理论力学复习题及答案(哈工大版)

一、是非题

1、力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。

（√）

2、在理论力学中只研究力的外效应。（√）

3、两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。（×）

4、作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分条件是：两个力的作用线相同，

大小相等，方向相反。（√）

5、作用于刚体的力可沿其作用线移动而不改变其对刚体的运动效应。（×）

6、三力平衡定理指出：三力汇交于一点，则这三个力必然互相平衡。（×）

7、平面汇交力系平衡时，力多边形各力应首尾相接，但在作图时力的顺序可以不同。

（√）

8、约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束物体的运动方向一致的。（×）

9、在有摩擦的情况下，全约束力与法向约束力之间的夹角称为摩擦角。（×）

10、用解析法求平面汇交力系的平衡问题时，所建立的坐标系x，y轴一定要相互垂直。

（×）

11、一空间任意力系，若各力的作用线均平行于某一固定平面，则其独立的平衡方程最多只有3个。

（×）

12、静摩擦因数等于摩擦角的正切值。（√）

13、一个质点只要运动，就一定受有力的作用，而且运动的方向就是它受力方向。（×）

14、已知质点的质量和作用于质点的力，质点的运动规律就完全确定。（×）

15、质点系中各质点都处于静止时，质点系的动量为零。于是可知如果质点

系的动量为零，则质点系中各质点必都静止。（×）

16、作用在一个物体上有三个力，当这三个力的作用线汇交于一点时，则此力系必然平衡。

（×）

17、力对于一点的矩不因力沿其作用线移动而改变。（√）

18、在自然坐标系中，如果速度υ= 常数，则加速度α= 0。（×）

19、设一质点的质量为m，其速度 与x轴的夹角为α，则其动量在x轴上的投影为mvx =mvcos a。（√）

20、用力的平行四边形法则，将一已知力分解为F1和F2两个分力，要得到唯一解答，必须具备：已知

F1和F2两力的大小；或已知F1和F2两力的方向；或已知F1或F2中任一个力的大小和方向。

( √)

21、某力在一轴上的投影与该力沿该坐标轴的分力其大小相等，故投影就是分力。

( ×)

22、图示结构在计算过程中，根据力线可传性原理，将力P由A点传至B点，其作用效果不变。

(×)

23、 作用在任何物体上的两个力，只要大小相等，方向相反，作用线相同，就一定平衡。( × )。 24、 在有摩擦的情况下，全约束力与法向约束力之间的夹角称为摩擦角。（× ）

25、 加速度dt v d 的大小为dt dv

。 （×）

26、 已知质点的质量和作用于质点的力，质点的运动规律就完全确定。 （× ）

27、 质点系中各质点都处于静止时，质点系的动量为零。于是可知如果质点系的动量为零，则质点系中各

质点必都静止。 （ × ）

28、 两个力合力的大小一定大于它分力的大小。 （× ）

29、 约束力的方向总是与约束所能阻止的被约束的物体的运动方向是一致的。 （ × ）。 30、 两平面力偶的等效条件是：这两个力偶的力偶矩相等。 （ × ） 31、 刚体的运动形式为平动，若刚体上任一点的运动已知，则其它各点的运动随之确定。（ √ ） 二、选择题（每题2分。请将答案的序号填入划线内。） 1、 、空间力偶矩是 4 。

①代数量； ②滑动矢量； ③定位矢量； ④自由矢量。

2、 一重W 的物体置于倾角为α的斜面上，若摩擦系数为f ，且tg α

则物体 1 ；若减轻物体重量，则物体 1 。

①静止不动； ②向下滑动； ③运动与否取决于平衡条件。

3、 直角刚杆A O = 2m ，BO = 3m ，已知某瞬时A 点的速度 U A= 6m/s ；而B 点的加速度与BO 成α= 60°

角。则该瞬时刚杆的角度速度ω 1 = rad/s ，角加速度α= 4 rad/s2。

①3； ②3； ③53； ④93。

4、 一动点作平面曲线运动，若其速率不变，则其速度矢量与加速度矢量 b 。 A ：平行； B ：

垂直； C ：夹角随时间变化； D ：不能确定 5、 质点系动量守恒的条件是（ b ）。

A ：作用于质点系的内力主矢恒等于零；

B ：作用于质点系的外力主矢恒等于零；

C ：作用于质点系的约束反力主矢恒等于零；

D ：作用于质点系的主动力主矢恒等于零；

6、若作用在A点的两个大小不等的力F1和F2，沿同一直线但方向相

反。则其合力可以表示为③。

①F1－F2；②F2－F1；③F1＋F2；

7、作用在一个刚体上的两个力A、B，满足A=－B的条件，则该二力可能是②

。

①作用力和反作用力或一对平衡的力；②一对平衡的力或一个力偶。

③一对平衡的力或一个力和一个力偶；④作用力和反作用力或一个力偶。

8、三力平衡定理是①。

①共面不平行的三个力互相平衡必汇交于一点；

②共面三力若平衡，必汇交于一点；

③三力汇交于一点，则这三个力必互相平衡。

9、已知1、2、3、4为作用于刚体上的平面共点力系，其

力矢关系如图所示为平行四边形，由此

④。

①力系可合成为一个力偶；

②力系可合成为一个力；

③力系简化为一个力和一个力偶；

④力系的合力为零，力系平衡。

10、在下述原理、法则、定理中，只适用于刚体的有①③④。

①二力平衡原理；②力的平行四边形法则；

③加减平衡力系原理；④力的可传性原理；

⑤作用与反作用定理。

11、正立方体的顶角上作用着六个大小相等的力，此力系向任一点简化的结果是①。

①主矢等于零，主矩不等于零；

②主矢不等于零，主矩也不等于零；

③主矢不等于零，主矩等于零；

④主矢等于零，主矩也等于零。

12、图示四个力四边形中，表示力矢R是F1、F2和F3的合力图形是(BD )

13、图示力F1、F2、F3和F4分别在坐标轴X上的投影的计算式为( A )

A.X1=-F1cosα1

B.X2=-F2cosα2

C.X3=-F3cosα3

D.X4=-F4cosα4

14、固定铰支座约束反力( C ) A.可以

用任意两个相互垂直的通过铰心的力表示 B.可以用任意一个大小和方向未知的通过铰心的力表示

C.其反力的方向在标定时可以任意假设

D.其反

力的方向在标定时不可以任意假设

15、力对物体作用效果，可使物体( D )

A.产生运动

B.产生内力

C.产生变形

D.运动状态发生改变和产生变

16、作用在刚体上的二力平衡条件是( B )

A.大小相等、方向相反、作用线相同、作用在两个相互作用物体上

B.大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上

C.大小相等、方向相同、作用线相同、作用在同一刚体上

D.大小相等、方向相反、作用点相同

17、平面力系向点1简化时，主矢FR＝0，主矩M1≠0，如将该力系向另一点2简化，则（B ）。

A：FR≠0，M2≠0；B：FR＝0，M2≠M1；C：FR＝0，M2＝M1；D：FR≠0，M2＝M1。

18、光滑面对物体的约束反力，作用在接触点处，其方向沿接触面的公法线( a )

A.指向受力物体，为压力

B.指向受力物体，为拉力

C.背离受力物体，为拉力

D.背离受力物体，为压力

19、图示三铰拱架中，若将作用于构件AC上的力偶M平移至构件BC上，则A、B、C三处的约束反力

( D )

A.只有C处的不改变

B.只有C处的改变

C.都不变

D.都改变

20、牵连运动是指( a )

A.动系相对于静系的运动

B.牵连点相对于动系的运动

C.静系相对于动系的运动

D.牵连点相对于静系的运动

21、汽车以匀速率v在不平的道路上行驶，如图所示。当通过A、B、C三个位置时，汽车对路面的压力

分别为FA、FB、FC，则( b )

A.FA=FB=FC

B.FA>FB>FC

C.FA

D.FA=FB>FC 22、 一物重P ，用细绳BA 、CA 悬挂如图所示，且角α=60°。若将BA 绳突然剪断，则该瞬时CA 绳的

张力为( b )

A.0

B.0.5P

C.P

D.2P

23、 构件在外力作用下平衡时，可以利用( b )

A.平衡条件求出所有未知力

B.平衡条件求出某些未知力

C.力系的简化求未知力

D.力系的合成或分解求未知力

24、 图示中四个力F1、F2、F3、F4对B 点之矩是

( a ) A.mB(F1)=0 B.mB(F2)=F2l

C.mB(F3)=F3lcos45°

D.mB(F4)=F4l 25、 物体在一个力系作用下，此时只能( d )不会改变原力系对物体的外效应。 A.加上由二个力组成的力系 B.去掉由二个力组成的力系 C.加上或去掉由二个力组成的力系 D.加上或去掉另一平衡力系 26、 重P 的均质圆柱放在V 型槽里，考虑摩擦柱上作用一力偶，其矩为M 时（如图），圆柱处于极限平衡

状态。此时按触点处的法向反力NA 与NB 的关系为 ② 。 ①NA = NB ； ②NA > NB ； ③NA < NB 。

27、在图示机构中，杆O1 A

//

O2 B ，杆O2 C

//

O3 D ，且O1 A = 20cm ，O2 C = 40cm ，CM = MD = 30cm ，

若杆AO1 以角速度 ω = 3 rad / s 匀速转动，则D 点的速度的大小为 ② cm/s ，M 点的加速度的大小为 ④ cm/s2。

① 60； ②120； ③150； ④360。

28、 曲柄OA 以匀角速度转动，当系统运动到图示位置（OA//O1 B 。AB

|

OA ）时，有A V ① B V ，

A α ②

B α，ωAB ① 0，εAB ② 0。

①等于； ②不等于。

29、图示均质杆OA 质量为m 、长度为l ，则该杆对O 轴转动惯量为（ D ） A ．12m l B ．12m 2l C ．3ml

D ．3m 2l

30、当具有一定速度的物体作用到静止构件上时，物体的速度发生急剧改变，由于惯性，使构件受到很大的作用力，这种现象称为冲击，例如（ d ） A ．电梯上升 B ．压杆受压 C ．齿轮啮合 D ．落锤打桩

三、计算题

1、 水平梁AB 的A 端固定，B 端与直角弯杆BEDC 用铰链相连，定滑轮半径R = 20cm ，CD = DE = 100cm ，AC = BE = 75cm ，不计各构件自重，重物重P=10kN ，求C,A 处的约束力。（20分）

2、图示平面结构，自重不计。B处为铰链联接。已知：P = 100 kN，M = 200 kN·m，L1 = 2m，L2 = 3m。试求支座A的约束反力。

3、一水平简支梁结构，约束和载荷如图所示，求支座A和B的约束反力。

4、已知：图示平面结构，各杆自重不计。M=10kN ?m ，F=20kN ，max q =

8kN/m ，2l m =，A ，B ，D 处为铰

链连接，E 处为固定端。求：Ａ，Ｅ处的约束力。

+ 5、两根铅直杆AB、CD与梁BC铰接，B、C、D均为光滑铰链，A为固定端约束，各梁的长度均为L=2m，

受力情况如图。已知：P=6kN，M=4kN·m，qO=3kN/m,试求固定端A及铰链C的约束反力。

6、求指定杆1、2、3的内力。

7、求图示桁架中1号杆的内力。

8、一组合梁ABC 的支承及载荷如图示。已知F ＝1KN ，M ＝0.5KNm ，求固定端A 的约束反力。（15分）

33

9、一均质杆AB重为400N，长为l，其两端悬挂在两条平行等长的绳上处于水平位置，如图所示。今其中一根绳

子突然被剪断，求另一根绳AE 此时的张力。 解：运动分析

绳子突然被剪断，杆AB 绕A 作定轴转动。 假设角加速度为α，AB 杆的质心为C ，由于A 点的

绝对速度为零，以瞬心A 为基点，因此有：

e C

C a a α =

l

a C α21= 方向如图所示 受力分析：

AB 杆承受重力、绳子拉力、惯性力和惯性力矩 利用动静法，对质心C 建立力矩方程：

由 0

=∑

C

M

有 0

21=?-*

l T M C

即 0

21

1212=-Tl ml α （1）

由

0=∑Y

有

=-+*mg F T C

即 0

21

=-+mg lm T α （2）

联立（1）（2）两式，解得：

l g 23=

α N T 100=

【注】本题利用质心运动定理和绕质心转动的动量矩定理也可求解

10、边长b =100mm 的正方形均质板重400N ，由三根绳拉住，如图所示。求：1、当FG 绳被剪断的瞬时，AD 和BE 两绳的张力；2、当AD 和BE 两绳运动到铅垂位置时，两绳的张力。

11、图中，均质梁BC质量为4m、长4R，均质圆盘质量为2m、半径为R，其上作用转矩M，通过柔绳提升

质量为m的重物A。已知重物上升的加速度为a=0.4g，求固定端B处约束反力。

12、均质杆AB长为L=2.5m，质量为50kg，位于铅直平面内，A端与光滑水平面接触，B端由不计质量的细

绳系于距地面h高的O点，如图所示。当绳处于水平位置时，杆由静止开始下落，试用动静法求解此瞬时A点的约束反力和绳子的拉力。

13、图示机构中，曲柄OC绕O轴转动时，滑块A沿曲柄滑动，从而带动杆AB在铅直导槽K中移动，已知

OC = a ，OK = l ，今在C 作用一与曲柄垂直的力Q ，在点B 沿BA 作用有力P ，试确定机构平衡时P 与Q 的关系。

14、水平矩形板刚性地固结于铅垂支柱GH 的中点E ，已知支柱长2b ，板的AB 边长为6a ，CB 边长8a ，E 点为板之形心。在C 处作用铅垂力FP ，A 处作用力FQ 如图示，FQ 力之延长线经过GH 支柱，且与AE 的夹角为300，板和柱的自重不计。试求G 、H 处的约束反力

F Gx

F Gy Hz

15、不等高曲柄连杆机构中，曲柄r AB =，其上作用一力偶M ，连杆BC 长l ，滑块C 上作用一力F 。各处摩擦不计。试求平衡时M 与F 的关系。

正确解答：

系统具有一个自由度，取广义坐标为θ，曲柄AB 可绕A 轴转动，其虚位移为δθ，B 点的虚位移

δθδr r B =。滑块C 受水平滑道约束，故其虚位移C r δ沿滑道如图14所示。由虚位移原理，0=?∑i i r F δ，

有

=+-C r F M δδθ （1）

连杆BC 可作平面运动，故B 、C 两点的虚位移在BC 连线上投影相等，即

?δψδc o s

c o s C B r r =

其中，由几何关系可知

θ?ψ--=0

90，故有

()

?

δθ?δθcos 90cos 0C r r =--

即 ()δθ

?θ?δcos sin +=r r C （2）

将式（2）代入式（1），得

()0c o s s i n

=+?

+-δθ?θ?δθr F M

因0≠δθ，所以，有