西安石油大学理论力学期末试题及答案.

西安石油大学理论力学期末试及答案. 2008-2009 学年第 一 学期(卷) A 课程名称 理论力学 考试性质 试卷类型 使用班级 材料成型及控制工程 考试方法 人 数 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 成 绩 成 绩 一、作图题(10分) 如下图所示，不计折杆AB和直杆CD的质量，A、B、C处均为铰链连接。试分别画出图中折杆AB和直杆CD的受力图。 A , F P B D C 二、填空题(30分，每空2分) 1.如下图所示，边长为a=1m的正方体，受三个集中力的作用。则将该力系向装订线以内不准作任何标记 O点简化可得到: , 主矢为F,R ( ， ， )N; , 主矩为M,O ( ， ， )N.m 。 班级 学号 姓名 命题教师 教研室(系)主任审核(签字) „„„„„„„„„„„„„„„„装„„„„„„„„„„„„„订„„„„„„„„„„„„线„„„„„„„„„„„„„„„ 第 1 页 共 5 页 2.如下图所示的平面机构，由摇杆、，“T字形”刚架ABCD，连OAOB12 杆DE和竖直滑块E组成，OO水平，刚架的CD段垂直AB段，且AB=OO，1212 ,已知，DE= ，杆以匀角速度绕轴逆时针定轴转动，AO,BO,lOAO4l1211 。 连杆DE的质量均匀分布且大小为M 根据刚体五种运动形式的定义，则“T字形”刚架ABCD的运动形式为 ，连杆DE的运动形式为 。 在图示位置瞬时，若OA杆竖直，连杆DE与刚架CD段的夹角为1 o，则在该瞬时:A点的速度大小为 ，A点的加速度大，CDE,60 小为 ，D点的速度大小为 ，连杆DE的速度瞬心到连杆DE的质心即其中点的距离为 ，连杆DE的角速度大小 为 ，连杆DE的动量大小为 ，连杆DE的动能大小为 。 O O 12, B A E C 装订线以内不准作任何标记 D 三、计算题(20分) 如左下图所示，刚架结构由直杆AC和折杆BC组成，A处为固定端，B处为辊轴支座，C处为中间铰。所受荷载如图所示。已知F=40 kN，M= 20kN?m，q=10kN/m，a=4m 。试求A处和B处约束力。 班级 学号 姓名 第 2 页 共 5 页 „„„„„„„„„„„„„„„„装„„„„„„„„„„„订„„„„„„„„„„„„线„„„„„„„„„„„„„„„ B , 1 o 1A o 2 四、计算题(20分) 机构如右上图所示，OOOA,200mm和在一条竖直线上，长度的曲柄121OAOA,,2rad/s的一端A与套筒A用铰链连接，当曲柄以匀角速度绕固定111OOBOBO轴转动时，套筒A在摇杆上滑动并带动摇杆绕固定轴摆动。在图12220，OOB,30OA示瞬时，曲柄为水平位置， 。 试求此瞬时: 121 装订线以内不准作任何标记 OB,OB,(1)摇杆的角速度;(2)摇杆的角加速度 2222 五、计算题(20分) 0如下图所示，滚子A沿倾角为θ=的固定斜面作纯滚动。滚子A通过一30 根跨过定滑轮B的绳子与物块C相连。滚子A与定滑轮B都为均质圆盘，半径 rm相等均为，滚子A、定滑轮B和物块C的质量相等均为，绳子的质量忽略不计。系统由静止开始运动，试求: (1)物块C的加速度; (2)绳子对滚子A的张力和固定斜面对滚子A的摩擦力。 B 班级 学号 姓名 第 3 页 共 5 页 A „„„„„„„„„„„„„„„„装„„„„„„„„„„„订„„„„„„„„„„„„线„„„„„„„„„„„„„„„ C , 本科课程考试参考答案与评分标准 2008-2009 学年第 一 学期 课程名称:理论力学 考试性质: 试卷类型:A 考试班级:材料成型及控制工程 考试方法: 命题教师: 一、作图题(10分) ,,F F RA P ,A ,F RB C D , FRCB , F RB (5分) (5分) 二、填空题(30分，每空2分) 1( ,1，2，,3 ; ,4，2，2 2( 平移或平动， 平面运动 。 2,222， ， ，， ， ， M,l 。 ,l,l,l2lM,l23 三、计算题(20分) 装订线以内不准作任何标记 解:(1)取折杆BC为研究对象，画出受力图(4分) 列平衡方程组中的一个方程得: aaF,35kN(,);解得:。(4分) M,Fa，M,F，,qa，,0,RBCRB22 (2)取整体为研究对象，画出受力图(4分) 列出平衡方程组: F,q，2a,0 F,Ax,x F，F,F,0 F,AyRB,y aM,M，Fa，M,F，,q2a，a,0 ,AARB2 F,M,240kN,m80kN(,)解得: (逆时F,5kN(,)AxAAy 针)。 (8分) 班级 学号 姓名 第 4 页 共 5 页 „„„„„„„„„„„„„„„„装„„„„„„„„„„„订„„„„„„„„„„„„线„„„„„„„„„„„„„„„ 四、计算题(20分) 解: 选套筒A为动点，动系与摇杆OB相固连。 2 v,v,v，v(1)求角速度:由动点的速度合成定理作速度平行四边aAer 形，因此有: 11,,v,vcos30,0.23m/s，， v,vsin30,v,,，OA,0.2m/srAeaA1122 v0.2e,,,,0.5(rad/s)摇杆OB的角速度(逆时针)。 (10分) 22OA0.42 a Cva av re a avA r A n, aa ee(2)求角加速度 n,a,a,a，a，a，a再由作矢量图 aBeerC 0,,0acos30,a,aa,a,acos30投影有，即， ACeeCA 222a,,OA,0.8m/s其中:， a,2v,,0.23m/sA11Cr2 ,2OB因此 ，所以，摇杆的角加速度为 a,,0.23m/s2e ,a2e(逆时针)。 (10分) ,,,,3/2(rad/s)2OA2 五、计算题(20分) (1)以系统为研究对象，设当物块C下降h时，其速度为v 。采用动能定 3装订线以内不准作任何标记 (e)2(e)W,mgh(1,sin,)T,T,WT,mv理:，其中:，T,0，，即:,,12112,1222 3112mv,mgh。对上式求一次导数，得a,g。 (10分) 622 (2)以滚子A为研究对象，设绳子对滚子A的拉力为T，固定台面对滚子 aA的摩擦力为F，方向平行斜面向下。物块C下降的加速度为 ，由运动学关 aa,a系得滚子A质心的和角加速度为,，由平面运动微分方程得:,Cr 112T,F,mgsin,,ma,ma ;Fr,mr,,mra C22 13联立解得:; F,mgT,mg124 班级 学号 姓名 第 5 页 共 5 页 „„„„„„„„„„„„„„„„装„„„„„„„„„„„订„„„„„„„„„„„„线„„„„„„„„„„„„„„„