工程力学期末试题及答案

工程力学期末试题及答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.在下列力系中，属于平面汇交力系的是（）A.空间力系B.平行力系C.平面汇交力系D.力偶系【答案】C【解析】平面汇交力系是指所有力的作用线都在同一平面内且交于一点的力系

2.下列关于刚体平动的描述，正确的是（）A.刚体上任意两点的运动轨迹都是直线B.刚体上任意两点的运动轨迹都是曲线C.刚体上任意两点的速度可能不同D.刚体上任意两点的加速度可能不同【答案】A【解析】刚体平动时，其上任意两点的运动轨迹形状相同，速度和加速度都相同

3.一物体受到三个共面力作用而处于平衡状态，这三个力的作用线（）A.一定相交于一点B.一定平行C.一定不平行D.可以任意分布【答案】A【解析】根据平面汇交力系平衡条件，三个共面力平衡时，其作用线一定相交于一点

4.力矩的国际单位是（）A.牛顿（N）B.帕斯卡（Pa）C.焦耳（J）D.牛顿·米（N·m）【答案】D【解析】力矩的国际单位是牛顿·米（N·m）

5.下列关于力的说法，正确的是（）A.力是物体对物体的作用，它不能脱离物体而存在B.力可以使物体发生形变或改变物体的运动状态C.力有大小、方向和作用点三个要素D.以上都是【答案】D【解析】力是物体对物体的作用，它不能脱离物体而存在，可以使物体发生形变或改变物体的运动状态，力有大小、方向和作用点三个要素

6.一根杆件两端分别受到两个力的作用，这两个力的大小相等、方向相反且作用在同一直线上，这种受力情况称为（）A.拉力B.压力C.剪切力D.力偶【答案】D【解析】两个大小相等、方向相反且作用在同一直线上的力称为力偶

7.在下列关于力偶的说法中，正确的是（）A.力偶没有合力B.力偶可以使物体发生转动C.力偶的作用效果只与力偶矩的大小有关D.以上都是【答案】D【解析】力偶没有合力，力偶可以使物体发生转动，力偶的作用效果只与力偶矩的大小有关

8.一物体受到一个水平方向的力和一个竖直方向的力的作用，这两个力的合力大小为（）A.等于水平力的大小B.等于竖直力的大小C.等于水平力和竖直力的平方和的平方根D.无法确定【答案】C【解析】两个互成角度的力的合力大小等于这两个力的平方和的平方根

9.一根杆件受到两个力的作用，这两个力的作用线相交于一点，这种受力情况称为（）A.拉力B.压力C.剪切力D.力偶【答案】A【解析】两个力的作用线相交于一点的受力情况称为拉力或压力，具体取决于力的方向

10.一物体受到三个共面力作用而处于平衡状态，这三个力的力矩之和（）A.等于零B.不等于零C.无法确定D.以上都不对【答案】A【解析】根据平面力系平衡条件，三个共面力平衡时，其力矩之和等于零

二、多选题（每题4分，共20分）

1.下列哪些是刚体的基本运动形式？（）A.平动B.转动C.振动D.变形【答案】A、B【解析】刚体的基本运动形式包括平动和转动，振动和变形不属于刚体的基本运动形式

2.下列哪些是力的三要素？（）A.力的大小B.力的方向C.力的作用点D.力的单位【答案】A、B、C【解析】力的三要素是力的大小、方向和作用点，力的单位不是力的要素

3.下列哪些是平面力系的平衡条件？（）A.合力等于零B.合力矩等于零C.力偶矩等于零D.力矩之和等于零【答案】A、B【解析】平面力系的平衡条件是合力等于零，合力矩等于零

4.下列哪些是刚体平动的特征？（）A.刚体上任意两点的运动轨迹都是直线B.刚体上任意两点的速度都相同C.刚体上任意两点的加速度都相同D.刚体上任意两点的位移都相同【答案】A、B、C【解析】刚体平动的特征是刚体上任意两点的运动轨迹都是直线，速度和加速度都相同

5.下列哪些是力偶的性质？（）A.力偶没有合力B.力偶可以使物体发生转动C.力偶的作用效果只与力偶矩的大小有关D.力偶的作用效果与力偶的作用面有关【答案】A、B、C【解析】力偶没有合力，力偶可以使物体发生转动，力偶的作用效果只与力偶矩的大小有关

三、填空题（每题4分，共20分）

1.力的三要素是______、______和______【答案】力的大小；力的方向；力的作用点

2.平面汇交力系平衡的必要条件是______和______【答案】合力等于零；合力矩等于零

3.刚体平动的特征是刚体上任意两点的______都相同【答案】速度；加速度

4.力偶的国际单位是______【答案】牛顿·米（N·m）

5.力偶的性质包括______、______和______【答案】力偶没有合力；力偶可以使物体发生转动；力偶的作用效果只与力偶矩的大小有关

四、判断题（每题2分，共10分）

1.刚体平动时，其上任意两点的运动轨迹都是直线（）【答案】（√）【解析】刚体平动时，其上任意两点的运动轨迹都是直线

2.力偶可以使物体发生转动（）【答案】（√）【解析】力偶可以使物体发生转动

3.力的三要素是力的大小、方向和作用点（）【答案】（√）【解析】力的三要素是力的大小、方向和作用点

4.平面汇交力系平衡的必要条件是合力等于零（）【答案】（√）【解析】平面汇交力系平衡的必要条件是合力等于零

5.力偶没有合力（）【答案】（√）【解析】力偶没有合力

五、简答题（每题5分，共10分）

1.简述刚体平动的特征【答案】刚体平动的特征是刚体上任意两点的运动轨迹都是直线，速度和加速度都相同

2.简述力偶的性质【答案】力偶的性质包括力偶没有合力，力偶可以使物体发生转动，力偶的作用效果只与力偶矩的大小有关

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析一个物体受到三个共面力作用而处于平衡状态的条件【答案】一个物体受到三个共面力作用而处于平衡状态的条件是

（1）三个力的作用线相交于一点；

（2）三个力的合力等于零；

（3）三个力的力矩之和等于零

2.分析一个物体受到一个水平方向的力和一个竖直方向的力的作用时的合力大小【答案】一个物体受到一个水平方向的力和一个竖直方向的力的作用时的合力大小等于这两个力的平方和的平方根设水平力为F1，竖直力为F2，则合力大小为\[F=\sqrt{F1^2+F2^2}\]

七、综合应用题（每题25分，共25分）

1.一个物体受到三个共面力作用，力的大小分别为100N、150N和200N，三个力的作用线分别与水平方向成30°、45°和60°角，求这三个力的合力大小和方向【答案】设三个力分别为F

1、F2和F3，其中F1=100N，与水平方向成30°角；F2=150N，与水平方向成45°角；F3=200N，与水平方向成60°角则三个力的合力大小和方向可以通过向量合成法求解首先，将三个力分解为水平方向和竖直方向的分量\[F1_x=100\cos30°=

86.6N\]\[F1_y=100\sin30°=50N\]\[F2_x=150\cos45°=

106.1N\]\[F2_y=150\sin45°=

106.1N\]\[F3_x=200\cos60°=100N\]\[F3_y=200\sin60°=

173.2N\]然后，求水平方向和竖直方向的合力分量\[F_x=F1_x+F2_x+F3_x=

86.6+

106.1+100=

292.7N\]\[F_y=F1_y+F2_y+F3_y=50+

106.1+

173.2=

329.3N\]最后，求合力大小和方向\[F=\sqrt{F_x^2+F_y^2}=\sqrt{

292.7^2+

329.3^2}=

431.4N\]\[\theta=\arctan\left\frac{F_y}{F_x}\right=\arctan\left\frac{

329.3}{

292.7}\right=

48.1°\]因此，三个力的合力大小为

431.4N，方向与水平方向成

48.1°角。