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《工程力学》期末复习试题和答案

一、选择题

1.力的三要素是（）

A.大小、方向、作用点

B.大小、方向、作用线

C.大小、作用点、作用线

D.方向、作用点、作用线

答案：A

解析：力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点，这三个因素称为力的三要素。力的作用线是指通过力的作用点沿力的方向所画的直线，它不是力的三要素之一。所以答案选A。

2.平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的（）等于零。

A.合力

B.合力偶

C.主矢

D.主矩

答案：A

解析：平面汇交力系平衡时，物体在该力系作用下处于静止或匀速直线运动状态，根据平衡条件，力系的合力必须为零。合力偶是力偶系的相关概念；主矢和主矩是平面任意力系简化的概念。所以答案是A。

3.梁发生平面弯曲时，其横截面绕（）旋转。

A.梁的轴线

B.截面对称轴

C.中性轴

D.截面形心

答案：C

解析：梁发生平面弯曲时，梁的横截面在变形过程中绕中性轴旋转。中性轴是梁横截面上正应力为零的轴，梁弯曲时，中性轴一侧受拉，另一侧受压。梁的轴线是梁的中心线；截面对称轴是截面的几何对称轴；截面形心是截面的几何中心。所以答案选C。

4.材料的许用应力[σ]是保证构件安全工作的（）。

A.最大应力

B.最小应力

C.平均应力

D.极限应力

答案：A

解析：许用应力[σ]是考虑了一定安全储备后，构件工作时允许承受的最大应力。极限应力是材料破坏时的应力，许用应力是极限应力除以安全系数得到的。最小应力和平均应力与许用应力的概念无关。所以答案是A。

5.低碳钢拉伸试验的应力应变曲线可分为四个阶段，其中应力几乎不变，应变显著增加的阶段是（）。

A.弹性阶段

B.屈服阶段

C.强化阶段

D.颈缩阶段

答案：B

解析：在低碳钢拉伸试验的应力应变曲线中，弹性阶段应力与应变呈线性关系；屈服阶段应力几乎不变，应变显著增加；强化阶段应力又随应变增加而升高；颈缩阶段应力下降，试件出现颈缩现象直至断裂。所以答案选B。

二、填空题

1.刚体是指在力的作用下，其内部任意两点之间的距离______的物体。

答案：始终保持不变

解析：刚体是一种理想化的力学模型，在研究物体的平衡和运动时，忽略物体的变形，认为物体在力的作用下其内部任意两点之间的距离始终保持不变。

2.平面任意力系向一点简化，一般可得到一个主矢和一个主矩，主矢与简化中心______，主矩与简化中心______。（填“有关”或“无关”）

答案：无关；有关

解析：主矢是原力系中各力的矢量和，其大小和方向只与力系中各力的大小和方向有关，与简化中心的位置无关。主矩是原力系中各力对简化中心之矩的代数和，不同的简化中心，各力的力臂不同，所以主矩与简化中心有关。

3.轴向拉压杆的强度条件是______，其中[σ]是______。

答案：σ=F/A≤[σ]；材料的许用应力

解析：轴向拉压杆的强度条件是杆内的工作应力σ（σ=F/A，F为轴力，A为横截面面积）不超过材料的许用应力[σ]，这样才能保证杆件在工作时不发生强度破坏。

4.圆轴扭转时，横截面上的切应力分布规律是从圆心到圆周______，在圆心处切应力为______，在圆周处切应力______。

答案：线性增大；零；最大

解析：根据圆轴扭转时横截面上切应力的计算公式τ=Tρ/Ip（T为扭矩，ρ为所求点到圆心的距离，Ip为极惯性矩）可知，切应力与ρ成正比，从圆心到圆周线性增大，圆心处ρ=0，所以切应力为零，圆周处ρ最大，切应力也最大。

5.梁的正应力强度条件表达式为______，其中Wz是______。

答案：σmax=Mmax/Wz≤[σ]；抗弯截面系数

解析：梁的正应力强度条件要求梁内的最大正应力σmax不超过材料的许用应力[σ]，最大正应力σmax=Mmax/Wz，Mmax是梁内的最大弯矩，Wz是抗弯截面系数，它与梁的横截面形状和尺寸有关。

三、判断题

1.作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。（）

答案：√

解析：这是二力平衡公理，对于刚体而言，作用在其上的两个力，当满足大小相等、方向相反、作用在同一条直线上时，刚体处于平衡状态；反之，刚体处于平衡状态时，这两个力必然满足上述条件。

2.力偶对其作用平面内任一点之矩都等于力偶矩，与矩心位置无关。（）

答案：√

解析：力偶是由两个大小相等、方向相反、不共线的平行力组成的力系，力偶矩的大小等于其中一个力的大小与力偶臂的乘积，力偶对其作用平面内任一点之矩都等于力偶矩，其值与矩心的位置无关。

3.轴向拉压杆的轴力与杆的材料、横截面形状和尺寸有关。（）

答案：×

解析：轴向拉压杆的