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《工程力学》期末复习题及答案

一、选择题

1.以下哪种力是外力（）

A.物体内部相邻部分之间的相互作用力

B.物体受到的重力

C.杆件的轴力

D.梁的剪力

答案：B

解析：外力是指其他物体作用在研究对象上的力，重力是地球对物体的吸引力，属于外力。而物体内部相邻部分之间的相互作用力是内力，杆件的轴力和梁的剪力都是杆件或梁横截面上的内力。

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

解析：平面汇交力系平衡的必要和充分条件是该力系的合力为零。合力为零意味着力系对物体的作用效果相互抵消，物体处于平衡状态。主矢和主矩是力系简化的概念，对于平面汇交力系，合力为零就保证了平衡，合力偶主要用于描述力偶系的特性。

3.低碳钢材料在拉伸试验过程中，不出现明显的屈服现象，通常以产生（）所对应的应力作为屈服强度。

A.0.2%的弹性应变

B.0.2%的塑性应变

C.0.2%的总应变

D.0.2%的剪应变

答案：B

解析：对于没有明显屈服现象的材料，如低碳钢，通常规定以产生0.2%的塑性应变所对应的应力作为屈服强度，称为条件屈服强度。弹性应变是可恢复的应变，总应变包含弹性应变和塑性应变，剪应变与屈服强度的定义无关。

4.梁弯曲时，横截面上的正应力（）分布。

A.均匀

B.线性

C.二次曲线

D.三次曲线

答案：B

解析：根据梁弯曲正应力的计算公式，梁弯曲时横截面上的正应力沿截面高度呈线性分布，在中性轴处正应力为零，离中性轴越远正应力越大。

5.圆轴扭转时，横截面上的剪应力（）分布。

A.均匀

B.线性

C.二次曲线

D.沿半径呈线性

答案：D

解析：圆轴扭转时，横截面上的剪应力沿半径呈线性分布，圆心处剪应力为零，圆周处剪应力最大。

二、填空题

1.力的三要素是指力的大小、方向和______。

答案：作用点

解析：力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点，这三个因素被称为力的三要素。

2.平面力偶系平衡的必要和充分条件是______。

答案：力偶系中各力偶矩的代数和等于零

解析：平面力偶系对物体的作用效果只与各力偶矩的代数和有关，当各力偶矩的代数和为零时，力偶系对物体的转动效应相互抵消，物体处于平衡状态。

3.轴向拉压杆的强度条件是______。

答案：$\sigma_{max}=\frac{F_{Nmax}}{A}\leq[\sigma]$

解析：轴向拉压杆的强度条件是杆内的最大正应力不超过材料的许用应力。其中$\sigma_{max}$是最大正应力，$F_{Nmax}$是最大轴力，$A$是杆件的横截面面积，$[\sigma]$是材料的许用应力。

4.梁的挠度是指梁的横截面形心在______方向的线位移。

答案：垂直于轴线

解析：梁在弯曲变形时，横截面形心沿垂直于轴线方向的线位移称为挠度，沿轴线方向的位移通常很小，一般忽略不计。

5.压杆的临界力与压杆的材料、长度、______和支承情况有关。

答案：截面形状和尺寸

解析：根据压杆临界力的计算公式（如欧拉公式），压杆的临界力与材料的弹性模量（反映材料性质）、杆长、截面的惯性矩（与截面形状和尺寸有关）以及支承情况有关。

三、判断题

1.力可以沿其作用线任意移动，而不改变力对物体的作用效果。（）

答案：正确

解析：这是力的可传性原理，对于刚体而言，力可以沿其作用线移动到刚体上的任意一点，而不改变力对刚体的外效应（运动效应）。

2.物体的平衡是指物体相对于地球静止不动。（）

答案：错误

解析：物体的平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。通常在工程实际中，把地球近似看作惯性参考系，但平衡并不局限于相对于地球静止不动，还包括匀速直线运动状态。

3.低碳钢拉伸试验中，屈服阶段的应力基本保持不变。（）

答案：正确

解析：在低碳钢的拉伸试验中，屈服阶段材料开始产生明显的塑性变形，应力基本保持在一个相对稳定的数值附近波动，这个应力值就是屈服强度。

4.梁的最大弯矩一定发生在剪力为零的截面上。（）

答案：错误

解析：一般情况下，梁的最大弯矩可能发生在剪力为零的截面上，但在集中力作用点、集中力偶作用面两侧等截面处，弯矩也可能出现极值。所以最大弯矩不一定发生在剪力为零的截面上。

5.压杆的长细比越大，其临界应力越高。（）

答案：错误

解析：压杆的长细比越大，说明压杆越细长，其稳定性越差，临界应力越低。长细比是衡量压杆稳定性的一个重要指标，长细比与临界应力成反比关系。

四、解答题

1.已知平面汇交力系中各力的大小和方向如下：$F_1=20N$，方向水平向右；$F_2=30N$，方向竖直向上；$F_3=40