD 为研究对象： ∑=0)(F M C ，F Dy L 2 + Pr - P (2 1 L 2 + r ) = 0， F Dy = 24 kN 取BHE 为研究对象： ∑=0)(F M B ，- F'Dx L 1 - F'Dy L 2 + F E L 2 = 0，Dy Dy F F =' F'Dx = 12 kN
《工程力学》综合练习题1．试分别画出下列各物体系统中指定物体的受力图。 2．求图示静定刚架的支座反力。 3．画出下列简支梁的剪力图及弯矩图。 4．梁的尺寸、荷载及截面尺寸如图。试求梁中的最大剪应力。 5．试作出下图中杆AB（连同滑轮）、杆CD及整体的受力图。
6．均质球重P 、半径为r ，放在墙与杆CB 之间，杆长为l ，其与墙的夹角为α， B 端用水平绳BA 拉住。不计杆重，求绳索的拉力。 7．图示三角形托架。已知：杆AC 是圆截面钢杆，MPa 170][=σ；杆BC 是正 方形截面木杆，容许压力 MPa a 12][=σ；P=60KN 。试选择钢杆的直径d 和木 杆的截面边长a 。 8．直径50mm 的钢圆轴，其横截面上的扭矩MT =1.5kN ?m ，求横截面上的最大 剪应力。 9．试分别画出下列各物体系统中指定物体的受力图。 10． 求图示静定刚架的支座反力。
11．圆截面轴心拉压杆的直径及荷载如图所示。由钢材制成，容许应力[σ]=170MPa。试校核该杆的强度。 12．画出下列简支梁的剪力图及弯矩图。 13．用数解法对下列单元体进行应力状态分析：求出主平面位置；并在单元体图上表示出主应力和主平面。并画出应力图。 14．试作出下图中重物、杆DE、杆BC、杆AC（连同滑轮）及整体的受力图。 15．圆柱O重G=1000N放在斜面上用撑架支承如图；不计架重，求铰链A、
B 、 C 处反力。 16． 起重机装在三轮小车ABC 上，机身重G=100KN ，重力作用线在平面 LMNF 之内，至机身轴MN 的距离为0.5m ；已知AD=DB=1m ，CD=1.5m ， CM=1M ；求当载重P=30KN ，起重机的平面LMN 平行于AB 时，车轮对轨 道的压力。 17． 简易起重设备的计算简图如图所示。已知斜杆AB 用两根不等边角钢 63×40×4组成。如钢的容许应力MPa 170][=σ，问这个起重设备在提起重量 为W=15KN 的重物时，斜杆AB 是否满足强度条件？ 18． 圆轴的直径d=50mm ，转速为每分钟120转。若该轴横截面上的最大剪 应力等60Mpa ，问所传递的功率是多少千瓦？ 19． 试作出下图外伸梁的剪力图和弯矩图。 20． 由木材制成的矩形截面悬臂梁，在梁的水平对称面内受到P1=1.6KN 的 作用，在铅直对称面内受到P2=0.8KN 作用如图所示。已知：b=90mm ，2m 2m 2m 5KN ?m 10KN A C B D
静力学和运动学计算题 1 如图所示结构中各杆的重力均不计，D ，C 处为光滑接触，已知：P = 50 kN ，试求铰链B ，E 对杆DE 的约束力。 解： 取整体为研究对象： 0=∑x F ，F Hx = 0 0=∑y F ，F D - P - F Hy = 0 ∑=0)(F M D ，P · 70 - F Hy · 250 = 0， F Hy = 14 kN ，F D = 64 kN 取ECH 为研究对象： ∑=0)(F M E ，F C · 100 - F Hy · 200 = 0，F C = 28 kN 取ABC 为研究对象： ∑=0)(F M A ，F By · 90 - F C · 220 = 0，F By = 68.4 kN 0=∑y F ，F sin α + F By -F C -P = 0，F = 16 kN 0=∑x F ， F cos α + F Bx = 0，F Bx = -12.8 kN 取DE 为研究对象： 0=∑x F ，2 Ex F - F'Bx = 0， 2 Ex F = F'Bx = F Bx = - 12.8 kN 0=∑y F ，F D - F'By + 2 Ey F = 0，2 Ey F = 4.4 kN
2 如图所示结构由直杆AB ，CD 及折杆BHE 组成。已知：P = 48 kN ，L 1 = 2 m ， L 2 = 3 m ，r = 0.5 m ，各杆及滑轮绳索重量均不计。求A ，D ，E 处的约束力。 解： 取整体为研究对象： ∑=0)(F M A ，3F E - P (1.5 + 0.5) = 0，F E = 32 kN 0=∑x F ，F Ax = 0， 0=∑y F ，F Ay = P - F E = 16 kN ， 取COD 为研究对象： ∑=0)(F M C ，F Dy L 2 + Pr - P (2 1 L 2 + r ) = 0， F Dy = 24 kN 取BHE 为研究对象： ∑=0)(F M B ，- F'Dx L 1 - F'Dy L 2 + F E L 2 = 0，D y D y F F =' F'Dx = 12 kN
第一阶段测试卷 考试科目:《工程力学》静力学 （总分100分）时间：90分钟 __________学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号： 姓名： 得分： 一、单项选择题：（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1．物块重G ，在水平推力P 作用下平衡。接触面间的静滑动摩擦因素数为 s f 。，则物块与铅垂面间的摩擦力为（ ）。 A ．P f F s =； Ｂ．G F =； Ｃ．G f F s =； Ｄ．P F =。 2．一等边三角形薄板置于水平光滑面上，开始处于静止状态。当沿其三边AB 、BC 、CA 分别作用力F 1、F 2、F 3后，若该三力相等，方向如图，则（ ）。 A ．板仍然保持平衡； Ｂ．板既发生移动，又会发生转动； Ｃ．板只会产生移动； Ｄ．板只会产生转动。 3. 二力平衡公理适用的范围是（ ）。 A ．刚体； Ｂ．刚体系统； Ｃ．变形体； Ｄ．任何物体或物体系统。 4．图示结构中，如果将作用在AC 上的力偶移动到BC 上（图中虚线所示），则（ ）。 A ． 支座A 的反力不会发生变化； B ． 支座B 的反力不会发生变化； C ． A 、B 支座的反力都会有变化； 题4图 G P 题1图 题 2
D ． 铰链C 所受的力不会有变化。 5．力F 作用于长方体BCDH 侧平面内，如图所示。该力在ox 、oy 、oz 轴上的投影为（ ）。 A ．;0,0,0≠≠≠z y x F F F B ．;0,0,0≠=≠z y x F F F C ．;0,0,0≠==z y x F F F D ．0, 0,0==≠z y x F F F 。 二、 填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1． 平面汇交力系，有 个独立的平衡方程，空间一般力系有 个独立的平衡方程 2． 平面一般力系平衡的必要与充分条件是： 。 3． 力在正交坐标轴上投影的大小与力沿这两根轴的分力的大小 。 4． 同平面内的两个力偶，只要 相同，对刚体作用的效应就相同。 5． 图示AB 杆自重不计，在五个已知力作用下处于平衡。则作 用于B 点的四个力的合力R 的方向沿 。 三、 作图题（每小题 10 分，共 20分）图中所有接触都为光滑的，物体重量不计。 1．画出物体系统中构件ACB 及整个物体系统的受力图。 y z C B F o H x D 题5图 B A F F 4 F 3 题5图
工程力学（本科）模拟题A（闭卷） 一（15分）悬臂式吊车结构中AB为吊车大梁，BC为钢索，A、处为固定铰链支座，B处为铰链约束。已知起重电动电动机E与重物的总重力为F P(因为两滑轮之间的距离很小，F P可视为集中力作用在大梁上)，梁的重力为F Q。已知角度θ=30o。 求：1. 电动机处于任意位置时，钢索BC所受的力和支座A处的约束力（10分） 2. 分析电动机处于什么位置时，钢索受力的最大，并确定其数值。（5分） 题1 图
二（15分）A端固定的悬臂梁AB受力如图示。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F P＝ql，M=ql2；l为梁的长度。试求固定端处的约束力。求：固定端处的约束力。 题2图
三（15分）已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大剪应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比α= 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。 题3图 四（20分）矩形截面悬臂梁，这时，梁有两个对称面：由横截面铅垂对称轴所组成的平面，称为铅垂对称面；由横截面水平对称轴所组成的平面，称为水平对称面。梁在自由端承受外加力偶作用，力偶矩为M e，力偶作用在铅垂对称面内。试画出梁在固定端处横截面上正应力分布图。
题4图 解：根据力偶平衡条件，可知固定端处梁街面上的弯矩M=Me。且这一梁上所有截面的弯矩 都等于外加力偶的力偶矩Me。 选取如图的中性轴， 按弯矩方向可知，中性轴以上为受压，以下为受拉。 根据正应力公式，横截面上正应力沿截面高度y直 线分布，在上、下边缘处正应力最大。 五（25分）已知:应力状态如图所示。 试求：1．写出主应力σ1、σ2、σ3的表达式；（15分） 2．若已知σx＝63.7 MPa，τxy=76.4 MPa，当坐标轴x、y反时针方向旋转θ=120°后至x′、y ′，求: σx′、τx′y′。（10分） 题5图
静力学部分测试题 一.填空题 1力的-------，------------，-------------称为力的三要素，力对物体的效应取决于--------------------。2所谓刚体是指在力的作用下---------的物体。 3作用在刚体上的力可沿作用线任意移动，而-------力对刚体的作用。 3力是使物体的--------------变化或使物体的---------------改变；力是物体间的----------------------。 4力是一个既有大小又有方向的------。 5约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向---------。 6光滑接触面约束对物体的约束反力作用------，方向沿接触面的公法线并指向------------。 7固定铰支约束反力的-------一般不能预先确定，通常用两个相互垂直的--------表示。 8.一个杆件的一端--------、既不能移动也不能--------，这种约束称为固定端约束。 9.平面汇交力系的合力对某点的力矩等于-----------对同一点力矩的----------，这个关系称为-----------------。 10.当力的作用线过矩心时，则力矩等于------------。 11.力偶矩的----------，---------------，----------------------，称为力偶的三要素。力偶对物体的转动效应取决于------------------------。 12.根据两个物体表面间的运动形式，摩擦可分为---------摩擦和------------摩擦。 13.在两个物体间施加润滑剂后，两物体的表面吸附一层---------的润滑膜，这种摩擦状态称为------------。 14机械零件的磨损过程大致可分为----------阶段-------------阶段------------------阶段，其中-------------------阶段的长短代表机件的使用寿命。 15.限制非自由体的运动的物体称为非自由体的----------，约束反力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向---------。 16.光滑铰链约束---------两物体的相对移动，但---------------两物体间的相对-------------转动。17柔性约束的约束特点是只能承受------------，不能承受---------------。 18力偶是由大小-----------，方向---------------，作用线-------------的二力构成的力系。 19.通常规定----------------转向的力矩为正值；-------------转向的力矩为--------------------- 20力矩与矩心的位置--------------------；力偶与矩心的位置--------------------------。 21 柔性约束其反力是沿柔索中心，方向背离----------------的拉力。 22只有两个着力点而处于-----------------的构件，称为--------------------构件。 23.当刚体受三个力作用而处于--------------时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个 力的作用线----------------，且三个力的作用线在同一平面内，称为三力平衡汇交定理。24力偶矩以符号---------------表示，计算公式为------------------。 25当力与坐标轴垂直时，则力在该坐标轴上的投影为----------------。 26. 在平面力系中，如果各力的作用线都--------------，则这个力系称为平面汇交力系。 27利用平面汇交力系平衡方程解题步骤是：（1）选取------------画--------------------；（2）选取适当-------------------------；（3）列出------------------，求解-------------------------------- 28两个平衡方程，可解------------未知量。 29.平面汇交力系可等价于一个------------------和一个-------------------------------其中--------------------与矩心无关，----------------与矩心有关。 30.力对物体的作用，既能使物体------------------又能使物体----------------------------。 31平面任意力系平衡方程的基本形式有-------------个方程，可以求解-------------个未知量。二.单项选择题
静力学基础测试卷 姓名：成绩： 一、是非题（每题3分，30分） 1．力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。 （）2．在理论力学中只研究力的外效应。（）3．两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。（）4．作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是：两个力的作用线相同，大小相等，方向相反。（）5．作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。（）6．三力平衡定理指出：三力汇交于一点，则这三个力必然互相平衡。（）7．平面汇交力系平衡时，力多边形各力应首尾相接，但在作图时力的顺序可以不同。 （）8．约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（） 9. 力偶只能使刚体发生转动，不能使刚体移动。（） 10.固定铰链的约束反力是一个力和一个力偶。（） 二、选择题（每题4分，24分） 1．若作用在A点的两个大小不等的力F 1和F2，沿同一直线但方向相反。 则其合力可以表示为。 ①F1－F2； ②F2－F1； ③F1＋F2； 2．作用在一个刚体上的两个力F A、F B，满足F A=－F B的条件，则该二力可能是 。 ①作用力和反作用力或一对平衡的力；②一对平衡的力或一个力偶。 ③一对平衡的力或一个力和一个力偶；④作用力和反作用力或一个力偶。 3．三力平衡定理是。 ①共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点； ②共面三力若平衡，必汇交于一点； ③三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 4．已知F1、F2、F3、F4为作用于刚体上的平面共点力系，其力矢 关系如图所示为平行四边形，由此。 ①力系可合成为一个力偶； ②力系可合成为一个力； ③力系简化为一个力和一个力偶； ④力系的合力为零，力系平衡。
第一章 静力学基础和物体的受力分析 练习题 一、填空题 1、理论力学的任务是研究物体作 的规律。 2、平衡是指 或 状态。 3、力是物体之间相互的 作用。 4、刚体是受力作用而 的物体。 5、刚体受到两个力作用而平衡的充分必要条件是 。 6、约束是指限制 的周围物体。 7、对刚体而言，力的三要素是 、 、 。 二、单项选择题 1、图示系统受力F 作用而平衡。欲使A 支座约束力的作用线与AB 成60o角，则斜面 的倾角α应为______________。 （A ） 0o （B ） 30o （C ） 45o （D ） 60o 题1图 题2图 2、如图所示的两个楔块A 、B 在m -m 处光滑接触，现在其两端沿轴线各加一个大小相 等、方向相反的力，则两个楔块的状态为 。 （A ）A 、B 都不平衡 （B ）A 平衡、B 不平衡 （C ）A 不平衡、B 平衡 （D ）A 、B 都平衡 3、三力平衡定理是 。 （A ）共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点 （B ）共面三力若平衡，必汇交于一点 （C ）三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。 （D ）此三个力必定互相平行
4、作用和反作用定律的适用范围是。 （A）只适用于刚体（B）只适用于变形体（C）只适用于处于平衡状态的物体（D）适用于任何物体三、作图题 作出下列系统中指定对象的受力图 1、杆AB 2、圆柱A 3、杆AB、整体 4、刚架AB 5、杆AB 6、整体
7、曲杆AB、曲杆BC、整体8、每个物体；整体 9、每个物体，整体10、每个物体；整体
11、杆AB、杆BC；整体12、杆AB、杆BC；整体 13、杆AC、杆CB、销钉C、整体
2013~2014学年工程力学期末试卷 班级：姓名：得分： 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.作用与反作用定律的适用范围是( ) A.只适用于刚体 B.只适用于变形体 C.对刚体和变形体均适用 D.只适用于平衡物体间相互作用 2.一般情况下，同平面内的一共点力系和一力偶系的最后合成结果为() A.一合力偶 B.一合力 C.平衡力系 D.无法进一步合成 3.低碳钢的许用应力[σ]等于(式中n为安全因数)() A. p n σ B. e n σ C. s n σ D. b n σ 4.梁弯曲时，在集中力偶作用处() A.剪力图和弯矩图均发生突变 B.剪力图和弯矩图均不变化 C.剪力图发生突变，弯矩图不变化 D.剪力图不变化，弯矩图发生突变 5. 边长为a的立方体上，沿对角线AB作用一力F，则此力在y轴上的投影为（） A. F 3 3 - B. F 3 3 C. F 3 2 - D. F 3 2 6. 一力向新作用点平移后，新点上有（） A .一个力 B.一个力偶 C.一个力与一个力偶 D.一对力偶 7. 下列关于约束的说法是：（） A.柔体约束，沿柔体轴线背离物体。 B.光滑接触面约束，约束反力沿接触面公法线，指向物体。 C.固定端支座，反力可以正交分解为两个力，方向假设。 D.以上A B正确。 8. 图示1—1截面的轴力为：（） A、70KN B、90KN C、—20KN D、20KN 9. 材料的许用应力[σ]是保证物件安全工作的：（） A.最高工作应力 B.最低工作应力 C.平均工作应力 D.以上都不正确
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高中物理奥林比亚题库
台北 张镇麟老师编辑 单元二：静力学
1. [弹簧]： 如图所示，原长 LO 为 100 公分的轻质弹 簧放置在一光滑的直槽内，弹簧的一端固 定在槽的 O 端， 另一端连接一小球， 这一 ho 装置可以从水平位置开始绕 O 点缓缓地 转到铅直位置，设弹簧的形变总是在其弹 O 性限度内，试在下述(a)、(b)两种情况下， Lo 分别求出这种装置从原来的水平位置开 始缓缓地绕 O 点转到铅直位置时小球离开原水平面的高度 ho。 (a)在转动过程中，发现小球距原水平面的高度变化出现 40 公分的极大。 (b)在转动过程中，发现小球离原水平面的高度不断增大。 【答案】 (a)37.5cm (b)100cm＞ho＞50cm 2. [虎克定律]： 一很轻的水平金属丝在相距为 的两个支柱上，刚好张紧，但此时张力 可以忽略不计。金属丝的弹力常数为 K，一个质量 m 的质点系于金属丝 中点，并令其下。计算让质点开始回升前所下落之高度 h。 【答案】 2
h=(
mg 13 ) K
3. [力平衡]：如图所示，AB,BC,CD 和 A DE 为质量可忽略的等长细线，长度 5m mv 均为 5 公尺，A、E 端悬挂在水平天 B 花板上，AE=14 公尺，B、D 是质量 均为 mo=7 公斤的相同小球，质量为 M 的重物挂于 C 点，平衡时 C 点离 天花板的垂直距离为 7 公尺， 则质量 M 若干？ 【答案】 M=18kg
14m 7m mD D 5m C 5m M
E 5m
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