北京市力学竞赛2009年预赛试题(2009)(可编辑修改word版)
第22 届北京市高一物理（竞赛）预赛试题
（北京四中杯）
一、选择题。下列每小题均有四个备选答案，至少有一个答案是正确的，请把所选答案前的字
母填在下面答案表内。每小题全选对的得3 分，选对但不全的得1 分，选错或多选均不得分。
1.从地面竖直上抛一球，不计空气阻力，经时间t 到达最高位，则小球运动到t-1 和t+1 两个时刻（）
A、位移相同
B、加速度相同
C、速度相同
D、动能增量相等
2.物体由静止开始沿直线运动，在第1s 内、第2s 内，第3s 内的位移依次为2m、4m、6m。由此可
判定（）
A、物体做匀加速直线运动
B、物体做变加速直线运动
C、物块3s 内的平均速度为4m/s
D、物块3s 内的平均速度为2m/s
3.关于速度和加速度，下列说法正确的是（）
A、速度不变或加速度不变的运动都一定是直线运动
B、运动物体的加速度很大而速度大小保持不变是可能的
C、运动物体的加速度减小而速度增大是可能的
D、物体做圆周运动时，加速度的方向可以不指向圆心
4.水平抛出一物体，若不计空气阻力，则在运动相等的时间内，物体的速度变化（）
A、大小和方向都不同
B、大小相同，方向不同
C、大小不同，方向相同
D、大小和方向都相同
5.如图1 所示，过竖直圆的最低点A 引AB 和AC 两条弦，AB>AC ，由弦的B、C 两端各有一质点
由静止释放，不计一切摩擦，沿BA 弦和CA 弦下滑到A 端的时间分别为t1和t2，则（）
A、t
1 >t
2
B、t
1
2 C、t 1 t 2 D、以上都不对 6.如图2 所示，一开有V 型光滑槽的滑块，槽内放有一球，两者相对静止一起沿水平地面向右做匀 加速直线运动，运动中槽的竖直壁AC 对球的作用力为F1，另一槽壁BC 对球的作用力为F2若增大滑块运动的加速度，则槽壁对球的作用力（） A、F 1增大，F 2 减小B、F 1 和F 2 都增大 C、F 1不变，F 2 减小D、F 1 增大，F 2 不变 7.如图3 所示，A、B 两个木块质量分别为m1和m2，它们靠在一起沿斜面加速下滑。若A、B 与斜 面间的动摩擦因数相同，则下滑中A、B 之间有无相互作用力？（） A、若m1 =m2，A、B 间无相互作用力 B 、若 m 1 =m 2 ，A 、B 间有相互作用力 C 、若 m 1 >m 2 ，A 、B 间无相互作用力 D 、若 m 1 8. 如图 4 所示，一只船渡河时，沿一直线轨迹由一岸的 A 处匀速驶向对岸 B 处，直线 AB 与河岸成 37? 角。若河中水流速度处处相等，均为 2m/s ，则船从 A 处开出的最小速度为（ ） A 、0.6m/s B 、0.75m/s C 、1.2m/s D 、1.5m/s 9. 在倾角为30? 的斜面上，质量为 1kg 的物块在平行斜面的力 F 作用下处于静止状态。若斜面对物 块静摩擦力的大小为 7N ，取 g =10m /s 2 ，则力 F 的大小可能为（ ） A 、2N B 、4N C 、8N D 、12N 10. 如图 5 所示，一航天器沿圆轨道绕地球运行，航天器上装有两个小型喷气发动机 P 1 和 P 2 ， P 1 的喷 口指向航天器运行方向， P 2 的喷口指向航天器运行反方向。现要调整航天器轨道的高度，为此开 动喷气发动机 P 1 或 P 2 ，则（ ） A 、要提升轨道高度，应开动 P 1 B 、要提升轨道高度，应开动 P 2 C 、要降低轨道高度，应开动 P 1 D 、要降低轨道高度，应开动 P 2 11. 在地球赤道某处地面上放有一小物块。设想如果地球只对这个小物块的引力突然消失，则在一段 时间内处于该处的人看到小物块运动的情况是（ ） A 、水平向东飞去 B 、静止不动 C 、向上并逐渐偏向西运动 D 、向上并逐渐偏向东运动 二、 填空题。 12. 万有引力定律的内容用文字表述是 13. 物块由 A 到 B 做匀加速直线运动，运动中物体通过 AB 中点的速度为 5m /s ，运动一半时间的速 度为 2m/s ，则物体通过 A 点的速度为 ，通过 B 点的速度为 14. 对竖直下落的小球拍得一张如图 6 所示的闪光照片。已知闪光的时间间隔?t = 1 s ，用刻度尺测 30 出照片上球相邻位置间距离 S 1 =7.70cm ， S 2 =13.09cm 。由此可求出小球下落的加速度为 m /s 2 15.将一石子竖直上抛，不计空气阻力，若把石子上升运动的位移三等分，则石子一次通过这三段唯 一的时间之比为 16.一位同学向空中抛出一质量为m 的球，抛出时手距水平地面的高度为h，球出手的速度为v0，设 球运动中受到空气阻力的大小恒为f =kmg （k <1 ），球落地弹起过程能量损失忽略不计，则球最 终在地面上停止运动前在空中通过的总路程S= 17.如图7 所示，原长为10cm 的轻弹簧AO，竖直固定在水平地面上，上端跟一小球连在一起。当小 球静止时，弹簧长度为BO。再用手向下按小球，使弹簧长度压缩至CO。然后突然松手，小球向上运动到最高点时，弹簧的长度为DO。在小球由位置C 经位置B、位置A 到达位置D 的过程中，对小球弹簧系统来说，动能最大的位置是，重力势能与弹性势能之和最大的位置是 18.如图8 所示，三角形木块B 斜面倾角为37?，斜面上放一质量为1kg 的木块A，当A、B 保持相 对静止一起以5 m/s2的加速度向左匀加速运动时，斜面对木块A 的支持力为N，静摩擦 力为N。（g =10m/s2，sin 37?=0.6 ，cos 37?=0.8 ） 19.甲、乙两辆汽车相隔栅状护栏分别在辅路和主路上同向匀速行驶。护栏栅的间隔约为20cm。甲 车以30km/h 的速度行驶，车中的乘客透过栏栅观看乙车，发现乙车行驶的稍快，但其车轮（如 图9 所示）似乎“没有转动”。目测乙车的车轮半径为30cm，相同的辐条有8 根。由此可计算出乙车的行驶速度约为km/h。 三、计算题。 20.从地面竖直向上发射一实验火箭，当燃料耗尽时火箭离地面的高度为28m，之后在经过16s 火箭 落到地上。不计空气阻力，g =10m/s2。求：（1）燃料耗尽时火箭的速度。（2）火箭到达的最大 高度。 21.如图所示，木板AB 沿水平地面始终以加速度a 做匀加速直线运动。当木块速度增至v 时，将一 小物块无初始速地放于木板A 端。物块与木板间的动摩擦因数为（g >a ），要使物块不会从 木板上滑出，求模板的最小长度L0。 22.用传送带往粮库上层运送粮食。已知传送带长20m，水平仰角37?，在电动机带动下以1.2m/s 的 速度匀速运行。若每个粮包的质量为50kg，粮包与传送带间的动摩擦因数为0.8.（g =10m/s2 ）（1）现把一个粮包无初速度地放在传送带下端，求将它运送到传送带上端电动机需做多少功？ （不考虑电动机和传送装置的损耗） （2）若把传送带的运行速度增为2.4m/s，传送一个粮包电动机又做多少功？ （3）对（1）、（2）做功情况做一比较，从功与能量变化的角度能看出什么问题？ 23.已知从地球上观看太阳的视角（人眼观看太阳直径边缘两点的视线所夹的角度，用弧度计量）与 。地球每1?经线的长度为l。地球表面处重力加速度为g。地球绕太阳运行的周期为T。试利用上述条件估算太阳的平均密度与地球的平均密度之比。 2012材料力学竞赛试题与答案 一.（10分）图示杆系中，杆6比设计长度略短，误差为δ，诸杆的刚度同为EA ，试求将杆6装配到A 、C 之间后该杆的内力。 解： X 1作用下各杆内力：14N 3N 2N 1N 2 2 X F F F F - ====，16N 5N X F F == 单位载荷1 作用下各杆内力：2 2 4N 3N 2N 1N -====F F F F ，16N 5N ==F F 为一次超静定问题，力法正则方程为： δδ=111X () EA a a a EA l F F EA i i i 212211222 22411N N 11+=??? ? ?????+???== ∑δ 代入正则方程得 () δ=+EA X a 1 212， () a EA a EA X δ δ207.02 121=+= 二.（10分）如图所示，AB 和CD 为尺寸相同的圆截面杆，位于同一水平面内。AB 为钢杆，CD 为铝杆，两种材料的切变模量之比为3:1。若不计BE 和ED 两杆的变形，试问铅垂力F 将以怎样的比例分配于AB 和CD 两杆？ 解： 题一图 题二图 - 2 - 一次超静定问题 设作用在BE 、DE 杆上的力分别为B F 、D F 平衡方程： F F F D B =+ （1） 变形协调方程： DC BA ??= （2） 物理方程： P I G l a F AB B BA ??= ?，P I G l a F DC D DC ??=? （3） 因为 CD AB G G 3= （4） 把式（3）、（4）代入式（2）并与式（1）联立 解得 F F B 43=，F F D 4 1= 三.（10分）如图所示，刚架ABC 的EI =常量；拉杆BD 的横截面积为A ，弹性模量为E 。试求C 点的铅垂位移。（刚架内轴力、剪力对位移的影响不计） 解： 根据平衡方程可求出BD 杆的轴力F N qa 2 1=，1=N F ()↓+= ??? ?????+???+??=EI qa EA qa a a qa a a qa EI EA a qa w C 247 23221214321311214 222 四.（15分）图示钢制圆轴受拉、扭联合作用，已知圆轴直径mm 10=d ，材料的弹性模量GPa 200=E ，泊松比29. 0=ν。现采用应变花测得轴表面O 点的应变值，沿轴线方向6010300-?==ε εa ，沿与轴线成 45方向64510140-?-== εεb ，试求载荷F 和T 的大小。 解： 题三图 题四图 45 45- 第26届北京市高中力学竞赛预赛试卷 （景山学校杯） 2013年5月5日上午9:30-11:30 一、选择题（共44分，每小题4分）下列每小题均有四个备选答案，至少有一个答案是正确的，请把所选答案前的字母填在下面的答案表内.每小题全选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的均得0分. 1、质点做匀变速直线运动，在这个运动过程中，以下说法正确的是 A.速度一定跟运动时间成正比 B.位移一定跟运动时间的平方成正比 C.相等时间间隔内的速度增量为定值 D.相邻的相等时间间隔内的位移增量为定值 2、从空中某高处将a球以v0的初速度水平抛出，与此同时让另一球b开始自由落下，不计空气阻力。以下说法中正确的是 A.以b球为参考系，a球做平抛运动 B.以b球为参考系，a球做自由落体运动 C.运动过程中，a球相对于b球的速度为v0 D.运动过程中，a球相对于b球的加速度为0 3、在下列运动中，哪些物体处于失重状态 A.汽车通过凸桥 B.汽车通过凹桥 C.处于减速下降的电梯中的物体 D.处于人造地球卫星中的物体 4、小轿车在行驶过程中，乘客必须系安全带。在下列哪些情况下安全带能够 发挥安全保障作用 A.小轿车高速行驶 B.遇到紧急情况，小轿车急刹车 C.遇到紧急情况，小轿车为躲闪其他车辆而拐弯 D.小轿车迅速起动 5、一均质球上的A点与一细线连接，挂靠在竖直墙壁上，球处于平衡状态，如图1所 示。关于球对墙壁的摩擦力的下列叙述，正确的是 A.球对墙壁的摩擦力的方向竖直向下 B.球对墙壁的摩擦力的方向竖直向上 C.球对墙壁无摩擦力 D.无法确定 6、三角形滑块的钉子O上悬挂一个单摆，如图2所示。用O点正下方 竖直线到单摆的摆线所张的角∠O l OP来确定摆球的位置，并规定逆时针 旋转为正角，顺时针为负角。当滑块沿倾角为α的粗糙斜面滑下，达到 稳定后，滑块沿斜面匀加速下滑，此时∠O l OP的大小可能是 A.∠O1OP≤0 B.0<∠O1OP<α C.∠O l OP≥α D.无法确定 7、如图3所示，在一端固定的轻弹簧下通过足够长的细线吊一个小球处 于静止。然后将小球竖直拉下一段距离后由静止放手，讨论小球放手后一直向上运动至最 高点的过程中，小球上升的速度和加速度的变化情况是 A.加速度的大小 一直减小 B.加速度的大小先减小，再增大，最后可能恒定 C.速度的大小一直减小到零 D.速度先增大，再减小到零 8、（能量）在距地面高h处，将一个小球沿水平方向抛出，不计空气阻力，取地面为零重力势能面。下列条件可以使小球在空中飞行时的速度方向能够达到与水平面成450角的是 A.小球的水平射程小于2h B.小球的水平射程大于2h C.小球抛出时的初动能大于其机械能的一半 1 / 11 材料力学-模拟试题 一、单项选择题 1. 截面上的全应力的方向（ ） A 、平行于截面 B 、垂直于截面 C 、可以与截面任意夹角 D 、与截面无关 2. 脆性材料的延伸率（ ） A 、小于5% B 、小于等于5% C 、大于5% D 、大于等于5% 3. 如图所示简支梁，已知C 点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将荷载F 减小一半，则C 点的转角为（ ） A 、0.125θ B 、0.5θ C 、θ D 、2θ 4.危险截面是（）所在的截面。 A 、最大面积 B 、最小面积 C 、最大应力 D 、最大内力 5. 图示单元体应力状态，沿x 方向的线应变εx 可表示为（ ） A 、E y σ B 、)(1y x E μσσ- C 、)(1x y E μσσ- D 、G τ 6. A 、线位移 B 、转角 C 、线应变 D 、角应变 7. 塑性材料的名义屈服应力使用（ ） x A、σS 表示 B、σb表示 C、σp表示 D、σ0.2表示 8.拉（压）杆应力公式 A F N = σ的应用条件是（） A、应力在比例极限内 B、应力在屈服极限内 C、外力合力作用线必须沿着杆的轴线 D、杆件必须为矩形截面杆 9.下列截面中，弯曲中心与其形心重合者是（） A、Z字形型钢 B、槽钢 C、T字形型钢 D、等边角 钢 10. 如图所示简支梁，已知C点转角为θ。在其它条件不变的情况下，若将杆长增加一倍，则C A、2θ B、4θ C、8θ D、16θ 二、填空题 1. 用主应力表示的第四强度理论的相当应力是。 2. 已知自由落体冲击问题的动荷系数，对应静载荷问题的最大位移为Δ，则冲击问题的最大位移可以表示为。 3. 图示木榫联接。横截面为正方形，边长为a，联接处长度为 2t。则木榫联接处受剪切面的名义切应力等于。 t 一、一结构如题一图所示。钢杆1、2、3的横截面面积为A=200mm 2，弹性模量E=200GPa ，长度l =1m 。 制造时3杆短了△=。试求杆3和刚性梁A B 连接后各杆的内力。（15分） 二、题二图所示手柄，已知键的长度30 mm l =，键许用切应力[]80 MPa τ=，许用挤压应力 bs []200 MPa σ=，试求许可载荷][F 。（15分） []τ、切变模量G ，试 （15分） 15分） 10分） 、梁长l 及弹性模量E 。试用积分法求截面 A C 七、如图所示工字形截面梁AB ，截面的惯性矩672.5610z I -=?m 4 ，求固定端截面翼缘和腹板交界处点 a 的主应力和主方向。（15分） 一、（15分） （1）静力分析（如图（a ）） 图（a ） ∑=+=231,0N N N y F F F F （a ） ∑==31,0N N C F F M （b ） （2）几何分析（如图（b ）） 图（b ） （3）物理条件 EA l F l N 11= ?，EA l F l N 22=?，EA l F l N 33=? （4）补充方程 ?=++EA l F EA l F EA l F N N N 3212 （c ） （5）联立（a ）、（b ）、（c ）式解得： 二、（15分） 以手柄和半个键为隔离体， 取半个键为隔离体，bs S 20F F F == 由剪切：S []s F A ττ=≤，720 N F = 由挤压：bs bs bs bs [][], 900N F F A σσ= ≤≤ 取[]720N F =。 三、（15分） 0AB ?=, A B M a M b ?=? 得 e B a M M a b =+, e A b M M a b =+ 当a b >时 d ≥b a >时 d ≥ 四、（15分） 五、（10分） 解：在距截面A 为x 由 d 0d x σ=，可求得 2 l x = 对应的max 3 12827π)a Fl d σ=( 六、（15分） 由边界条件,x l w w ==33 00b h b h 4302A ql w Eb h =-（↓） ， 3 3 083C ql Eb h θ=（ ） 七、（15分） 解：18.3610 56.7207 .075.010506 3=????=-σ MPa （压应力） 79.810 56.7203.010853015010506 93=???????=--τ MPa max min 2x y σσσσ+=±2.3802.2-MPa 02.21=σMPa ，20σ=，338.2σ=-MPa 一、题一图所示的杆件两端被固定，在C 处沿杆轴线作用载荷F ，已知杆横截面面积为A ，材料的许用拉应力为[]σ+，许用压应力为[]σ-，且[]3[]σσ-+=，问x 为何值时，F 的许用值最大？（本小题15分） 二、题二图所示接头，承受轴向载荷F 作用，试计算接头的许用载荷[F ]。已知铆钉直径d =20mm ，许用正应力[σ]=160MPa ，许用切应力[τ]=120MPa ，许用挤压应力 [σbs ]=340MPa 。板件与铆钉的材料相同。（本小题15分） 三、圆管A 套在圆杆B 上并二者焊在一起如题三图所示，它们的切变模量分别为A G 和B G ，当管两端作用外力偶矩e M 时，欲使杆B 和管A 的max τ相等，试求/B A d d 。（本小题15分） 四、试作题四图所示梁的剪力图和弯矩图。（本小题15分） 五、矩形截面外伸梁由圆木制成，已知作用力 5 kN F =，许用应力[ MPa σ]=10，长度 1 m a =，确定所需木材的最小直径d 。（本小题15分） F qa qa σ3 τa σa σ1 ο 04.77 第24届北京市高中力学竞赛 决赛试题 （北京四中杯） （全卷满分150分）2011年5月22日9：30~11：30 一、填空题（6小题，每小题 9分，共54分） 1. 如图1所示，一根长绳悬吊在定滑轮的两侧，体重相同的甲、乙两人分别抓住绳的一端，甲身体虚弱只能紧紧抓住绳不放，乙身体强壮能用力牵引自己沿绳向上爬行. 经过一段时间，乙上升的高度为h，在这段时间内甲上升的高度_______（填小于、等于或大于）h，原因是 . 2. 如图2所示，一个弹簧称上端固定，下端用一根竖直线向下拉弹簧秤，线下端固定，弹簧秤示数为4N. 如果弹簧秤下端悬吊一重为1N的重物，则弹簧秤示数为_____N，理由是____________________________________________. 3. 两个物体各重 1 m和 2 m,用不可伸长绳连接，此绳跨过一定滑轮，滑轮半径为r.如图 3所示，开始时，两物体高度差h, 1 2 m m ,不计滑轮质量和摩擦.由静止释放，问两物体达到同一高度所需时间____________. 4. 如图4所示，从同一高度的A、B处垂下两根长度相同的绳，绳下端分别站有质量相 图1 图 2 图 3 同的甲、乙两人，甲旁的绳可认为不可伸长，乙旁的绳有明显的弹性，当两人分别沿绳爬到A 、B 处时，比较两人做功的多少的结论是________________,理由是______________________________________________________________. 5. 我们可近似认为地球绕太阳做匀速圆周运动，月球绕地球做匀速圆周运动，它们的运动轨迹在同一个面上，以太阳为参考系，月球的运动轨迹可粗略画成如图5所示的虚线，这种画法______ （填正确或错误），理由 _____________________________________________. 6. 如图6所示，长为L 的一段细线，一端固定在光滑水平面上的0点，另一端栓住一质量为m 的小物体. 开始时，物体距O 点为b ，b ﹤L ，给物体一个初速度0v ,θ已知. 当物体运动到距0点为L 时线绷紧，物体绕0点做半径为L 的圆周运动，此时线的张力等于 ____________. 二、计算题（共96分） 7. （15分）悬臂架的端部A 和C 处有套环，恰好套在铅垂的圆柱上，可以上 下移动. 如果在AB 上作用铅垂力F ，如图7所示，当F 离开圆柱较远时，悬 臂架将被圆柱上的摩擦力卡住而不能移动.设套环与圆柱间摩擦系数均为μ,架重不计，求： 悬臂架不至于被卡住时，铅垂力F 离圆柱的最大距离x . 图 4 图 5 材料力学竞赛试题答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2012材料力学竞赛试题与答案 一.（10分）图示杆系中，杆6比设计长度略短，误差为δ，诸杆的刚度同为EA ，试求将杆6装配到A 、C 之间后该杆的内力。 解： X 1作用下各杆内力：14N 3N 2N 1N 2 2 X F F F F - ====，16N 5N X F F == 单位载荷1作用下各杆内力：2 2 4N 3N 2N 1N -====F F F F ，16N 5N ==F F 为一次超静定问题，力法正则方程为： δδ=111X () EA a a a EA l F F EA i i i 212211222 22411N N 11+=??? ? ?????+???==∑δ 代入正则方程得 () δ=+EA X a 1 212， () a EA a EA X δ δ207.02 121=+= 二.（10分）如图所示，AB 和CD 为尺寸相同的圆截面杆，位于同一水平面内。AB 为钢杆，CD 为铝杆，两种材料的切变模量之比为3:1。若不计BE 和ED 两杆的变形，试问铅垂力F 将以怎样的比例分配于AB 和CD 两杆？ A B C D δ a a 1 2 3 4 5 6 题 A B C D a a 轴承 E F A B C D 1 2 3 4 5 6 X X A B C D 1 2 3 4 5 6 1 1 解： 一次超静定问题 设作用在BE 、DE 杆上的力分别为B F 、D F 平衡方程： F F F D B =+ （1） 变形协调方程： DC BA ??= （2） 物理方程： P I G l a F AB B BA ??= ?，P I G l a F DC D DC ??=? （3） 因为 CD AB G G 3= （4） 把式（3）、（4）代入式（2）并与式（1）联立 解得 F F B 43=，F F D 4 1= 三.（10分）如图所示，刚架ABC 的EI =常量；拉杆BD 的横截面积为A ，弹性模量为E 。试求C 点的铅垂位移。（刚架内轴力、剪力对位移的影响不计） 解： 根据平衡方程可求出BD 杆的轴力F N qa 2 1=，1=N F ()↓+= ??? ?????+???+??=EI qa EA qa a a qa a a qa EI EA a qa w C 24723221214321311214 222 四.（15分）图示钢制圆轴受拉、扭联合作用，已知圆轴直径mm 10=d ，材料的弹性模量GPa 200=E ，泊松比29.0=ν。现采用应变花测得轴表面O 点的应变值，沿轴线方向6010300-?==εεa ，沿与轴线成 ο45方向64510140-?-==ο εεb ，试求载荷F 和T 的大小。 q A B D C a a a 题三 1 A B C M 图 a a q A B C M 图 22 1qa qa 21 1 F O ο 45 b a F T T σ τO ο 45 σ O 湖南省第六届大学生力学竞赛试题——材料力学 （竞赛时间：180分钟） 请将答案写在相应横线上，答案正确给全分，答案不正确给零分。 一、刚性横梁AB 由四根长为i l (1,2,3,4)i =的钢丝悬挂，每根钢丝的拉伸刚度均为EA ，第i 根钢丝距A 端的距离为i a ，在未受力时横梁AB 处于水平位置，今在AB 上作用载荷P 。则： （1）结构的静不定度为 （2分）； （2）用各杆轴力N i (1,2,3,4)i =表示的变形协调条件为 （ 4分）； （3）今欲使刚性横梁仍保持水平，则P 力距A 端的距离x = （4分）。 题一图 题二图 二、左端固定的圆截面轴由两种材料组成，并且内、外两轴紧密接合，截面尺寸及材料性 密 封 线 质见下表。 今在 轴表 面沿与母线成45°方向焊上一直径为1mm 的细铜丝ab （把铜丝拉直，在两端焊牢，且无初始应力），铜的弹性模量为E 0=8×104MPa 。在轴的右端加上力偶矩m 0=1.2kN·m。则： （1）内轴扭矩T (x ) = （3分）； （2）外轴扭矩T (x ) = （3分）； （3）细铜丝横截面上的应力σ= （6分）； 三、如图所示一根足够长的钢筋，放置在两刚性平台上，在CD 中点K 处作用载荷F 。钢筋单位长度的重量为q ，抗弯刚度为EI 。则 （1）C 、D 处刚好脱离桌面时，F = ；（4分） （2）当F =2qa 时，K 点的位移为 。（3分） （3）当F =0时，K 截面的弯矩与a 的关系为 ；（5分） 题三图 题四图 直径（mm ） 弹性模量E （MPa ） 切变模量G （MPa ） 泊松比μ 外轴 D =100，d =50 0.7×105 2.62×104 0.33 内轴 d =50 2.1×105 7.86×104 0.33 M C B 3 A D M a 2a/3 h 第25届北京市高中力学竞赛预赛试卷 一、选择题（共44分，每小题4分） 1．如图1所示，A 、B 两个物体叠放在水平地面上，A 、B 所受重力均为10N ，A 、B 间、B 与地面间的动摩擦因数均为0.3．现对A 、B 同时施以方向相反的水平力F =lN ，A ，B 均静止不动．则A 、B 间、B 与地面间的摩擦力的大小分别为 A ．3N 6N C ．0 1N B ．1N 1N D ．1N 0 2．一质点沿直线运动，在这条直线上建立坐标，质点的位置坐标x 随时间f 变化的规律为x =3+4t +5t 2．t 的单位是秒，x 的单位是米．则可知 A ．质点的初速度为4m/s B ．质点的加速度为5m ／s 2 C ．质点的加速度为10m/s D ．初始时刻质点的位置在x =3m 处 3．细线AO 和BO 下端系一个重为G 的物体P ，A 、B 两个端点在同一水平线上，∠AOB =90°，细线AO 的长度大于细线BO 的长度，如图2所示．细线AO 和BO 的拉力设为F A 和F B ，比较细线的拉力F A 、F B 和G 的大小，有 A ．F A >F B C ．F A 2010—2011材料力学试题及答案A 一、单选题（每小题2分，共10小题，20分） 1、 工程构件要正常安全的工作，必须满足一定的条件。下列除（ ）项，其他各项是必须满足的条件。 A 、强度条件 B 、刚度条件 C 、稳定性条件 D 、硬度条件 2、内力和应力的关系是（ ） A 、内力大于应力 B 、内力等于应力的代数和 C 、内力是矢量，应力是标量 D 、应力是分布内力的集度 3、根据圆轴扭转时的平面假设，可以认为圆轴扭转时横截面（ ）。 A 、形状尺寸不变，直径线仍为直线。 B 、形状尺寸改变，直径线仍为直线。 C 、形状尺寸不变，直径线不保持直线。 D 、形状尺寸改变，直径线不保持直线。 4、建立平面弯曲正应力公式z I My =σ,需要考虑的关系有（ ）。 A 、平衡关系,物理关系，变形几何关系； B 、变形几何关系，物理关系，静力关系； C 、变形几何关系，平衡关系，静力关系； D 、平衡关系, 物理关系，静力关系； 5、利用积分法求梁的变形，不需要用到下面那类条件（ ）来确定积分常数。 A 、平衡条件。 B 、边界条件。 C 、连续性条件。 D 、光滑性条件。 6、图示交变应力的循环特征r 、平均应力m σ、应力幅度 a σ分别为（ ）。 A -10、20、10； B 30、10、20； C 31 - 、20、10； D 31-、10、20 。 7、一点的应力状态如下图所示，则其主应力1σ、2σ、3σ分别为（）。 A 30MPa、100 MPa、50 MPa B 50 MPa、30MPa、-50MPa C 50 MPa、0、-50Mpa、 D -50 MPa、30MPa、50MPa 8、对于突加载的情形，系统的动荷系数为（）。 A、2 B、3 C、4 D、 5 9、压杆临界力的大小，（）。 A 与压杆所承受的轴向压力大小有关； B 与压杆的柔度大小有关； C 与压杆材料无关； D 与压杆的柔度大小无关。 10、利用图乘法计算弹性梁或者刚架的位移，要求结构满足三个条件。以下那个条件不是必须的（） A、EI为常量 B、结构轴线必须为直线。 C、M图必须是直线。 D、M和M至少有一个是直线。 二、按要求作图(共12分) 1、做梁的剪力、弯矩图(10分) 一、判断题（正确打“√”，错误打“X ”，本题满分为10分） 1、拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力的存在。( ) 2、圆截面杆件受扭时，横截面上的最大切应力发生在横截面离圆心最远处。( ) 3、两梁的跨度、承受载荷及支承相同，但材料和横截面面积不同，因而两梁的剪力图和弯矩图不一定相同。( ) 4、交变应力是指构件内的应力，它随时间作周期性变化，而作用在构件上的载荷可能是动载荷，也可能是静载荷。( ) 5、弹性体的应变能与加载次序无关，只与载荷的最终值有关。（ ） 6、单元体上最大切应力作用面上必无正应力。( ) 7、平行移轴公式表示图形对任意两个相互平行轴的惯性矩和惯性积之间的关系。（ ） 8、动载荷作用下，构件内的动应力与材料的弹性模量有关。( ) 9、构件由突加载荷所引起的应力，是由相应的静载荷所引起应力的两倍。( ) 10、包围一个点一定有一个单元体，该单元体各个面上只有正应力而无切应力。( ) 二、选择题（每个2分，本题满分16分） 1．应用拉压正应力公式A F N =σ的条件是（ ）。 A 、应力小于比例极限； B 、外力的合力沿杆轴线； C 、应力小于弹性极限； D 、应力小于屈服极限。 2．梁拟用图示两种方式搁置，则两种情况下的最大弯曲正应力之比 )(m ax )(m ax b a σσ 为 （ ）。 A 、1/4； B 、1/16； C 、1/64； D 3、关于弹性体受力后某一方向的应力与应变关系有如下论述：正确的是 。 A B C 、有应力不一定有应变，有应变一定有应力； D 、有应力一定有应变，有应变一定有应力。 4、火车运动时，其轮轴横截面边缘上危险点的应力有四种说法，正确的是 。 A ：脉动循环应力： B ：非对称的循环应力； C ：不变的弯曲应力； D ：对称循环应力 5、如图所示的铸铁制悬臂梁受集中力F 作用，其合理的截面形状应为图（ ） 6、对钢制圆轴作扭转校核时，发现强度和刚度均比规定的要求低了20%，若安全因数不变，改用屈服极限提高了30%的钢材，则圆轴的（ ） A 、 强度、刚度均足够； B 、强度不够，刚度足够； (a) (b) 第32届北京市高中力学竞赛竞赛试题 一、填空题（6小题，每小题8分，共48分） 1、按最近新闻报道，科学家观察到了水分子在月球正面的运动。月球表面有水，稀疏的水会与月球表面的土壤或风化层结合，随着每天时间变化，你是否联想到月球表面空间是否存在稀薄的大气？ 答：_________________________________________________； 理由：________________________________________________________________。 2、两个基本相同的生鸡蛋A 和B ，左手持A 静止，右手持B 以一定速度碰向A ，碰撞的部位相同，用你学的物理规律判断哪一个蛋破碎的可能性大？___________________； 理由是：__________________________________________________________________________。 3、质点沿半径为R 的圆周运动，通过圆弧的长度s =bt - 2 c t 2，则质点的切向加速度与法向加速度相等的时间为_______________。 4、长为l 的轻杆，两端分别固定小球A 和B ，质量分别为m 和2m ，竖直立于光滑水平面上（如图1所示），由静止释放后，A 落到水平面瞬间速度的大小为_____________，方向为______________。 5、如图2所示，质量相同的两物块A和B，用细线连接起来，A位于光滑水平面上，开始时细线水平拉直，细线中点位于小滑轮上，释放B后，问A先碰到滑轮还是B先碰到竖直壁？答：___________________，理由是____________________________________________________。 6、一艘帆船静止于湖面上，此时无风，船尾安装一风扇，风扇向帆吹风，流行的说法认为船不会向前运动，你仔细想想这说法是否正确？答_______________________，理由是：________________________。 二、计算题（共102分） 7、（16分）如图3所示，长2l的线系住两个相同的小钢球，放在光滑的水平地板上，在线中央有水平恒力F作用于线， 问：（1）钢球第一次相碰时，在与F垂直的方向上钢球对地面的速度多大？ （2）经若干次碰撞后，最后两球一直处于接触状态下运动，那么因碰撞而失去的总能量是多少？ 大连理工大学2009年度材料力学竞赛试题 考试日期：2009年9月20日 试卷共6页 一、（10分）图示为一名撑杆跳运动员的空中动作。撑杆横截面直径为40mm ，材料的弹性模量E =131GPa ，当撑杆近似弯成半径为4.5m 的圆弧时，求杆内最大弯曲应力。 题一图 二、（10分）汽车碰撞过程中，座椅危险点的应力状态如图所示。座椅材料的许用应力[]MPa σ。试分析该座椅是否会发生破坏。 = 170 题二图 三、（20分）图示水平横梁承受线分布力作用，最大集度为18kN/m，两端为滚动支柱约束。AB、CD匀为圆截面细长杆，AB为钢杆，弹性模量E钢=200GPa；CD为铝杆，弹性模量E铝=70GPa。规定稳定安全因数n w=1.5，若两杆同时失稳，试求两杆截面直径尺寸。 题三图 四、（20分）如图所示圆轴AB直径d=60mm，长l=2m，A端固定，B端有一直径D=400mm的鼓轮。轮上绕以钢绳，绳的端点C悬挂吊盘。绳长l1=10m，横截面面积A=120mm2，弹性模量E=200GPa。轴的切变模量G=80GPa。重量P=800N的物块自h=200mm处落于吊盘上，求轴内最大切应力和绳内最大正应力。 题四图 五、（20分）图示两端固定的直角折杆截面为圆形，直径d=20mm。a=0.2m，l=1m，F=650N，材料的弹性模量E=200GPa，切变模量G=80GPa。试画出该折杆的内力图。 y 题五图 六、(20分) 放置于室外的卧式压力容器长为l ，外直径为D ，壁厚为t ，在两端简单支承（如图所示）。材料的弹性模量为E ，泊松比为γ，许用应力为[]σ，承受内压p 和自重形成的均布荷载q 作用。当日照强烈时，容器内气体膨胀，内压变大，可能导致容器破坏，试设计一套方案，检测该容器是否安全。请详细说明设计原理并写出必要的公式。 题六图 q 2021年高中力学竞赛决赛试题 （全卷满分150分） 2012年5月20日9:30~11:30 题 号 一 （填空） 二（计算题） 总 分 7 8 9 10 11 分 数 阅卷人 复查人 一、填空题（6小题，每小题8分，共48分） 1. 一跳远运动员在地球表面跳远，起跳时速度为10m/s ，能跳出7.5m 远. 已知月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1/6，如果他在月球表面跳远，起跳速度大小也是10m/s ，他跳远的记录将是 m. 2. 一举重运动员能举起100kg 的重物，他对一根羽毛能施加1000N 的力吗？答： ，理由是 . 3. 嫦娥飞船绕月球做匀速圆周运动，测出其周期为T ，则飞船距月球表面的距离为h ，可否不计地球引力而近似表述为，其中M 是月球的质量，R 是月球半径. 答： ，理由是 . 4. 据北京晚报2012年3月17日和参考消息3月18日报道，奥地利勇士鲍姆加持纳从2.18万米高空的氦气球吊篮中跃下，下落的最高速度到163m/s.下落约3分43秒，距地面2400m 高处打开伞，整个下落到地面的时间持续8分8秒. 试根据报纸报道和你的分析，在图1中比较准确地画出奥地利勇士下落到地面过程的v-t 图线. 5. 下雨天，假设无风，雨滴以速度υ1竖直下落，雨滴在空中的分布是均匀的，单位体积的雨量是ρ. 如图2所示，一个人要 从A 处运动到B 处，他没有带伞，A 、B 的距离为l ，人的运动速度为υ2. 把人简化为长方体模型，头和肩的水平面积为S 1，身体前方正面的竖直面积为S 2. 则人从A 到B 过程中，打到面积S 1上的雨量为 ，打到面积S 2上的雨量为 . 得 分 v/m?s -1 t/s 图1 υ1 υ2 S 1 S 2 第24届市高中力学竞赛预赛试卷 （四中杯） （全卷满分150分） 2011年5月8日 上午9:30—11:30 一、选择题（共44分，每小题4分）下列每小题均有四个备选答案，至少有 一个答案是正确的，请把所选答案前的字母填在下面的答案表．每小题全选对 的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的均得0分． 1．某同学竖直向上抛出一个质量为m 的小球，经过时间t ，小球落回抛出点．若不计空气阻力，重力加速度为g ，则该同学在抛出小球时，对小球做的功为 A ． 2221t mg B ．2241t mg C ．2261t mg D ．228 1 t mg 2．质量为m 的小物体在竖直向上的恒力F 作用下匀加速上升高度为h ，运动中受到的阻力f 大小不变．对此加速过程的始末状态 A. 物体的动能的增加量为Fh -mgh -fh B. 物体的重力势能的增加量为mgh C. 物体的机械能的增加量为Fh D. 物体的机械能的增加量为Fh -fh 3．汽车由静止开始沿直线运动，第1秒、第2秒、第3秒的位移分别为2m 、4m 、6m ，则在这3秒，汽车的运动情况是 A ．汽车做匀加速直线运动 B ．汽车做变加速直线运动 C ．平均速度为2m/s D ．平均速度为4m/s 4．如图1所示，物块A 放在斜面体的斜面上，和斜面体一起向右做加速运动．若物块与斜面体保持相对静止，物块A 受到斜面对它的支持力和摩擦力的合力的方向可能是 A. 向右斜上方 B. 水平向右 C. 向右斜下方 D. 上述三种方向都不可能 5．如图2所示，绕过光滑钉子O 的细绳，两端分别拴有A 、B 两个小球，A 球的质量是B 球的2倍．现将两球从距地面高度为h 处由静止释放．若细绳足够长，细绳的质量、空气的阻力均不计．则B 球上升到距地面的最大高度为 A ．h B ．h 3 7 C ．h 38 D ．h 3 10 6．一物体由静止开始沿光滑斜面下滑，下滑到底端前物体的动能E k 随下滑位移s 变化 的关系是图3中的 7．如图4所示，小球和光滑斜面接触，悬线处于竖直方向．如果突然将悬线剪断，则剪断悬线前后，水平地面对斜面体的支持力和摩擦力的变化情况是 A. 支持力变大，摩擦力不变 B. 支持力变小，摩擦力变大 C. 支持力变大，摩擦力也变大 D. 支持力变小，摩擦力可能变小 8．物体自由下落，以地面为重力势能的零势能面，图5的四个图中，哪个图正确表示了物体的重力势能E p 与速度υ的关系 图 2 图1 D ． 3 图4 D ． 5 第29届北京市高中力学竞赛预赛试题 一、选择题 1．如图1所示，一斜劈静止于粗糙水平地面上，斜劈倾角为θ，质量为m 的物块在水平力F 作用下沿斜面向上匀速运动。由此可以判断地面对斜劈的摩擦力 A ．大小为F ，方向向左； B ．大小为F ,方向向右； C ．摩擦力大于F ，方向向左； D ．摩擦力大于F ，方向向右. 2．质点运动的图如图2所示，由图可知 A ．0-t 1段做加速运动； B ．t 1-t 2段做加速运动；. C ．t 3后做匀速运动； D ．t 1时刻速度为0. 3．竖直上抛一个小球，设小球运动过程中所受空气阻力大小恒定，则小球的速度随时间变化的图线可能是图3中的 4．轻质弹簧上端固定在天花板上，用手托住一个挂在弹簧下端的物体，此时弹簧既不伸长也不缩短。如果托住物体的手缓慢下移，直到移去手后物体保持静止。在此过程中 A ．物体的重力势能的减小量大于弹簧的弹性势能的增加量； B ．物体的重力势能的减小量等于弹簧的弹性势能的增加量； C ．物体的重力势能的减小量小于弹簧的弹性势能的增加量； D ．物体和弹簧组成的系统机械能守恒 5．质点做匀速圆周运动，所受向心力F 与半径R 的关系图线如图4所示，关于 a 、 b 、 c 、 d 四条图线可能正确的是 A ．a 表示速度一定时，F 与R 的关系； B ．b 表示角速度一定时，F 与R 的关系； C ．c 表示角速度一定时，F 与R 的关系； D ．d 表示速度一定时，F 与R 的关系. 6．登月舱在接近月球时减速下降，当距离月球表面5.0m 时，关闭发动机，此时下降的速度为0.2m/s ，则登月舱落到月球表面时的速度大小约为（月球表面处的引力加速度为1.6m/s 2） A ．2.0m/s B ．3.0m/s C ．4.0m/s D ．5.0m/s 7．从高处水平抛出一个小球，初速度为v 0，小球落地时速度为v ，不计空气阻力，则小球在空中飞行的时间为 A ．v -v 0g B ．v 2-v 022g C ．v 2-v 02 g D ．v 2-v 022g 1、图示刚性梁AB 由杆1和杆2支承，已知两杆的材料相同，长度不等，横截面积分别为A 1和A 2，若载荷P 使刚梁平行下移，则其横截面面积（）。 A 、A 1〈A 2B 、A 1 〉A 2 C 、A 1=A 2D 、A 1、A 2为任意 2、建立圆周的扭转应力公式τρ =M ρρ/I ρ时需考虑下列因素中的哪几个？答：（ ） （1） 扭矩M T 与剪应力τ ρ 的关系M T =∫A τρ ρdA （2） 变形的几何关系（即变形协调条件） （3） 剪切虎克定律 （4） 极惯性矩的关系式I T =∫A ρ2dA A 、（1） B 、（1）（2） C 、（1）（2）（3） D 、全部 3、二向应力状态如图所示，其最大主应力σ1=（） A 、σ B 、2σ C 、3σ D 、4σ 4、高度等于宽度两倍(h=2b)的矩形截面梁，承受垂直方向的载荷，若仅将竖放截面改为平放截面，其它条件都不变，则梁的强度 A 、提高到原来的2倍 B 、提高到原来的4倍 C 、降低到原来的1/2倍 D 、降低到原来的1/4倍 5. 已知图示二梁的抗弯截面刚度EI 相同，若二者自由端的挠度相等，则P 1/P 2=（） A 、2 B 、4C 、8 D 、16 6、下列结论中正确的是 （ ） A 、材料力学主要研究各种材料的力学问题 B 、材料力学主要研究各种材料的力学性质 C 、材料力学主要研究杆件受力后变形与破坏的规律 D 、材料力学主要研究各种材料中力与材料的关系 7、有两根圆轴，一根为实心轴，直径为D 1，另一根为空心轴，内外径比为d 2/D 2=0.8。若两轴的长度、材料、轴内扭矩和产生的扭转角均相同，则它们的重量之比W 2/W 1为（ ） A 、0.74 B 、0.62 C 、0.55 D 、0.47 8、材料的失效模式 B 。 A 只与材料本身有关，而与应力状态无关； B 与材料本身、应力状态均有关； C 只与应力状态有关，而与材料本身无关； 题一、3图 题一、5图 题一、 4 题一、1 第30届北京市高中力学竞赛决赛试题 一、填空题 1．观察火箭的发射，火箭单位时间内喷出质量为ρ的燃料，喷出燃料相对于火箭的速度为u ，ρ、u 不变。随着火箭上升的速度不断变大，火箭所受推力的大小变化情况是， 理由是。 2．男子花样滑冰中的一个高难动作是：跳起，空中旋转4周落下。解说员说，这需要滑行速度足够大，使运动员惯性大才能完成转4周。你对这说法的评论是 。 3．以初速度v 0竖直上抛一物体，物体所受空气阻力与速度成正比。试画出物体从抛出到落回原地过程中的速度——时间图线。（要求体现上升下降两段运动特点即可） 4．细线绕在半径为R 的定滑轮上，线的一端吊一物体，物体释放后下降的距离满足的规律是h =12 at 2, a 为加速度，t 时刻滑轮边缘一点加速度的大小是。 5．小球A 沿光滑水平面自西向东运动，与一同样质量的静止小球B 发生完全弹性碰撞，后A 球运动方向为东偏北θ1角，B 球运动方向为东偏南θ2角，θ1与θ2的关系为。解题方程为。 6．倾角为θ，高为h 的斜面顶端放置一小细钢环，钢环释放后沿斜面无滑滚下，钢环与水平地面的碰撞是完全弹性的，钢环弹起的高度为，解题方程为。 二、计算题 7．如图1所示，滑轮上绕一不可伸长的绳，绳上悬一轻质弹簧，弹性系数为k ， 弹簧另一端挂一质量为m 的物体.当滑轮以匀角速度转动时，物体以匀速v 0下降.若将 滑轮突然停住，试求弹簧的最大伸长及最大拉力是多少？ 8．质量为m 0的卡车上载一质量为m 的木箱，以速度v 沿平直路面行驶，因故 突然刹车，车轮立即停止转动，卡车滑行一定距离后静止，木箱在卡车上相对于卡 车滑行了 l 距离，卡车滑行的距离为L 。己知木箱与卡车间的滑动摩擦系数为μ1，卡 车轮和地面的每 动摩擦系数为μ2。 （1）如果L 和l 已知，试分别以木箱、卡车和地面为参考系讨 论木箱和卡车间 的摩擦力f 、f ′，所做的功及其做功之和，试说明摩擦力做功的特点。 （2）求L 和l 。 9．物理科学是实验科学，通过观察、归纳，然后猜想演绎最后实验验证。开普勒观察归纳总结出开普勒三 定律，请你由此出发将地球绕太阳运动简化为圆周运动，用牛顿定律猜测推理出万有引力大小正比于1R 2 。（R 是太阳中心到地球中心的距离）2012材料力学竞赛试题-答案
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