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期末考试《工程力学》试卷

一、选择题（每题3分，共30分）

1.力对物体的作用效果取决于力的（）。

A.大小、方向和作用点

B.大小、方向和作用线

C.大小和方向

D.大小和作用点

答案：A。力对物体的作用效果由力的大小、方向和作用点这三个要素决定，作用点确定了力在物体上的具体位置，这三个要素共同影响着力对物体产生的变形和运动状态改变等效果。

2.平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的（）为零。

A.合力

B.合力偶

C.主矢

D.主矩

答案：A。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，此时力系的合力必须为零，合力为零则物体不会有沿合力方向的加速度，满足平衡条件。

3.低碳钢材料在拉伸试验过程中，不发生明显的塑性变形时，承受的最大应力应当小于（）的数值。

A.比例极限

B.屈服极限

C.强度极限

D.许用应力

答案：B。屈服极限是材料开始产生明显塑性变形时的应力，当应力小于屈服极限时，材料主要发生弹性变形，不会有明显的塑性变形。

4.圆轴扭转时，横截面上的切应力（）。

A.与截面半径成正比

B.与截面半径成反比

C.与截面半径无关

D.与截面面积成正比

答案：A。根据圆轴扭转切应力公式\(\tau=\frac{T\rho}{I_p}\)（其中\(T\)为扭矩，\(\rho\)为截面半径，\(I_p\)为极惯性矩），在扭矩和极惯性矩一定时，切应力与截面半径成正比。

5.梁弯曲时，横截面上的正应力（）。

A.与截面高度成正比

B.与截面高度成反比

C.与距中性轴的距离成正比

D.与距中性轴的距离成反比

答案：C。梁弯曲正应力公式\(\sigma=\frac{My}{I_z}\)（其中\(M\)为弯矩，\(y\)为距中性轴的距离，\(I_z\)为惯性矩），在弯矩和惯性矩一定时，正应力与距中性轴的距离成正比。

6.两根材料和柔度都相同的压杆，则（）。

A.临界应力一定相等

B.临界压力一定相等

C.临界应力不一定相等

D.临界压力不一定相等

答案：A。根据欧拉公式\(\sigma_{cr}=\frac{\pi^{2}E}{\lambda^{2}}\)（\(\sigma_{cr}\)为临界应力，\(E\)为弹性模量，\(\lambda\)为柔度），当材料（\(E\)相同）和柔度都相同时，临界应力一定相等。而临界压力\(F_{cr}=\sigma_{cr}A\)（\(A\)为截面面积），由于截面面积不一定相同，所以临界压力不一定相等。

7.平面任意力系向一点简化，得到的主矢与简化中心（）。

A.有关

B.无关

C.不一定有关

D.以上都不对

答案：B。主矢是原力系中各力的矢量和，它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。

8.作用在刚体上的两个力等效的条件是（）。

A.大小相等

B.方向相同

C.大小相等、方向相同、作用线相同

D.大小相等、方向相同

答案：C。两个力作用在刚体上等效，需要满足大小相等、方向相同且作用线相同，只有这样才能对刚体产生相同的运动效果。

9.材料的许用应力\([\sigma]\)是（）。

A.极限应力

B.屈服极限

C.强度极限

D.极限应力除以安全系数

答案：D。为了保证构件在使用过程中的安全性，将极限应力除以一个大于1的安全系数，得到许用应力\([\sigma]\)。

10.构件的强度是指（）。

A.构件抵抗破坏的能力

B.构件抵抗变形的能力

C.构件保持平衡的能力

D.构件保持原有平衡状态的能力

答案：A。强度是指构件在载荷作用下抵抗破坏的能力，例如杆件在拉力作用下不发生断裂等。

二、填空题（每题3分，共15分）

1.力的三要素是力的大小、方向和______。

答案：作用点。如前面选择题1所述，力的三要素决定了力对物体的作用效果。

2.平面汇交力系独立的平衡方程有______个。

答案：2。平面汇交力系可分解为两个相互垂直方向的投影方程，所以独立的平衡方程有2个。

3.低碳钢拉伸试验的四个阶段是弹性阶段、______、强化阶段和局部变形阶段。

答案：屈服阶段。在屈服阶段，材料开始产生明显的塑性变形，应力基本保持不变而应变显著增加。

4.圆轴扭转时，横截面上的最大切应力发生在______。

答案：圆轴的外边缘。根据圆轴扭转切应力公式\(\tau=\frac{T\rho}{I_p}\)，\(\rho\)越大切应力越大，圆轴外边缘处\(\rho\)最大，所以最大切应力发生在圆轴的外边缘。

5.梁弯曲时，中性轴通过______。

答案：截面形心。在平面弯曲中，梁的中性轴是正应力为零的轴线，它