第十届周培源力学竞赛试题
第十届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题参考答案
度 v0 作匀速运动，此时若 v0 > v1 min，则
√
smin = 4
2b [1 − sin(45◦ + θ)] 3(sin θ + f cos θ)
若 v0 < v1 min，s 不管取何值，均无法满足要求.
当 θ > arctan fs，货箱与传送带同速后还将继
续向下作加速运动，此时若 v0 v1 min，smin 的表达
堆放多少块金属板？
第十届全国周培源大学生力学竞赛（个人赛） 试题参考答案
出题学校：山东科技大学
第 1 题 (30 分)
(1) 不会翻倒.
(2) 货箱与刚支承碰撞前至少具有如下速度
v1 min
=
2 3
√ 6 2gb [1 − sin(45◦ + θ)]
当 θ arctan fs，货箱与传送带同速后，将以速
林清华 天津大学
陈 桥 南京航空航天大学 郭宏达 哈尔滨工业大学 杨唯超 北京航空航天大学 冯 瑞 北京航空航天大学
二等奖获得者
王祥宇 天津大学
武 迪 清华大学
汤学璁 北京航空航天大学 崔 达 国防科大
王再兴 浙江大学
谢金哲 武汉大学
张旭波 武汉大学
欧吉辉 天津大学
厉晓侠 南京理工大学
胡云皓 南京航空航天大学 陈思诺 南京航空航天大学 孙伟召 华中科技大学
张佳鑫 西南交大峨眉校区 柳超然 中南大学
赵志晔 中国科学技术大学 卓荣枢 武汉理工大学
吴 稳 同济大学
黄 彪 同济大学
王 聪 同济大学
张昱哲 南京理工大学
邢 占 南京航空航天大学 张 宇 华中科技大学
吴 迪 华中科技大学
周培源力学竞赛试题(第六届—第十届)
A Pi
O
θ
B H E C D
S
二、骄傲自满的大力士（35 分）
有位大力士总是自命不凡，他夫人决定找机会教训他一下。正好附近足球场的 球门坏了一半，剩下的半边球门如图：立柱 OA 垂直固定于水平地面上，沿 x 轴方 向，高为 H = 2.4m ，横梁 AB 平行于地面，沿 z 轴负方向，长为 L = H 。立柱和 横梁均为实心圆柱，直径均为 D = 0.06m 。夫人经过计算后想出了主意：和丈夫 比赛，看谁能把球门拉倒。比赛规则是：通过系在横梁 B 端中点的绳索，只能用 静力拉球门；绳索上有且只有 B 点系在与地面固定的物体上。绳索的重量不计， 长度不限。球门不计自重，采用第三强度理论，材料的屈服应力 σ s = 57MPa 。 大力士认为自己肯定不会输，因为他知道两人鞋底与地面摩擦系数都是
r )的无弹性台阶后， 能不 2
3.演员又用细铁棍推动题 2 中匀质圆环在水平地面上匀速纯滚动，假设圆环
保持在铅垂平面内滚动，如图所示。又知铁棍与圆环之间的静摩擦因数为 ft ， 圆环与地面间的滚动摩阻系数为 δ 。试求为使铁棍的推力（铁棍对圆环的作用 力）最小，圆环上与铁棍的接触点的位置。
三、趣味单杠 (30 分 )
一半球形高脚玻璃杯， 半径 r =5cm， 其质量 m1=0.3 kg， 杯底座半径 R =5 cm， 厚度不计，杯脚高度 h =10 cm。如果有一个质量 m2 = 0.1 kg 的光滑小球自杯子的 边缘由静止释放后沿杯的内侧滑下，小球的半径忽略不计。已知杯子底座与水平 （1）高脚玻璃杯会不会 面之间的静摩擦因数 fs = 0.5。试分析小球在运动过程中： 滑动； （2）高脚玻璃杯会不会侧倾（即一侧翘起） 。
EI 。两均质水晶圆球的半径均为 r ，重量均为 P = ql 。
周培源力学竞赛模拟题3
力学竞赛模拟题一、分析计算题：如何逃离大坑（30分）有一圆锥台形的大坑（图8－1），见图8－2，底面直径为8m ，深10m ，坑壁倾角600。
现假设有两人落入坑中。
（1） 若人与坑壁的摩擦因数为 1.0，请问两人是否可以沿坑壁爬上地面，为什么？（需作必要的计算）。
（2）如给他们两张梯子（图8－3）、两个销钉（图8－4）、两块板（图8－5）和一根带有弯钩的伸缩杆（图8－6，长约4～6m ）。
梯子两端都有圆柱形孔（孔径略大于销钉的直径）。
假设它们的质量都不计，梯子、板、坑壁之间的摩擦也不计，人与梯子、板之间有摩擦，摩擦因数为0.8。
问两人利用这些工具是否可以离开坑到达地面？要说明过程及符合哪些力学原理。
（给出2种或2种以上方法本小题才能得满分）（3）两人是否可以不借助于任何工具，各自离开坑到达地面。
要说明方法和作必要的计算。
给出一种可行方法即可。
（本题人的几何尺寸不考虑）（命题人：河海大学陆晓敏，采用时请说明）解：（1）无法爬上去，因为：0045tan tan 60tan =>m ϕ图8－4图8－3图8－5图 8－2图 8－1图8－6（2）方法一：把梯子一头顶住坑角（一人压住），另一头靠在坑壁。
一人沿梯子先爬上去，然后拉住梯子，让另一人爬上去。
方法二：首先用销钉、梯子、拉杆安装成人字梯，调整拉杆的长度使梯子某一横杆与地面高度一致，把人字梯放在底面中间，然后两人各扛一块板，从人字梯两边同时上爬，以保证梯子不动（质心守恒），爬到上部后，把板搁在梯子和坑边的地面上（板要保持水平，不然，由于没有摩擦而不能平衡），最后两人同时登上板，沿板向相反方向走向坑边（两人要注意协调质心位置，使梯子不滑动，越慢越容易做到）。
（3）可以。
人只要通过跑步，绕坑壁转圈，当达到一定的速度后，人就可以沿坑壁逐渐上移，直至到达地面。
到达地面时所需的最小速度为：R m mg 2015tan ω= s ra d /5176.0=ω s m R v /06.5==ω （命题人：河海大学陆晓敏，采用时请说明）二、分析计算题（30分）边长4米的正方形房间，初始时刻四角各有一只臭虫。
全国周培源大学生力学竞赛模拟试题-徐州工程学院
周培源全国大学生力学竞赛模拟题（徐州工程学院）一 某杂技团作飞车走壁表演，设车由A 点开始沿路径AEDBCE 运动，路径的DBC 段为一圆的缺口，而α==<<BOD BOC ，不计摩擦。
（25分）（1）小车在DBC 段运动时与力学中的哪些知识相关？ （2）问高度h 应为多少才能使小车越过缺口循上述路径运动？ （3）又如欲使h 值为最小，则α角应为若干？题一图二 长为l 的钢尺，用两手食指在两端水平托起，当两手食指慢慢平行靠近时，钢尺首先只在一只手上滑动，当滑动一定长度后，又换为只在另一只手上滑动。
（35分）（1）用力学知识简要解释这一现象。
（2）钢尺沿长度方向自重的荷载集度为q ，钢尺与手之间的静摩擦因数为s f ，动摩擦因数为f ，求钢尺在首先滑动的手上能滑动的最大距离d 。
（3）钢尺的材料弹性模量为E ，横截面对中性轴的惯性矩为z I ，求当钢尺在首先滑动的手上滑动最大距离d 时，钢尺两端的转角。
三 人们常可见到这样的杂技表演：一人躺在地上，身上压着一块石板，另一人挥铁锤击石板，石板破了而其底下的人却安然无恙。
（25分）(1)请指出这一表演中所包含的力学概念（或力学问题）。
(2)如果铁锤的质量为1m ，击石头时的速度为1v ，石头的质量为2m ，两者间的恢复因数为k ，碰撞的能量损失为多少？(3)如果铁锤与石板的恢复系数.k=0.5,铁锤1m =5kg ， 2m ＝75kg ，被表演者吸收转变为身体的变形能的能量为多少？四 一条长为2m 的黄铜管，外径D ＝150mm ，壁厚δ＝5mm ，两端封闭，用直径d ＝2.5mm 的钢丝绕在上面，如图1所示（已知钢的弹性模量s E ＝200GPa ，泊松比s μ＝0.25，黄铜的弹性模量c E ＝200GPa ，泊松比c μ＝0.34）。
（35分）题四 图1（1）计算该钢丝中产生的最大应力如下：MPa 7.32785.21505.210200223maxmax max max =+⨯⨯=+=+====d D Ed d D dEEy I y EI I My z z z ρρσ如果钢丝的屈服极限为235Mpa ，上述算式是否正确，为什么？（2）如果在力F ＝400N 作用下用钢丝将管紧密地缠绕一层，计算该钢丝中产生的最大应力，求铜管的应力。
周培源力学竞赛练习题(0331)
A端固定、D端由一有摩擦力的滑辊支承 的刚架，在C处受一水平力作用，如图所示， 已知刚架的抗弯刚度为EI，刚架各杆边长为a， 摩擦系数f=1/3，求：(1)刚架的弯矩图；（2） 点C的位移。
如图受力圆轴，已知固定端横截面上最大 弯曲正应力为40MPa，最大扭转剪应力为 30MPa，因剪力引起的最大剪应力为6KPa. 试用单元体画出在A、B、C、D各点处的应 力状态。
图示结构各杆的抗拉压 刚度均为EA，杆BG、DG、 GE、CE长度均为l，在E处 作用力P，求各杆的轴力 Ni(i =1,2,3,4)。
图示n根相距均为d的平行杆（n>2）， 各杆长度为li，横截面面积为Ai，弹性模量为 Ei，杆两端均为铰支，在刚性杆上加载F后， 设刚性杆平行下移一距离，求第i杆中的内力 FNi及x的值。
周培源力学竞赛试题
南京理工大学2001年理论力学试题
一、杆AB、CD由铰链C联结，并由铰链A、D固定如图示。在AB杆上作用一力偶从不计杆重，试求支座D处的重直方向反力。（1分）
二、限定在水平槽道里的直角杆ABC以匀速u向右运动，推动曲柄OD绕水平轮O转动。直角杆的一边CB的延长线通过O轴。在图示位置的瞬时，曲柄端点D位于A B边的中点。
南京航空航天大学2001年理论力学试题
一、概念题
1．（4分）一刚体上只受有两力FA和FB作用，且满足FA+FB=0，则此刚体处于状态；若刚体上某平面内只受有两力偶M1和M2作用，且M1+M2=0，则此刚体处于状态。
2．（3分）图示桁架结构，在结构中内力为零的杆件为。
题2图题3图
3．（6分）图示一空间力P沿 连线方向作用，则力P对三轴的矩分别为：
2．（18分）图示结构中，位于竖直平面内的等边三角形ABC，边长为l，又杆O1B与O2C的长度也为l。已知：杆O1B以角速度ωo1转动，在图示位置，杆OD与水平面成60º角，且OA=l。求：瞬时杆OD的角速度ωoD及角加速度αoD
3．（17分）一质量为m，半径为r的均质圆轮，自半径为R的半圆弧面顶点无初速度的只滚动不滑动下落。求：
（2分）
6．在图示位置，杆AB具有顺时针的角速度3rad／s，求：（1）B点的速度；（2）轮的角速度。（该题单考生必做，统考生不做，12分）
7．图示鼓轮C质量为50 kg，均质物块B质量为180 kg，B与鼓轮间的摩擦系数为0．45，判断B与鼓轮C之间有无相对滑动，并求B与C之间的相互作用力。
（该题统考生必做，单考生不做，12分）
H0＝，转向
；动能T=。
7．（2分）图示平面机构中，若OA=r，BC=CD=CE=l，∠OAB=90º，∠CDE=30º，则A、D点虚位移间的关系为δrA:δrD。
全国周培源力学竞赛模拟题集
2011年力学竞赛模拟题集1、质量为m 的匀质梁AB 水平放置。
A 端为固定铰支座，B 端接柔绳，质量不计，该段柔绳跨过位置固定的圆柱体与放置在梁上质量为M 的物块连接，物块与梁之间以及柔绳与圆柱体之间的静摩擦因数均为μ，ED 段柔绳与AB 平行，BC 段柔绳与AB 垂直。
AB 梁长为l ，物块尺寸如图1a 所示，高为b ，宽为a 。
（1）试证明CB 段柔绳上的拉力2πμeT T ED CB =。
（2）如果系统保持在图示水平位置平衡，试求物块中心距A 端的最大距离d 。
a) b) 图1 解：（1）分析CD 段柔绳，取微元体进行分析，如图1b 所示 列平衡方程0=∑τF 0)2d cos()d (d )2d cos(=+--θμθT T N T (1) 0=∑n F 0)2d sin()d (d )2d sin(=+-+-θθT T N T (2)由式（1）得N T d d μ-=，由式（2）得θd d T N =所以 θμd d -=TT两边同时积分有 ⎰⎰-=2π0d d θμCD T T积分得2πμe T T ED CB =（2）以物块为研究对象，假设物块处于滑动临界状态Mg N F μμ==此时恰好为翻到临界状态Mg F T ED μ==CB 段柔绳的拉力2π2πμμμMge eT T ED CB ==以AB 梁为研究对象0=∑AM 0)2(2=+⨯-⨯-⨯ad Mg l mg l T CB 解得 MMa m l l Me d 222π--=μμn τT 2d θ2d θ2d θ2d θs d N d F d TT d +2、杂技团表演平衡木杂技，在长为l 的平衡木上站了n 个体重相等的演员，且所有演员之间的间距相等。
试求：该平衡木上最大弯矩的一般表达式？解：将该模型简化为简支梁，如图2所示，梁长为l ，n 个演员之间距离为)1/(+n l ，演员体重均为n F /，则在AB 两端约束反力均为2/F 。
周培源力学竞赛试题与解答
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子箱的师术魔 3 图
。衡平持保置位平水在能仍子箱其及板 BA �后板 BA 开离球圆当�是的讶惊人令更。了开推球圆把就地易轻然竟�球圆下一了推右向 轻轻棒魔用师术魔 。示所 3 图如�衡平持保以可仍统系�置位间中的板 BA 在定固子箱把又 师术魔后然。 ?为角夹线垂与线连的 B 点触接和 O 心圆且�衡平持保以可都球圆和板�上球圆 在置 q 放平水 BA 板性刚把先首师术魔。上面平水的性刚在放� 3M 为量质�球性刚的 R 为径 半是具道个一后最�动转铰 A 的滑光绕可� 2M 为量质�BA 板性刚质均的 L 为长是具道个一 另� 1M 为量质�子箱体方立明透不的 a 为长边是具道个一中其。目节个一演表要师术魔 �分 52�演表的师术魔、三 台舞新的儿特模 2 图
第十二届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题及解答
第十二届全国周培源大学生力学竞赛(个人赛)试题及解答无
【期刊名称】《力学与实践》
【年(卷),期】2019(41)4
【摘要】第一部分基础题部分(共60分)第1题(30分)图示铅垂平面内的系统,T形杆质量为m1,对质心C的转动惯量为J1;圆盘半径为R,质量为m2,对质心O的转动惯量为J2;杆和盘光滑较接于点O,CO=s。
设重力加速度为g、地面和盘间的静摩擦因数为μ0、动摩擦因数为μ,不计滚动摩阻。
【总页数】3页(P505-507)
【作者】无
【作者单位】清华大学
【正文语种】中文
【中图分类】O35-09
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全国大学生周培源力学竞赛模拟试题及答案-江苏大学
题（3） 一、简答题1、在有输送热气管道的工厂里，你可以看到管道不是笔直铺设的。
每隔一段距离，管道就弯成一个门框似的(见图)。
你考虑一下，这种做法有什么力学意义?2、如图所示，木栓阻止着上下两块木板相对沿移，因而在截面力AB 上直接受到剪力作用。
但当P 力逐渐加大时，木栓最后却沿着纹理方向CD 破裂。
你能解释这种现象吗？3、中国古代木结构建筑中，在上梁与柱子(图a)的连接处，往往采用一种独具风格的斗拱结构(示意如图b)。
试从材料力学的观点分析一下这种在世界上特有的结构方式有什么优点。
4、建筑工程中常用的钢筋混凝土结构，在设计上布置钢筋承受拉力、混凝土承受压力，这有什么好处？今有一座钢筋混凝土结构的桥梁，如图所示。
在使用中出现了险情：列车通过时跨中挠度超出了设计要求。
有人说：这好办，只要中间部位再加一个桥墩就行了。
试分析一下这个方案是否可行?为什么?并请你提出一个可行的方案来。
题（1）题（2）题（4）5、有人作过计算，钢制潜艇在安全的极限潜水深度下，它的浮力要减小3％左右。
这是什么缘故?从材料力学的角度来说，在潜艇的设计中，除了强度和稳定性问题外，还有什么重要问题需要考虑？6、如果你开始学习空手道(气功)，有一件事看来是有趣的。
用赤手空拳作一次击断木板的表演，这牵涉到肌肉强度、打击速度、木材强度以及技术的水平和观众的注意、……等等许多问题。
从材料力学的观点，有一个问题似乎是基本的。
应该对单块木板还是对一叠木板(两者总厚相同，见图)作练功表演呢? 当然，所比较的这两种方案中除单块与层叠这点不同之外，其他条件完全相同。
此外，假定观众离你只有3m ，因而不易受骗，所以你在采用某种巧妙的方案时，还要注意不致露出破绽。
二、计算题7、公元前221—205年，古埃及一个君主下令首席工程师Belisatius 设计一艘特大的战舰。
舰长128m ，宽18．3m ，一个桨就要40个人来划。
显然，在当时这只是一种幻想。