一、一、填空题（每小题5分，共10分）
1、如图，若弹簧在Q作用下的静位移st20
=
?
冲击时的最大动位移
mm
d
60
=
?
为：3Q。
2、在其它条件相同的情况下，用内直径为d
实心轴，若要使轴的刚度不变
的外径D。
二、二、选择题（每小题5分，共10分）
1、
置有四种答案：
(A)截面形心；（B）竖边中点A
（C）横边中点B；（D）横截面的角点
正确答案是：C
2、
足的条件有四种答案：
（A）
;
z
y
I
I=
（A）
;
z
y
I
I>
（A）
;
z
y
I
I<
（A）y
z
λ
λ=
。正确答案是： D 三、
1、（15
P=20KN,
[]σ
解：AB
20000
M
n
=
AB
max
M=
危险点在A
2、图示矩形截面钢梁，A 端是固定铰支座，B 端为弹簧支承。在该梁的中点C 处受到的重
解：（1）求st δ、max st σ。
将重力P 按静载方式沿铅垂方向加在梁中心C 处，点C 的挠度为st δ、静应力为max st σ，
惯性矩 )
(12016.004.0124
33m bh I ?==
由挠度公式
)
2(21483K P
EI Pl st +=δ得， 8
3339
3
10365.112
)10(104010210488.040---???????=
st δ
mm m 1001.01032.25240213==???+
mm m 1001.0==
根据弯曲应力公式z st W M =max σ得，其中
4Pl M =
， 62bh W z =代入max st σ得， MPa bh
Pl
st 124
01.004.06
8.0406
42
2max =????==
σ
（2）动荷因数K d
12160
211211=?+
+=+
+=K st
d h
δ
（3）梁内最大冲击应力
M P a st d d 1441212max =?=K =σσ
3、（10分）图中的1、2杆材料相同，均为园截面压杆，若使两杆在大柔度时的临界应力相等，试求两杆的直径之比d 1/d 2,以及临界力之比21)/()(cr cr P P 。并指出哪根杆的稳定性较好。
解：由
2
22212λπλπσE
E cr == 即：
22
221
111i l i l μλμλ===；
∴
又：
4、（15分）等截面钢架如图所示，各杆段的抗弯刚度EI 相同。试求钢架横截面上的最大弯矩，
基本静定系。多余的约束反力为X 1。 由0
1111=?+p X δ 应用图乘法求系数：
EI a
a a a a a a EI
3
112)()33221(1=????????+???=
δ EI qa a a qa EI p 3221)2231(1421-=?????????-=? 将计算结果代入方程：011
11=?+p X δ；得：
0224
13=-EI qa X EI a
因此解得：
qa X 31
1=
将计算结果代入方程：01111=?+P X δ得：
M q 图
a
a
a
2qa 2
M 图
0224
13=-EI qa X EI a ；
因此解得：
qa X 31
1=
如图：最大弯矩为2
qa 在AD 32)2(22max
qa a q M =
-= 5、（15分）一根在A p 均为已知：杆在B 端有一不计自重的刚性臂，在C 截面处有一固定指针。当杆未受载荷时，刚性臂及指针均处于水平位置。如在刚性臂端部加一向下的载荷P ，同时在D 、E 处作用有扭转力偶矩T D 和T E ，当刚性臂与指针仍保持水平时，试确定此时的T D 和T E 。
M
由0==CA BC φφ；及
P GI Ml
=
φ; ;
)()(0;
3;2)(0P
D E P E CA E P P E BC GI a T T Pb GI a T Pb Pb T GI a Pb GI a T Pb +-+-===∴?+-==φφ
pb T D 4=∴
6、（10应力圆。
2/)();
(3072.735(72.773542401531max 32122MPa R R R =-=-=-=-==+==+=σστσσσ
M n Pb-T E
材料力学模拟试题（二）解答
一、一、填空题（共15分） 1、 1、 （5分）一般钢材的弹性模量E ＝ 210 GPa ；吕材的弹性模量E ＝ 70 GPa
2、 2、 （10分）图示实心圆锥杆受扭转外力偶作用，材料的剪切弹性模量为G ，该杆的
man τ
1、（5（A ）各向同性材料；（B （C ）向异性。
正确答案是 A 。 2、（5分）边长为d 杆（1）是等截面，杆（2荷系数d k 和杆内最大动荷应力d σ论：
（A ）()(,)()(1max 21d d d k k σ<<（B ）()(,)()(1max 21d d d k k σ><（C ）()(,)()(1max 21d d d k k σ<>（D ）2max 1max 21()(,)()(d d d d k k σ>>。 正确答案是 A 。
三、三、计算题（共75分）
（1）直径比21/d d ； (2)扭
BC AB φφ/。
AC 轴的内力图：
)(105);(10355Nm M Nm BC ?=?=
由最大剪应力相等：
8434
.05/3/;16
/1050016/103003
213
23313max
==?=?==d d d d W M n n ππτ
由
594.0)(213232;4122
124
2
4
11=??=?=?∴?=d d M M M d G d G a M GI l M n n n n BC AB P n ππφφφ；
（2）
2、（15分）直径为d 的圆截面钢杆处于水平面内，AB 垂直与CD ，铅垂作用力P 1＝2KN ，P 2＝6KN,如图。已知d ＝7cm ，材料MPa 110][=σ。试用第三强度理论校核该杆的强度。
解：1.作内力图，确定危险截面
杆AB 的 A
弯矩分别为
)(18003.02Nm P M n =?=
(30003.060006.02000M A =?+?=2.强度计算
32/07.0180030003222
23πσ+=
+=
W M M n
r 9.1031002.107754.11196=?=MPa
110][=≤σMPa
3、（15分）用图乘法求图示刚架铰链B 处左右两截面的相对转角B 。EI ＝常数。略去轴力及剪力对变形的影响。
解：各构件受力如图：2/qa y y B A == 2/2qa
分别作出原载荷和单位力的弯矩图 由图乘法：
)]
43
1()231[()321()221[()]21()832{(1232+???++???+-??=?qa a qa a qa a EI B θ
)]}
2(2)22[(2
???+qa a
EI qa 3143=
j d σ和
st d h
δ211+
+=K
：
z
z st W Pa
W M 2max ==
σ；
EI Pa EI j 6483
3=
=δ将上式子整理得：
31211211Pa EIh
h
st
d +
+=+
+=K δ
z st d d W Pa
Pa
EIh K 2)1211(3
max max +
+==σσ m ax d σ与P 不成线性关系，所以结
论不正确。
5、（20分）AB 和BD 材料相同，直径均为d ，且1/30/=d l ，BD 杆P λ＝100，求当BD
杆达到临界状态时P 的数值。
点挠度为零。解除B 由力法： 111+X δ确定系数
EI l EI l 383)2(3311
==δ
l Pl l P ()(21[1+??-=?
代入上式：
31X =计算BD 由==i l
μλp λλ≥∴
)(2
21l EI X μπ=临界状态时：
P cr
6、（10分）泊松比ν
解 A 其中
t PD 21=
σt PD 42=
σ (122σεε=
=E x 所以
)21(4νε-=
D Et P x
σ
2
四、一、填空题（每小题51
2、简支梁AC 在B 点与钢索钢索中轴力所需的变形EI l N EA Nl Tl 48)2(3
=
-α。
五、二、选择题（每小题51、 1、(A) (B) 正确方式是 D 。
2个柔度最大，哪个柔度最小？有四种答案：正确答案是 B 。 （A ）a λ大，c λ
（B ）b λ大，d λ（C ）b λ大，c λ（D ）a λ大，b λ六、三、证明题（重物Q 证明：
g v 22
=
d K +=∴1即： K
1、（
2、(15分)矩形截面简支梁如图。测得在载荷P 作用下，点A 处纵向线应变4
101-?-=x ε。已知材料的E ＝200Gpa ，试求P 值。
解：梁的内力如图：
A 点处正应力： I
Pl I
My 16
/02.0-
=-
=σ
忽略切应力影响，由虎克定律：
E x x /1014
σε=?-=-(KN) 7.2 1
.002.01
1206.004.010
20035
=???=∴P
3、（15分）如图示砂轮传递的力偶矩m ＝20.5N.m ，砂轮直径D ＝25cm ，砂轮重量Q=275N 磨削力P y ：P z ＝3：1
用第四强度理论选择砂轮轴直径。 解：(1)外力分析。
轴受力如图，由扭转平衡有
m ＝
2D
P z
=20.5N.m ，则
P z =D M
2
= 41/0.25 =164（N ） P y = 3P z =1643?= 492（N ）
（2）画内力图确定危险截面
由内力图知，截面A 弯矩：
M ZA = )275492(13.0-?=28.21（Nm
M YA = 13.0164?= 21.32（Nm ）
)(36.3522Nm M M M YA
ZA
AMAX =+=
扭矩：
M x = 20.5（Nm ） （3）强度计算
在圆轴弯扭组合变形下，
根据第四强度理论的强度条件有
[]
σ≤+W
M M x
2
275.0 []
σ2
275.0x
M M W +≥
6
2
2310605.2075.036.353214.3??+≥?d 63106057
.393214.3?≥?d )(10887.1106014.33257.392
36
m d -?=???≥ 取d =19mm.
4、（15分）图示结构，1、2两杆长度、截面积相同,1杆为圆截面，2杆为圆环截面(7
.022
=d D )。
l =1200mm,A ＝900mm 2，材料的E ＝200Gpa ，λP ＝100，λS ＝61.4，临界应力经验公式)(12.1304MPa cr λσ-=，求两杆的临界应力及结构失稳时的载荷P cr
。
解： （1）研究AB
221P Q Q =
=
（2）计算Q 1Cr
mm d mm A d 9.3314.3900
49004
12
2
1=?=
∴==π
KN A E Q d l
Cr
p 6.889006.14110200100
6.141914
.331200
12922211
1=???=?=∴==?=
=πλπλμλ
（3）计算Q 2Cr
mm
D mm A D D 4.47)
7.01(14.3900
4900)7.01(4)1(4
22
22
22
2
2=-??=
∴==-=
-παπ
KN N A Q D i l
cr p s 19010190900)8312.1304()12.1304(100
4.6183
7.0174.41200
414
12001322222
22=?=??-=-=∴=<<==+??=+?=
=
λλλλαμλ
（4）结构失稳载荷为： KN P cr 2.177Q 21cr ==
5、（10
解： （1（2 （3 （4） （5 y ∴σ xy ∴τ
材料力学模拟试题（四）解答
八、
一、 填空题（3道题，共15分）
1.（5分）表示交变应力情况的5个量值：σm 、σa 、r 及σmax 、σmin ，其中只有 2 个
（A ）“平面假设”给出了横截面上内力与应力的关系A ；
（B ）“平面假设”给出了圆轴扭转时的变形规律； （C ）“平面假设”使物理方程得到简化； （D ）“平面假设”是建立剪应力互等定理的基础。
正确答案是 B 。
2.（5分）平面应力状态如图，设α=45o，求沿n 方向的正应力σα和线应变εα。（E 、ν分别表示材料的弹性模量和泊松比）有四种答案：
（A ）τσ
σα+=
2
，E /)2(
τσ
εα+= （B ）τσ
σα-=2
，
E
/)2
(
τσ
εα-=
（C ）
τ
σ
σα+=
2
，
E
νσ
νεα1()
1(++-=（D ）τ
σ
σα-=
2，
E σ
νεα1(2)
1(+--=正确答案是 D 。
九、 三、 计算题（5道题，共75分）
1.（10分）皮带传动轴由电机带动而匀速转动时，尺寸和受力如图所示，皮带轮重G=1KN ，直径D=1200mm ，
轴的[σ]=50Mpa ，mm l 1600=，T=6KN ，t=3KN 。试用第四强度理论确定传动轴的直径。
解：1.外力分析
皮带轮轴受力如图： P=T+t-G= 6+3-1=8KN )(18002/)(Nm D t T M e =-=
N A = N B = 4 （KN ）
2.作内力图，判断危险截面
危险截面在中间C 处，其
)(1800
Nm M M e x ==
(
32046
.180004m a x pl M =
?==
3.强度计算
圆轴弯扭组合变形，第四强度理论的强度条件：
[]
σ≤+W
M M n
2
275.
[]σπ223
75.032
x M M d W +≥
=
=
662210505
.35591050180075.03200?=??+ 2
3
610
986.8105014.3325.3559-?=???≥∴d （m ）
取 mm d 90=
2.（15分）结构如图所，试求最大弯矩及其作用位置（不计轴力及剪力的影响）。
解：由于不计轴力及剪力的影响，杆BC 无弯矩，去掉约束后，结构C 点的位移主要由梁的弯曲变形产生。 则由变形比较法知
EI l N EI Pl EI Pl y C B 3)2()23(033
3-
+== ∴N C =5P/16
作结构的弯矩图：
165Pl M D =
83Pl M A =
∴ 83max
Pl M M A =
=（作用在A 截面）
3.（15分）已知梁的弯曲刚度EI 和支座B 的弹簧刚度K 。试用能量法求截面C 的挠度。 解：计算AB 梁的外力：
N A = 2P/3 ； N B =P/3 ； 由图乘法求截面C 的挠度：
A
B
M max =3200
B
C
N C
CP CK CP y y y +=
????
????
?+????=)93()932()9232()92321
(1l
Pl l EI
y CP
EI Pl 24343
=
3B
CP CK CP C y y y y y +=+=
K P EI Pl 924343+
=
B 022222=?-+a N qa qa A
qa N A 2=， qa N By 2=， qa N Bx 2-=
（2）绘制内力图。
M
2qa
5.
面为矩形的简支梁，中间受集中载荷
εα，若α
、E 、ν为已知。试求载荷P
解 1.求约束力
221P R R ==
2.作剪力图
过A 2P
F Q =
3.A 点的应力状态情况
由于A 点在中性轴上，故A 点弯曲正应力为零，切应力为
bh P bh
F Q 4323=
=
τ
则斜截面上正应力为
)2sin()](2sin[ατατσα=--=-
)2sin()]90(2sin[0900
ατατσα-=--=-
4.利用广义虎克定律，求P
][1
090ααανσσε---=
E )
1(2sin νατ-=E )1(2sin 43νατ-=E bh P
因此，有
ανεα
sin )1(34-=
bhE P
τ
材料力学模拟试题（五）解答
十、一、填空题（2道题，共10分）
1.（5分）利用叠加法求杆件组合变形的条件是：1.为 小变形 ；
2.材料处于 线弹性范围 。 2.（5分）一直径为D 的实心轴，另一内外直径之比d 2/D 2=0.8的空心轴，两轴的长度、材料、扭矩和单位长度扭转角均分别相同，则空心轴与实心轴的重量比W 1/W 2= 2.13 。 十一、 二、选择题（3道题，共15分） 1.（5分）判断下列结论的正确性：
（A ）杆件某截面上的内力是该截面上应力的代数和； （B ）杆件某截面上的应力是该截面上内力的平均值； （C ）应力是内力的集度； （D ）内力必大于应力。 正确答案是 C 。
1.（10分）静不定梁AB 受力如图所示。试用力法求约束反力偶M A 。梁的抗弯刚度EI 已知。
EI l Ei 31]132)121[(111=????=
δ
EI ql l l ql EI p
24)]21()832[(1321-
=???-=?
83242
31ql l EI EI ql M A =
?=X =∴
B R 和力偶B m 。
θB =0，试求
B R 与B m 的关系，并求此
y B ；
y B =0，试求
B R 与B m 的关系，并求此时
解：（1）如果θB =0，试求
B R 与B m 的关系，并求此时的y B
在
B R 与B m 作用下，B 点的转角为
EI l R EI l m B B B 22
+
=θ
当θB =0时，即
EI l R EI l m B B B 22
+
=θ=0，得 2l
R m B
B -=
此时
EI l R EI l R EI l R EI l R EI l m y B B B B B B 1234323
333=
+-=+= （方向与R B 一致）
（2）若y B =0，试求B R 与B m 的关系，并求此时的θB
在B R 与B m 作用下，B 点的挠度为
EI l R EI l m y B B B 3232+
=
当y B =0时，即
EI l R EI l m y B B B 323
2+
==0，得 32l
R m B
B -=
l R l R l R l R l m B B B B B 22
222θ
3.（15
由扭转计算公式
p n GI l
M =
φ 得：
])2()2()2([324
14004112011R R l R l G T
GI l M GI l M p n p n A --==+=πφ )(24
4041
l l T A -=
φ]
43)231(32)21([121l l ql l l Fl EI ???+??-=δ
BC 段受力后在C 点的位移
]32)21[(12l l Fl EI ??=
δ
由协调条件有： 21δδ=
即：]32)21[(1]43)231(32)21([12l l Fl EI l l ql l l Fl EI
??=???+??- 解之得：
ql
F 163=
求A 、B 处的支反力略。ql R Ay 1613=
；2165ql m A =；ql R By 163=；2163ql m B =。
（2）绘制梁的Q 图和M 图。
5.（
，
Nm
d
P M Nm M B nC 24002.01200021602.0800212=?===?==
2.作AB 杆的内力图
危险截面是A 截面，其轴力、扭矩和弯矩分别为
KN F N 12=；
22d
P M n =
Nm 1602.0800=?=
=
M 21
max d
P M = Nm 6405.080002.012000=?+?= 3.强度计算
该处横截面上危险点的应力为
2302.01200004.032640?+??=+=
ππσA F W M N MPa 1020.09102=+= MPa W M n n 27.104.016163
=??==πτ
由第三强度理论的强度条件，有
MPa
MPa s
r 1202
][1024223==
<=+=σστσσ
杆件ACB 满足强度条件。
《动力学I 》第一章 运动学部分习题参考解答 1－3 解： 运动方程：θtan l y =，其中kt =θ。 将运动方程对时间求导并将0 30=θ代入得 34cos cos 22lk lk l y v ====θ θθ 938cos sin 22 3 2lk lk y a =-==θ θ 1－6 证明：质点做曲线运动,所以n t a a a +=, 设质点的速度为v ,由图可知: a a v v y n cos ==θ，所以: y v v a a n = 将c v y =，ρ 2 n v a = 代入上式可得 ρ c v a 3 = 证毕 1－7 证明：因为n 2 a v =ρ，v a a v a ?==θsin n 所以：v a ?= 3 v ρ 证毕 1－10 解：设初始时,绳索AB 的长度为L ,时刻t 时的长度 为s ,则有关系式： t v L s 0-=，并且 222x l s += 将上面两式对时间求导得： 0v s -= ，x x s s 22= 由此解得：x sv x -= （a ） (a)式可写成：s v x x 0-= ，将该式对时间求导得： 2 02 v v s x x x =-=+ (b) 将(a)式代入(b)式可得：32 20220x l v x x v x a x -=-== （负号说明滑块A 的加速度向上） 1－11 解：设B 点是绳子AB 与圆盘的切点，由于绳子相对圆盘无滑动，所以R v B ω=，由于绳子始终处 于拉直状态，因此绳子上A 、B 两点的速度在 A 、B 两点连线上的投影相等，即： θcos A B v v = （a ） 因为 x R x 2 2cos -= θ （b ） 将上式代入（a ）式得到A 点速度的大小为： 2 2 R x x R v A -=ω （c ） 由于x v A -=，（c ）式可写成：Rx R x x ω=--22 ，将该式两边平方可得： 222222)(x R R x x ω=- 将上式两边对时间求导可得： x x R x x R x x x 2232222)(2ω=-- 将上式消去x 2后，可求得：2 22 42) (R x x R x --=ω 由上式可知滑块A 的加速度方向向左，其大小为 2 22 42) (R x x R a A -=ω 1－13 解：动点：套筒A ； 动系：OA 杆； 定系：机座； 运动分析： 绝对运动：直线运动； 相对运动：直线运动； 牵连运动：定轴转动。 根据速度合成定理 r e a v v v += 有：e a cos v v =?，因为AB 杆平动，所以v v =a ， o v o v a v e v r v x o v x o t
第三篇 动力学 一、选择题（每题2分，共20分） 1．在铅直面内的一块圆板上刻有三道直槽AO ，BO ，CO ，三个质量相等的小球M 1，M 2，M 3在重力作用下自静止开始同时从A ，B ，C 三点分别沿各槽运动，不计摩擦，则________到达O 点。 （A ）M 1小球先； （B ）M 2小球先； （C ）M 3小球先； （D ）三球同时。 题1 题2 题3 2．质量分别为m 1=m ，m 2=2m 的两个小球M 1，M 2用长为L 而重量不计的刚杆相连。现将M 1置于光滑水平面上，且M 1M 2与水平面成?60角。则当无初速释放，M 2球落地时，M 1球移动的水平距离为____________。 （A ）3L ； （B ）4L ； （C ）6L ； （D ）0。 3．质量为m ，长为b 的匀质杆OA ，以匀角速度ω绕O 轴转动。图示位置时，杆的动量及对O 轴的动量矩的大小为________。 （A ）2 ωmb p =，122ωmb L O =； （B ）0=p ，122ωmb L O =； （C ）2ωmb p =，22ωmb L O =； （D ）2 ωmb p =，32ωmb L O =。 4．在_____情况下，跨过滑轮的绳子两边张力相等，即F 1=F 2（不计轴承处摩擦）。 （A ）滑轮保持静止或以匀速转动或滑轮质量不计； （B ）滑轮保持静止或滑轮质量沿轮缘均匀分布； （C ）滑轮保持静止或滑轮质量均匀分布； （D ）滑轮质量均匀分布。 题4 题5 5．均质杆长L ，重P ，均质圆盘直径D =L ，亦重P ，均放置在铅垂平面内，并可绕O 轴转动。初始时杆轴线和圆盘直径均处于水平位置，而后无初速释放，则在达到图示位置瞬时，杆的角速度ω1________圆盘的角速度ω2。 （A ）大于； （B ）小于； （C ）等于； （D ）小于或等于。
《理论力学》试题库
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《理论力学》试题库 第一部分填空题： 第一类： 1，已知某质点运动方程为x=2bcoskt,y=2bsinkt,其中b、k均为常量，则其 运动轨迹方程为 ————————————，速度的大小为 ———————————— ，加速度的大小为 ———— ———————— 。 2、已知某质点运动方程为x=2cos3t,y=2sin3t,z=4t则其运动速度的大小为，加速度的大小为。 3、已知某质点运动方程为r=e ct,θ=bt,其中b、c是常数，则其运动轨道方程 为 ——————————————————————，其运动速度的大小为 —————————— ，加速度的大小为 — ——————————— 。 4、已知某质点的运动方程为x=2bcos2kt，y=bsin2kt，则其运动轨道方程 为 ；速度大小为；加速度大小为。 5、已知质点运动的参数方程为y=bt，θ=at，其中a、b为常数，则此质点在极坐标系中的轨道方程式为，在直角坐标系中的轨道方程式为。 6、已知某质点的运动方程为r=at,θ=bt,其中a、b是常数，则其运动轨道方 程为 ——————————————————————，其运动速度的大小为 —————————— ，加速度的大小为 ———————————— 。 7、已知某质点运动方程为r=at,θ=b/t,其中a、b是常数，则其运动轨道方 程为 ———————————————，其运动速度的大小为 —————————— ，加速度的大小为 —————— ——— 。 8、已知某质点的运动方程为x=at,y=a(e t－e－t)/2,其中a为常数，则其运动 轨道方程为 ——————————————————————，曲率半径为 —————————— 。 第二类： 9、质点在有心力作用下，其 ———————————————————— 均守恒，其运动轨道的微
绪论单元测试 1 【多选题】(2分) 下面哪些运动属于机械运动？ A. 发热 B. 转动 C. 平衡 D. 变形 2 【多选题】(2分) 理论力学的内容包括：。 A. 动力学 B. 基本变形 C. 运动学 D. 静力学
3 【单选题】(2分) 理论力学的研究对象是：。 A. 数学模型 B. 力学知识 C. 力学定理 D. 力学模型 4 【多选题】(2分) 矢量力学方法（牛顿-欧拉力学）的特点是：。 A. 以变分原理为基础 B. 以牛顿定律为基础 C.
通过力的功（虚功）表达力的作用 D. 通过力的大小、方向和力矩表达力的作用 5 【多选题】(2分) 学习理论力学应注意做到：。 A. 准确地理解基本概念 B. 理论联系实际 C. 熟悉基本定理与公式，并能在正确条件下灵活应用 D. 学会一些处理力学问题的基本方法 第一章测试 1 【单选题】(2分)
如图所示，带有不平行的两个导槽的矩形平板上作用一力偶M,今在槽内插入两个固连于地面的销钉，若不计摩擦，则。 A. 板不可能保持平衡状态 B. 板必保持平衡状态 C. 条件不够，无法判断板平衡与否 D. 在矩M较小时，板可保持平衡 2 【单选题】(2分)
A. 合力 B. 力螺旋 C. 合力偶 3 【单选题】(2分) 关于力系与其平衡方程式，下列的表述中正确的是： A. 在求解空间力系的平衡问题时，最多只能列出三个力矩平衡方程式。 B. 在平面力系的平衡方程式的基本形式中，两个投影轴必须相互垂直。 C. 平面一般力系的平衡方程式可以是三个力矩方程，也可以是三个投影方程。
D. 任何空间力系都具有六个独立的平衡方程式。 E. 平面力系如果平衡，则该力系在任意选取的投影轴上投影的代数和必为零。 4 【单选题】(2分)
章节测试第三篇动力学 第三篇 动力学 题5 5.均质杆长L,重P,均质圆盘直径D=L,亦重P,均放置在铅垂平面内，并可绕O轴转动。初始时杆轴线和圆盘直径均处于水平位置，而后无初速释放，则在达到图示位置瞬时， 一、选择题(每题2分，共20分) 1.在铅直面内的一块圆板上刻有三道直槽M3在 重力作用下自静止开始同时从A, B, 到达0点。 (A ) M i小球先； AO, BO, C0,三个质量相等的小球M i, M2, C三点分别沿各槽运动，不计摩擦，则 __________ (B) M2小球先;(C) M3小球先;(D)三球同时。 题1 2.质量分别为m1=m, M1置于光滑水平面上，且M1M2与水平面成60角。则当无初速释放, 移动的水平距离为___________ (A ) L；(B) L； 3 4 3.质量为m,长为b的匀质杆OA, O轴的动量矩的大小为 m2=2m的两个小球M i, M2用长为L (A),L O mb2? 12 ； (C) mb - ,L O mb2■ 2 ； 题3 而重量不计的刚杆相连。现将 M2球落地时，M1球 (D)0。 (C)-； 6 以匀角速度「绕O轴转动。图示位置时，杆的动量及对 (B)P (D)P mb? mb2■ 12 ； L O mb2ω 。 3 4.在 (A) (B) (C) (D) ____ 情况下，跨过滑轮的绳子两边张力相等, 滑轮保持静止或以匀速转动或滑轮质量不计； 滑轮保持静止或滑轮质量沿轮缘均匀分布； 滑轮保持静止或滑轮质量均匀分布；滑轮质 量均匀分布。 F i = F2 (不计轴承处摩擦)。 A
杆的角速度创_________ 圆盘的角速度国2。 (A )大于；(B)小于；(C)等于；(D)小于或等于。
1.在图示平面机构中，菱形板分别与杆AA 1和BB 1铰接， 两杆可分别绕轴A 1 和轴B 1作定轴转动。 AB =BD =20cm ，AA 1=25cm 。当?=30°，AA 1⊥BB 1时， 设平板的角速度ω=2rad/s 。试求此瞬时点D 的速度和 杆AA 1的角速度。 解： 菱形板的速度瞬心在P 点，故 s cm /2030sin =???=?=ωωAB AP v A 杆AA 1的角速度 s rad/8.0AA 11==A v ω （顺钟向） D 点的速度 s cm/720=?=ωDP v D （斜向左下方）
2.等腰三角形平板ABC 的腰长AB =BC ＝5 cm ，AC =6 cm ，端点A 和端点B 分别在水平面上和斜面上运动。斜面与铅垂线之间的夹角?＝??? ??43arctan 。在图示位置时，AC 边铅垂，平板的角速度ω＝4 rad/s ，角加速度α＝5 rad/s 2。试求该瞬时A ，B 和C 三点的加速度的大小。 解： 平板取A 为基点 t n BA BA A B a a a a ρρρρ+== 式中 2n ωAB a BA =，αAB a BA =t BC ： ()()?θ?θ?---+=cos sin cos 0t n BA BA A a a a 故 2cm /s 1.2=A a y ： ???cos sin cos t n BA BA B a a a --=- 故 2cm/s 85=B a 取A 为基点 t n CA CA A C a a a a ρρρρ++= 式中 2n ωAC a CA =，αAC a CA =t x ：2 t cm/s 9.27=+-=CA A C a a a x y ： 2n cm/s 96-=-=CA C a a y 2cm/s 100=C a
《理论力学实验》讲义 福州大学机械工程及自动化学院 机械设计系《工程力学》组编 二O O九年十一月
前言 科学和经济的发展，市场经济体系的建立，人才聘用的市场化，都对大学生的实际能力提出了很高的要求。培养和训练大学生的分析问题、解决问题的能力，培养和训练大学生的实践动手能力，是课程建设和课程教学的基本目标，为此，我们突破长期以来《理论力学》课程教学无实验的状态，初步建设了理论力学实验室，开展了《理论力学》实践教学活动。 《理论力学实验》作为《理论力学》新教学体系的重要组成部分，目的是通过这样一组实践教学环节的实施，开阔学生的眼界，加强《理论力学》的工程概念，了解这门课程与工程实际的紧密关系，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。大量与《理论力学》相关的产品和科研成果作为《理论力学实验》实践教学的内容，通过参观图片实物、实验演示以及学生自己观察、分析和动手实践达到实验的目的。实验的结果考核将采取填写实验报告、撰写小论文和交习作的形式进行。 目前，《理论力学实验》主要包括三项内容： 1、静力学、运动学和动力学创新应用实验。 2、动力学参数测定实验。 3、运动学和动力学计算机模拟仿真实验。
第一项实验 静力学、运动学和动力学创新应用实验 一． 实验目的 1、 通过大量工业产品和科技成果向学生展示《理论力学》的工程意义和工程应用，开阔学生的眼 界。 2、 通过学生对大量工业产品和科技成果的观察分析，通过学生动手操作，加深对《理论力学》基 本概念的理解，巩固力学分析方法的掌握。 3、 培养、训练学生的创新思维，提高、锻炼他们建立力学模型的能力。 二． 仪器设备 1、 挂图、照片。 2、 40余套产品、模型、设备和零部件。 三． 实验内容 （一） 静力学部分 （一）曲柄滚轮挤水拖把的受力分析与过程 其计算简图如图2，应用虚位移原理可以得出D F 和B F 的关系。
第三篇 动力学 一、选择题(每题2分,共20分) 1.在铅直面内的一块圆板上刻有三道直槽AO ,BO ,CO ,三个质量相等的小球M 1,M 2,M 3在重力作用下自静止开始同时从A ,B ,C 三点分别沿各槽运动,不计摩擦,则________到达O 点。 (A)M 1小球先; (B)M 2小球先; (C)M 3小球先; (D)三球同时。 题1 题2 题3 2.质量分别为m 1=m ,m 2=2m 的两个小球M 1,M 2用长为L 而重量不计的刚杆相连。现将M 1置于光滑水平面上,且M 1M 2与水平面成?60角。则当无初速释放,M 2球落地时,M 1球移动的水平距离为____________。 (A)3L ; (B)4L ; (C)6L ; (D)0。 3.质量为m ,长为b 的匀质杆OA ,以匀角速度ω绕O 轴转动。图示位置时,杆的动量及对O 轴的动量矩的大小为________。 (A)2 ωmb p =,122ωmb L O =; (B)0=p ,122ωmb L O =; (C)2ωmb p =,22ωmb L O =; (D)2 ωmb p =,32ωmb L O =。 4.在_____情况下,跨过滑轮的绳子两边张力相等,即F 1=F 2(不计轴承处摩擦)。 (A)滑轮保持静止或以匀速转动或滑轮质量不计; (B)滑轮保持静止或滑轮质量沿轮缘均匀分布; (C)滑轮保持静止或滑轮质量均匀分布; (D)滑轮质量均匀分布。 题4 题5 5.均质杆长L ,重P ,均质圆盘直径D =L ,亦重P ,均放置在铅垂平面内,并可绕O 轴转动。初始时杆轴线与圆盘直径均处于水平位置,而后无初速释放,则在达到图示位置瞬时,杆的角速度ω1________圆盘的角速度ω2。 (A)大于; (B)小于; (C)等于; (D)小于或等于。 6.均质杆AB ,长L ,质量m ,沿墙面下滑,已知A 端速度v ρ,B 端高度h ,AB 对过杆端A ,质心C ,瞬心I 的水平轴的转动惯量分别为J A ,J C ,J I ,则图示瞬时杆的动能为__________。
质点动力学的基本方程 知识总结 1.牛顿三定律适用于惯性参考系。 质点具有惯性，以其质量度量； 作用于质点的力与其加速度成比例； 作用与反作用力等值、反向、共线，分别作用于两个物体上。 2.质点动力学的基本方程。 质点动力学的基本方程为，应用时取投影形式。 3.质点动力学可分为两类基本问题。 质点动力学可分为两类基本问题： （1）. 已知质点的运动，求作用于质点的力； （2）. 已知作用于质点的力，求质点的运动。 求解第一类问题，需先求得质点的加速度；求解第二类问题，一般是积分的过程。质点的运动规律不仅决定于作用力，也与质点的运动初始条件有关，这两类的综合问题称为混合问题。 动量定理 知识点总结
1.牛顿三定律适用于惯性参考系。 质点具有惯性，以其质量度量； 作用于质点的力与其加速度成比例； 作用与反作用力等值、反向、共线，分别作用于两个物体上。 2.质点动力学的基本方程。 质点动力学的基本方程为，应用时取投影形式。 3.质点动力学可分为两类基本问题。 质点动力学可分为两类基本问题： （1）. 已知质点的运动，求作用于质点的力； （2）. 已知作用于质点的力，求质点的运动。 求解第一类问题，需先求得质点的加速度；求解第二类问题，一般是积分的过程。质点的运动规律不仅决定于作用力，也与质点的运动初始条件有关，这两类的综合问题称为混合问题。 常见问题 问题一在动力学中质心意义重大。质点系动量，它只取决于质点系质量及质心速度。 问题二质心加速度取决于外力主失，而与各力作用点无关，这一点需特别注意。
动量矩定理 知识点总结 1.动量矩。 质点对点O 的动量矩是矢量。 质点系对点O 的动量矩是矢量。 若z 轴通过点O ，则质点系对于z 轴的动量矩为 。 若C 为质点系的质心，对任一点O 有。 2.动量矩定理。 对于定点O 和定轴z 有 若C 为质心，C z 轴通过质心，有
文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持. 1文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑. 《动力学I 》第一章 运动学部分习题参考解答 1－3 解： 运动方程：θtan l y =，其中kt =θ。 将运动方程对时间求导并将0 30=θ代入得 1－6 证明：质点做曲线运动,所以n t a a a +=, 设质点的速度为v ,由图可知: a a v v y n cos = = θ，所以: y v v a a n = 将c v y =，ρ 2 n v a = 代入上式可得 ρ c v a 3 = 证毕 1－7 证明：因为n 2 a v =ρ，v a a v a ?==θsin n 所以：v a ?=3 v ρ 证毕 1－10 解：设初始时,绳索AB 的长度为L ,时刻t 时的长度 为s ,则有关系式： t v L s 0-=，并且 222x l s += 将上面两式对时间求导得： 0v s -= ，x x s s 22= 由此解得：x sv x -= （a ） (a)式可写成：s v x x 0-= ，将该式对时间求导得： 2 002v v s x x x =-=+ (b) 将(a)式代入(b)式可得：32 20220x l v x x v x a x -=-== （负号说明滑块A 的加速度向上） 1－11 解：设B 点是绳子AB 与圆盘的切点，由于绳子相对圆盘无滑动，所以R v B ω=，由于绳子始终处 于拉直状态，因此绳子上A 、B 两点的速度在 A 、B 两点连线上的投影相等，即： θcos A B v v = （a ） 因为 x R x 2 2cos -= θ （b ） 将上式代入（a ）式得到A 点速度的大小为： 2 2 R x x R v A -=ω （c ） 由于x v A -=，（c ）式可写成：Rx R x x ω=--22 ，将该式两边平方可得： 将上式两边对时间求导可得： 将上式消去x 2后，可求得：2 22 42) (R x x R x --=ω 由上式可知滑块A 的加速度方向向左，其大小为 2 22 42) (R x x R a A -=ω 1－13 解：动点：套筒A ； 动系：OA 杆； 定系：机座； 运动分析： 绝对运动：直线运动； 相对运动：直线运动； 牵连运动：定轴转动。 根据速度合成定理 有：e a cos v v =?，因为AB 杆平动，所以v v =a ， 由此可得e cos v v =?，OC 杆的角速度为OA v e =ω，?cos l OA =，所以l v ?ω2cos = 当0 45=?时，OC 杆上C 点速度的大小为l av l av a v C 245cos 02===ω 1－15 解：动点：销子M 动系1：圆盘 动系2：OA 杆 定系：机座； 运动分析： 绝对运动：曲线运动 相对运动：直线运动 牵连运动：定轴转动 根据速度合成定理有 r1e1a1v v v +=， r2e2a2v v v += A O A O B R x x y o x y o
理论力学动力学知识点汇总
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质点动力学的基本方程 知识总结 1.牛顿三定律适用于惯性参考系。 质点具有惯性，以其质量度量； 作用于质点的力与其加速度成比例； 作用与反作用力等值、反向、共线，分别作用于两个物体上。 2.质点动力学的基本方程。 质点动力学的基本方程为，应用时取投影形式。 3.质点动力学可分为两类基本问题。 质点动力学可分为两类基本问题： （1）. 已知质点的运动，求作用于质点的力； （2）. 已知作用于质点的力，求质点的运动。 求解第一类问题，需先求得质点的加速度；求解第二类问题，一般是积分的过程。质点的运动规律不仅决定于作用力，也与质点的运动初始条件有关，这两类的综合问题称为混合问题。 动量定理 知识点总结 1.牛顿三定律适用于惯性参考系。 质点具有惯性，以其质量度量； 作用于质点的力与其加速度成比例； 作用与反作用力等值、反向、共线，分别作用于两个物体上。 2.质点动力学的基本方程。 质点动力学的基本方程为，应用时取投影形式。 3.质点动力学可分为两类基本问题。 质点动力学可分为两类基本问题： （1）. 已知质点的运动，求作用于质点的力； （2）. 已知作用于质点的力，求质点的运动。
求解第一类问题，需先求得质点的加速度；求解第二类问题，一般是积分的过程。质点的运动规律不仅决定于作用力，也与质点的运动初始条件有关，这两类的综合问题称为混合问题。 常见问题 问题一在动力学中质心意义重大。质点系动量，它只取决于质点系质量及质心速度。 问题二质心加速度取决于外力主失，而与各力作用点无关，这一点需特别注意。 动量矩定理 知识点总结 1.动量矩。 质点对点O 的动量矩是矢量。 质点系对点O 的动量矩是矢量。 若z 轴通过点O ，则质点系对于z 轴的动量矩为 。 若 C 为质点系的质心，对任一点O 有。 2.动量矩定理。 对于定点O 和定轴z 有 若 C 为质心，C z 轴通过质心，有
动力学自测 一、概念题（36分） 1、两物块 A 、B ，质量分别为A m 和B m ，初始静止。如A 沿斜面下滑的相对速度为r v 如图所示。设 B 向左的速度为v ，根据动量守恒定律有 2、设圆盘对O 轴的转动惯量为O J ，根据定轴转动微分方程，可建立以下关系式：gr m gr m J B A O ?=α，对吗？_________ ；正确表达式应为_________ 。 3、在一重W 的车轮的轮轴上绕有软绳，绳的一端作用一水平力P ，已知车轮的半径为 R ，轮轴的半径为r ，车轮与轮轴对中心O 的回转半径为ρ，以及车轮与地面间的动滑动摩擦系数为f ，绳重和滚阻皆不计。当车轮沿地面作平动时，力P 的值为----------。
4、半径为 r ，质量为m 的均质圆盘 A 由 OA 杆带动在半径为 R 的大圆弧上做纯滚动。图示瞬时 OA 杆的角速度、角加速度分别为ω、α,则该瞬时圆盘的 (1)动量=_________； (2)对 O 点的动量矩=_________； (3) 动能=_________。 5、两个质量都是M 、半径都是R 的均质圆盘I 、II ，以相同的角速度ω和角加速度α分别绕1O 、2O 轴转动。质量为m 的匀质直杆AB 铰接在二轮的轮缘上，而且有21O O = AB = L 。二轮及杆AB 的惯性力（包括惯性力偶）大小分别为_________（方向应图中画出）。 6、半径为 R 的圆盘沿倾斜角为α的斜面滚而不滑， 在轮缘上绕一细绳并对轮作用水平拉力 T ，如图。当轮心 C 有一位移dr 时，T 力的元功是----------。
动力学 （MADE BY 水水） 1－3 解： 运动方程：θtan l y =，其中kt =θ。 将运动方程对时间求导并将030=θ代入得 34cos cos 22lk lk l y v = ===θθθ 938cos sin 22 32lk lk y a = -==θ θ 1－6 证明：质点做曲线运动， 所以质点的加速度为：n t a a a +=, 设质点的速度为v ，由图可知: a a v v y n cos ==θ，所以: y v v a a n = 将c v y =，ρ 2 n v a = 代入上式可得 ρ c v a 3 = 证毕 1－7 证明：因为n 2 a v =ρ，v a a v a ?==θsin n 所以：v a ?=3 v ρ 证毕 1－ 10 x o y
解：设初始时,绳索AB 的长度为L ,时刻t 时的长度 为s ,则有关系式： t v L s 0-=，并且 222x l s += 将上面两式对时间求导得： 0v s -= ，x x s s 22= 由此解得：x sv x 0 -= （a ） (a)式可写成：s v x x 0-= ，将该式对时间求导得： 2002v v s x x x =-=+ (b) 将(a)式代入(b)式可得：32 20220x l v x x v x a x -=-== （负号说明滑块A 的加速度向上） 取套筒A 为研究对象，受力如图所示，根据质点矢量形式的运动微分方程有： g F F a m m N ++= 将该式在y x ,轴上投影可得直角坐标形式的运动微分方程： N F F y m F mg x m +-=-=θθsin cos 其中： 2 22 2sin ,cos l x l l x x += += θθ0,32 20=-=y x l v x 将其代入直角坐标形式的运动微分方程可得： 2 3220)(1)(x l x l v g m F ++= 1－11 o v o v F N F g m y θ
. 《动力学I 》第一章 运动学部分习题参考解答 1－3 解： 运动方程：θtan l y =，其中kt =θ。 将运动方程对时间求导并将0 30=θ代入得 34cos cos 2 2lk lk l y v ====θ θθ 938cos sin 22 32lk lk y a =-==θ θ 1－6 证明：质点做曲线运动,所以n t a a a +=, 设质点的速度为v ,由图可知: a a v v y n cos = = θ，所以: y v v a a n = 将c v y =，ρ 2 n v a = 代入上式可得 ρ c v a 3 = 证毕 1－7 证明：因为n 2 a v =ρ，v a a v a ?==θsin n 所以：v a ?=3 v ρ 证毕 1－10 解：设初始时,绳索AB 的长度为L ,时刻t 时的长度 为s ,则有关系式： t v L s 0-=，并且 222x l s += 将上面两式对时间求导得： 0v s -= ，x x s s 22= 由此解得：x sv x -= （a ） (a)式可写成：s v x x 0-= ，将该式对时间求导得： 2 002v v s x x x =-=+ (b) 将(a)式代入(b)式可得：32 20220x l v x x v x a x -=-== （负号说明滑块A 的加速度向上） 1－11 解：设B 点是绳子AB 与圆盘的切点，由于绳子相对圆盘无滑动，所以R v B ω=，由于绳子始终处于拉直状态，因此绳子上A 、B 两点的速度在 A 、B 两点连线上的投影相等，即： θcos A B v v = （a ） 因为 x R x 2 2cos -= θ （b ） 将上式代入（a ）式得到A 点速度的大小为： 2 2 R x x R v A -=ω （c ） 由于x v A -=，（c ）式可写成：Rx R x x ω=--22 ，将该式两边平方可得： 222222)(x R R x x ω=- 将上式两边对时间求导可得： x x R x x R x x x 2232222)(2ω=-- 将上式消去x 2后，可求得：2 2242)(R x x R x --=ω 由上式可知滑块A 的加速度方向向左，其大小为 2 2242)(R x x R a A -=ω 1－13 解：动点：套筒A ； o v A x ω O θ A v A x ω O B v B R a v x y o a n a v y v θ θ x y o a n a t a θ
第三篇动力学 一、选择题(每题２分,共20分) 1。在铅直面内得一块圆板上刻有三道直槽AO,BO,CO,三个质量相等得小球M1,M2,M3在重力作用下自静止开始同时从Ａ,B,C三点分别沿各槽运动,不计摩擦,则___＿_＿__到达O 点、 (A)Ｍ１小球先; (B)M2小球先; (C)M3小球先; (D)三球同时。 题1 题2 题3 2、质量分别为m1=m,m2=2m得两个小球M1,M２用长为L而重量不计得刚杆相连。现将M1置于光滑水平面上,且M1M２与水平面成角。则当无初速释放,M2球落地时,M1球移动得水平距离为___＿_＿_＿＿＿＿＿。 (Ａ);??(B);??(C);??(D)0。 3、质量为m,长为b得匀质杆OＡ,以匀角速度ω绕O轴转动。图示位置时,杆得动量及对O 轴得动量矩得大小为_＿______。 (Ａ),; (B),; (C),;?(D),。 4.在＿__＿_情况下,跨过滑轮得绳子两边张力相等,即Ｆ1=F2(不计轴承处摩擦)。 (A)滑轮保持静止或以匀速转动或滑轮质量不计; (B)滑轮保持静止或滑轮质量沿轮缘均匀分布; (C)滑轮保持静止或滑轮质量均匀分布; (D)滑轮质量均匀分布。 题4 题５ 5.均质杆长L,重P,均质圆盘直径Ｄ=L,亦重P,均放置在铅垂平面内,并可绕O轴转动。初始时杆轴线与圆盘直径均处于水平位置,而后无初速释放,则在达到图示位置瞬时,杆得角速度ω1___＿＿___圆盘得角速度ω2。 (A)大于;?(B)小于; (C)等于;?(D)小于或等于。 ６.均质杆AＢ,长L,质量m,沿墙面下滑,已知A端速度,B端高度ｈ,ＡB对过杆端A,质心C,瞬心I得水平轴得转动惯量分别为JＡ,J C,J I,则图示瞬时杆得动能为____＿_____、 (A); (B); (C);(D) 题６题7 题8 ７.已知均质杆长L,质量为m,端点B得速度为,则AB杆得动能为＿__＿__＿____。 (A);??(B);?(C); (D) 8、质量为ｍ1得均质杆OA,一端铰接在质量为ｍ2得均质圆盘中心,另一端放在水平面上,圆盘在地面上作纯滚动。圆心速度为,则系统得动能为_＿_＿＿＿_。 (Ａ); (Ｂ); (C); (D)
1 / 16 《动力学I 》第一章 运动学部分习题参考解答 1－3 解： 运动方程：θtan l y =，其中kt =θ。 将运动方程对时间求导并将0 30=θ代入得 34cos cos 2 2lk lk l y v ====θ θθ 938cos sin 22 32lk lk y a =-==θ θ 1－6 证明：质点做曲线运动,所以n t a a a +=, 设质点的速度为v ,由图可知: a a v v y n cos ==θ，所以: y v v a a n = 将c v y =，ρ 2 n v a = 代入上式可得 ρ c v a 3 = 证毕 1－7 证明：因为n 2 a v =ρ，v a a v a ?= =θsin n 所以：v a ?=3 v ρ 证毕 1－10 解：设初始时,绳索AB 的长度为L ,时刻t 时的长度 为s ,则有关系式： t v L s 0-=，并且 222x l s += 将上面两式对时间求导得： 0v s -= ，x x s s 22= 由此解得：x sv x -= （a ） (a)式可写成：s v x x 0-= ，将该式对时间求导得： 2 002v v s x x x =-=+ (b) 将(a)式代入(b)式可得：32 20220x l v x x v x a x -=-== （负号说明滑块A 的加速度向上） 1－11 解：设B 点是绳子AB 与圆盘的切点，由于绳子相对圆盘无滑动，所以R v B ω=，由于绳子始终处于拉直状态，因此绳子上A 、B 两点的速度在 A 、B 两点连线上的投影相等，即： θcos A B v v = （a ） 因为 x R x 2 2cos -= θ （b ） 将上式代入（a ）式得到A 点速度的大小为： 2 2 R x x R v A -=ω （c ） 由于x v A -=，（c ）式可写成：Rx R x x ω=--22 ，将该式两边平方可得： 222222)(x R R x x ω=- 将上式两边对时间求导可得： x x R x x R x x x 2232222)(2ω=-- 将上式消去x 2后，可求得：2 2242)(R x x R x --=ω 由上式可知滑块A 的加速度方向向左，其大小为 2 2242)(R x x R a A -=ω 1－13 解：动点：套筒A ； 动系：OA 杆； 定系：机座； o v o v A x ω O θ A v A x ω O B v B R a v e v r v x y o a n a v y v θ θ x y o a n a t θ