工程力学考试题及答案(推荐7篇)
判断题
(√)
1、合力不一定比分力大。
(√)
2、二个力在同一坐标系上的投影完全相等,则这二个力不一定相等。
(√)
3、约束反力的方向一定与被约束体所限制的运动方向相反。
(√)
4、力平移,力在坐标轴上的投影不变。
(×)
5、力偶在坐标轴上有投影。
(×)
6、力沿作用线移动,力对点之矩不同。
(×)
7、力平行于某轴,力在该轴上投影为零。
(×)
8、合力一定比分力大。
(×)
9、二个力在同一坐标系上的投影完全相等,则这二个力一定相等。
(√)
10、力的作用线通过矩心,力矩为零。
(×)
11、力偶可以用一个合力来平衡。
(√)
12、力沿作用线移动,力对点之矩不变。
(√)
13、力垂直于某轴,力在该轴上投影为零。
(×)
14、约束是限制物体运动的装置。
(√)
15、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。
(√)
16、力矩与力偶矩的单位相同,常用的单位为牛·米,千牛·米等。
(×)
17、只要两个力大小相等、方向相反,该两力就组成一力偶。
(√)
18、力的可传性原理只适用于刚体。
(√)
19、力矩的大小和转向与矩心位置有关,力偶矩的大小和转向与矩心位置无关。
(×)20、可动铰支座的约束反力有两个。
(×)
21、力矩的大小与距心的位置无关。
(×)
22、力偶对物体既产生转动效应,又产生移动效应。
(×)
23、两物体间相互作用的力,总是大小相等、方向相反、沿同一直线,作用在同一物体上。
(×)
24、作用在任何物体上的力沿着作用线移动时,均不改变其作用效应。
(×)
25、平面一般力系简化的结果是主矢和主矩,主矩的计算与简化中心无关。
(√)
26、平面一般力系简化的结果是主矢和主矩,主矢的计算与简化中心无关。
(√)
27、作用在刚体上的力可以沿作用线移动,对刚体的作用效果不变。
(×)
28、力偶在任一轴上投影为零,故写投影平衡方程时不必考虑力偶。
(√)
29、内力是由于外力作用构件内引起的附加力。
(×)30、简支梁在跨中受集中力P作用时,跨中的剪力一定最大。
(√)
31、弯矩使梁段上部受拉下部受压为负。
(√)
32、简支梁在跨中受集中力P作用时,跨中弯矩一定最大。
(√)
33、弯矩图应画在梁受拉一侧。
(×)
34、当杆件受拉而伸长时,轴力背离截面,轴力取负号。
(×)
35、用截面法求内力时,同一截面上的内力,由于所取对象不同,得到的内力大小和正负号也不相同。
(×)
36、梁支座处的弯矩必为零。
(√)
37、纯弯曲与剪切弯曲的区别在于梁内是否有剪力。
(×)
38、二力杆一定是直杆。
(√)
39、梁上加个集中力偶作用,对剪力图的形状无影响。
(×)40、悬臂梁或外伸梁的自由端处,弯矩必为零。
(×)
41、弯矩图上的极值,就是梁内最大的弯矩。
(√)
42、有集中力作用处,剪力图有突变,弯矩图有尖点。
(√)
43、梁上任一截面的弯矩等于该截面任一侧所有外力对形心之矩的代数和。
(√)
44、桁架结构是指各杆两端都是铰相连接的结构。
(√)
45、平面图形的静矩与坐标系有关。
(×)
46、弯矩越大梁的弯曲应力也一定越大。
(√)
47、平面弯曲时,所有的荷载作用在纵向对称面内,且各力的作用线垂直于轴线。
(√)
48、当剪力不为零时,离中性轴越远,弯曲剪应力的绝对值越小。
(×)
49、塑性材料的抗压能力一般大于抗拉能力
(×)50、内力越大应力一定越大。
填空题
1.物体的平衡是指物体相对于地面____静止____或作__匀速直线__运动的状态
2.平面汇交力系平衡的必要与充分条件是:___合力为0__。该力系中各力构成的力多边形__自行封闭__。
3.使材料丧失正常工作能力的应力称为极限应力。工程上一般把___屈服点_作为塑性材料的极限应力;对于脆性材料,则把_抗拉和抗压强度_作为极限应力。
4.工程中遇得到的物体,大部分是非自由体,那些限制或阻碍非自由体运动的物体称为___约束__。
5.由链条、带、钢丝绳等构成的约束称为柔体约束,这种约束的特点:只能承受____拉力____不能承受_压力_,约束力的方向沿_柔体约束拉紧___的方向。
6.力矩是使物体产生__转动___效应的度量,其单位__N●M__,用符号___M___表示,力矩有正负之分,__逆时针___旋转为正。.平面一般力系的平衡方程的基本形式:__∑Fx=0___、__∑Fy=0___、___∑FM(F)=0___。
8.拉压杆的轴向拉伸与压缩变形,其轴力的正号规定是:____轴力指向截面外部为正___。
9.塑性材料在拉伸试验的过程中,其—曲线可分为四个阶段,即:___弹性阶段____、____屈服阶段___、___强化阶段___、___局部变形阶段___。
10.构件在工作过程中要承受剪切的作用,其剪切强度条件_Τmax.=Fs/A≤[Τ]
11.扭转是轴的主要变形形式,轴上的扭矩可以用截面法来求得,扭矩的符号规定为:_四指指向扭矩的转向,若大拇指指向截面外部,则扭矩为正___。
12.力是物体间的相互机械作用,故总是成对出现,这对力方向相反,大小___相等___.13.图示受轴向荷载作用的等截面直杆ABC,EA为常数,杆件的轴向总变形△l为__-2PL/EA____.14.受力后几何形状和尺寸均保持不变的物体称为 刚体。
15.构件抵抗 破坏 的能力称为强度。
16.圆轴扭转时,横截面上各点的切应力与其到圆心的距离成 正比。
17.力对轴之矩在力与轴平行或相交 情况下为零。
18.外力解除后可消失的变形,称为 弹性变形。
19.阶梯杆受力如图所示,设AB和BC段的横截面面积分别为2A和A,弹性模量为E,则杆中最大正应力为5F/2A。
20.外力解除后不能消失的变形,称为 塑性变形。
21.作用力与反作用力的关系是大小相等方向相反,作用在同一直线上。
22.力的三要素是_大小__、_方向_、_作用点__,所以力是矢量。
23.对物体作用效果相同的力系,称为等效力系。
24.如果一个力和一个力系等效,则该力为此力系的合力。
25.物体受到的力可以分为两类,一类是使物体运动或有运动趋势的力,称为主动力,另一类是周围物体限制物体运动的力,称为约束力。
26.如果力集中作用于一点,这种力称为集中力;作用范围不能忽略的力,称为分布力。
27.合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。
28.物体在一个力系作用下处于平衡状态,则称这个力系为平衡力系。
29.当研究单个物体或物体系统的平衡问题时,若未知量的数目少于或等于独立的平衡方程数目,这类问题称为静定问题;若未知量的数目超过了独立的平衡方程数目,这类问题称为超静定问题。
第2题 (25分)
(2) 不会波动, 证明见详细解答.
(3) 可以, 许用荷载最多可提高76.7%.
第3题 (25分)
(3) 长度2L小于200 mm的杆水平放置的平衡是稳定的.长度大于200 mm的杆水平放置的平衡是不稳定的, 处于角度上的平衡是稳定的.)
第4题 (30分)
(2) 可以, 原因见详细解答.
(3) 除了温度补偿片, 至少还应该贴3个应变片.J截面的上顶点处沿轴向贴一个应变片ε (1) , 另外两个应变片ε (2) 和ε (3) 应该贴在J截面水平直径的两端处, 并沿着与轴线成45◦夹角的方向上粘贴.
关键词:结构力学内涵概念外沿概念工程应用
引言
结构力学主要研究工程结构荷载传递的基本规律,重点培养学生结构计算和分析能力,进而培养学生的工程推理和解决问题的能力,是土建类和机械类专业必修的一门专业基础课[1]。目前,不少毕业生存在对结构基本概念不清,工作中解决实际问题能力较差的现状[2]。本文结合结构力学中基本概念,阐述其外沿概念以及在工程应用中的重要性。
1。结构刚度
结构刚度是结构抵抗变形的能力。刚度定义为作用在弹性体上的力F与位移Δ的比值:KS=FΔ。随着结构越来越高,工程用何种方案来提高结构刚度?解决上述实际问题比掌握刚度基本概念更加重要,对学生的能力培养也更为重要。
1.1 结构刚度外沿概念
为某实际工程原方案屈曲约束支撑布置情况,混凝土柱截面为700×700mm,梁截面为400×700mm,屈曲约束支撑弹性刚度为4200kN/mm。原方案并不完全满足提高刚度外沿概念。图2为采用提高刚度外沿概念优化布置结果,与原方案相比,所采用的支撑数量相同。在结构顶部施加1000kN水平荷载,原布置方案顶点变形为2.32mm,优化方案变形为0.91mm,与采用提高刚度外沿概念一致。
由刚度外沿概念可很好指导屈曲约束支撑构件的设计。该思路也适用于支撑构件在高层结构、脚手架等结构应用,同理,该概念也可推广至梁式结构。结构力学外沿概念理解与掌握对学生的工程能力和创新能力培养具有实际意义。
2.单自由度系统
系统的位置由一个变量来唯一确定,则该系统称为单自由度系统(SDOF)。掌握单自由度系统反应特点是理解结构动力响应的核心。
2.1 单自由度系统在简谐荷载作用下的响应
我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)[4]加速度反应谱采用地震影响系数曲线表示,以北京、东京、台北、洛杉矶和波坦察为代表[5],反应谱进行对比见图5。我国规范反应谱存在以下特点: 2s以内结构的地震作用较小,多层结构抗震能力水平处于较低水平;长周期段为直线下降段,3s以上结构地震作用偏大,超高层结构抗震水平有保障。
水平隔震技术原理是通过在下部结构与上部结构之间设置隔震层来改变整体结构的动力特性。隔震系统因水平刚度较小,可延长上部结构的周期至3 s以上(图6),使建筑物因地震而产生的加速度反应可大量减小,而达到保护建筑结构物的目的。结构减震原理也可通过不同阻尼比对应反应谱曲线规律进行理解,随着阻尼比增加,结构响应减小。通过单自由学习,可培养学生从总体出发解决工程技术问题,进而培养学生的创新能力。
3.结论
1)掌握刚度外沿概念可很好指导支撑类构件的设计。
2)单自由度系统简谐荷载作用下的响应规律也可广泛解决实际工程振动问题。
3)通过单自由度系统反应谱分析,可掌握我国建筑抗震现状以及减、隔震基理。
4)结构力学外沿概念掌握对培养学生的工程能力和创新能力具有实际意义。
参考文献:
[1]李廉锟. 结构力学(第5版)[M]. 北京:高等教育出版社,2010.
[2]蒋永生,邱洪兴,陈以一. 土建类专业工程素质和实践能力培养的研究与实践[J] . 高等建筑教育, 2003( 2 ):pp14- 16.
[3]季天健,Adrian Bell. 感知结构概念 [M]. 北京:高等教育出版社,2009.
[4]GB50011-2010建筑抗震设计规范 [S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010.
结构力学二试题及答案
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1.图示拉杆拱中AB杆的轴力为( )
A.-15kN B.-10kN C.0 D.30kN
2.图示刚架,若分布荷载用其合力代替,则支座反力( )
A.都发生变化 B.都不变化 C.仅水平反力变化 D.仅竖向反力变化
3.AB杆件(EI=常数),荷载引起的弯矩图与单位力引起的弯矩图如图所示,图乘的结果应为( ) 2y12lA.??
3EIy12lC.???
3EIy12lB.??
3EI2y12lD.???
3EI
4.图示对称刚架,EI不变,在FP作用下,若EI1减小,则( )
A.MAB增大,右侧受拉 B.MAB减小,右侧受拉 C.MAB增大,左侧受拉
D.MAB减小,左侧受拉
5.图示结构,在FP作用下( )
A.A端左侧受拉,D端右侧受拉 B.A端右侧受拉,D端右侧受拉 C.A端左侧受拉,D端左侧受拉 D.A端右侧受拉,D端左侧受拉
6.图(a)所示刚架,用力法计算时,不能作为力法基本结构的是
7.图示对称刚架,在FP作用下,取半边结构计算,正确的半边结构为( )
8.图(a)静定MC影响线如图(b)所示,正确的答案是( )
A.yB=-1 B.yB=-1m C.yB=1 D.yB=1m
9.图示刚架,单元(1)的等效结点荷载矩阵为( )
T
A.[0 -12kN -8kN·m 0 -12kN 8kN·m]
T
B.[12kN 0 -8kN·m 12kN 0 8kN·m]
T
C.[0 12kN 8kN·m 0 12kN -8kN·m]
T
D.[-12kN 0 8kN·m -12kN 0 -8kN·m]
10.?1、?2、?3分别是图示三个梁的自振频率,它们之间正确的关系是( )
A.?1??2,?2??3 C.?1??2,?2??3
B.?1??2,?3??2 D.?1??2,?2??3
二、填空题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 11.图示结构中,AC杆轴力FN=_________。
12.图示刚架,MBC=_________。(下侧受拉为正)
33
13.图示简支梁,当Fp1=1作用时,1点的挠度为0.01646l/EI,2点的挠度为0.0144l/EI;当Fp2=1作用时1点的.挠度为_________。
14.图示刚架,AB杆A端弯矩值MA=_________。
15.图示刚架,用位移法求解,基本未知量数目最少为_________。 16.图示刚架,EI=常数,则AB杆A端的力矩分配系数?AB=_________。
17.伸臂梁及MC影响线如图所示,在图示固定荷载作用下MC=qA,式中A=_________。 18.图示刚架,单元编号、结点编号和结点位移编号如图所示,则单元③的单元定位向量为_________。
19.图示体系(EI=常数)动力自由度的数目为_________。
20.若图示单自由度体系的初位移为0.01m,初速度为0,则不计阻尼时的自由振动振幅为_________。
三、计算题(本大题共3小题,每小题8分,共24分) 21.用力法计算图示刚架,作出弯矩图。EI=常数。
22.作图示多跨静定梁FRC,FQE,ME的影响线。
23.图示连续梁,已知结点位移,求单元杆端力矩阵,作弯矩图。
四、分析计算题(本大题共3小题,每小题12分,共36分)
24.计算图示静定刚架,作弯矩图、剪力图和轴力图。
25.图示对称刚架,E=常数,列出位移法基本方程,并求出所有系数和自由项。
26.图示刚架上有一重量为35kN的电机,电机开动时离心力水平分量Fp?t??F0sin?t,F0=10kN,电机转速500转/分钟,杆的截面惯性矩I=8800cm,弹性模量E=21GPa,不计杆件质量,不计阻尼。
1. 什么是土的颗粒级配?什么是土的颗粒级配曲线?
土粒的大小及其组成情况,通常以土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配(粒度成分)。根据颗分试验成果绘制的曲线(采用对数坐标表示,横坐标为粒径,纵坐标为小于(或大于)某粒径的土重(累计百分)含量)称为颗粒级配曲线,它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好。
2. 粘土颗粒为什么会带电?
研究表明,片状粘土颗粒的表面,由于下列原因常带有布平衡的负电荷。①离解作用:指粘土矿物颗粒与水作用后离解成更微小的颗粒,离解后的阳离子扩散于水中,阴离子留在颗粒表面;②吸附作用:指溶于水中的微小粘土矿物颗粒把水介质中一些与本身结晶格架中相同或相似的离子选择性地吸附到自己表面;③同晶置换:指矿物晶格中高价的阳离子被低价的离子置换,常为硅片中的Si4+
被Al3+置换,铝片中的Al3+被Mg2+置换,因而产生过剩的未饱和的负电荷。④边缘断裂:理想晶体内部是平衡的,但在颗粒边缘处,产生断裂后,晶体连续性受到破坏,造成电荷不平衡。
3. 土是怎样生成的?有何工程特点?
土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒,经过不同的搬运方式,在各种自然环境中生成的沉积物。与一般建筑材料相比,土具有三个重要特点:散粒性、多相性、自然变异性。
4. 什么是土的结构?其基本类型是什么?简述每种结构土体的特点。
土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系,土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结(粒径0.075~0.005mm)、絮状结构(粒径<0.005mm)。
单粒结构:土的粒径较大,彼此之间无连结力或只有微弱的连结力,土粒呈棱角状、表面粗糙。
蜂窝结构:土的粒径较小、颗粒间的连接力强,吸引力大于其重力,土粒停留在最初的接触位置上不再下沉。
絮状结构:土粒较长时间在水中悬浮,单靠自身中重力不能下沉,而是由胶体颗粒结成棉絮状,以粒团的形式集体下沉。
5. 什么是土的构造?其主要特征是什么?
土的宏观结构,常称之为土的构造。是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。其主要特征是层理性、裂隙性及大孔隙等宏观特征。
6. 试述强、弱结合水对土性的影响。
强结合水影响土的粘滞度、弹性和抗剪强度,弱结合水影响土的可塑性。
7. 试述毛细水的性质和对工程的.影响。在那些土中毛细现象最显著?
毛细水是存在于地下水位以上,受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸湿及冻胀等有重要影响;在干旱地区,地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发,盐分积聚于靠近地表处而形成盐渍土。在粉土和砂土中毛细现象最显著。
8. 土颗粒的矿物质按其成分分为哪两类?
(1)一类是原生矿物:母岩经物理风化而成,如石英、云母、长石;
(2)另一类是次生矿物:母岩经化学风化而成,土中次生矿物主要是粘土矿物,此外还有铝铁氧化物、氢氧化物和可溶盐类等。常见的粘土矿物有蒙脱石、伊里石、高岭石;由于粘土矿物颗粒很细,比表面积很大,所以颗粒表面具有很强的与水作用的能力,因此,土中含粘土矿物愈多,则土的粘性、塑性和胀缩性也愈大。
9. 简述土中粒度成分与矿物成分的关系。
粗颗粒土往往是岩石经物理分化形成的原岩碎屑,是物理化学性质比较稳定的原生矿物颗粒;细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物颗粒和生成过程中有机物质的介入,次生矿物的成分、性质及其与水的作用均很复杂,是细粒土具有塑性特征的主要因素之一,对土的工程性质影响很大。
10. 粘土的活动性为什么有很大差异?
1.根据岩石的变形特性,图示说明岩石的三种类型。弹塑性岩石 弹脆性岩石 高塑性和高孔隙性岩石
弹脆性岩石(花岗岩、石英岩、碧石铁质岩)在压头压入时仅产生弹性变形,至A点最大载荷为Pmax处便突然完成脆性破碎,压头瞬时压入,破碎穴的深度为h [图(a)]。这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积,即h/δ>5。
弹塑性岩石(大理岩、石灰岩、砂岩)在压头压入时首先产生弹性变形,然后塑性变形。至B点载荷达Pmax时才突然发生脆性破碎[图(b)]。这时破碎穴面积也大于压头的端面面积,而h/δ=2.5~5,即小于第一类岩石。高塑性(粘土、盐岩)和高孔隙性岩石(泡沫岩、孔隙石灰岩)区别于前二类,当压头压入时,在压头周围几乎不形成圆锥形破碎穴,也不会在压入作用下产生脆性破碎[图(c)],h/δ=1。
2.什么是岩石破碎的体积破碎?
岩石的变形破碎形式 表面破碎 疲劳破碎 体积破碎
表面破碎:切削具与岩石的接触压力远远小于岩石硬度,切削具不能压入岩石。切削具移动时,将研磨孔底岩石,岩石破碎是由接触摩擦功引起的,研磨的岩石颗粒很小,钻进速度低。这种变形破碎方式称为岩石的表面研磨,这个区称为表面破碎区。
劳破碎:切削具上的轴向载荷增加,但接触压力仍小于岩石硬度,可使岩石晶间联系破坏,岩石结构间缺陷发展,特别是孔底受多次加载产生的疲劳裂隙更加发展,于是众多裂隙交错,仍可产生较粗岩粒的分离,这种变形破碎方式称为疲劳破碎,这个区称为疲劳破碎区。
体积破碎:切削具上的载荷继续增加,接触压力大于或等于岩石硬度,切削具可有效地切入岩石,结果是:切削具在孔底移动时不断克服岩石的结构强度,切下岩屑,这种变形破坏方式称为体积破碎,这个区称为体积破碎区。体积破碎时,会分离出大块岩石,破碎效果好。3.什么是岩石的各向异性?对钻进有哪些影响?
沉积岩在平行于和垂直于层理面方向上的岩石物理力学性质具有明显差异,即各向异性。
岩石在不同方向上表现出不同的强度值称为岩石的各项异性。
岩石的各向异性分为两种:一种是由于微裂缝的存在以及在不同方向上的排列,分布不同而导致的,这种各向异性会随着岩石的应力变化而变化,可称为应力各向异性;另一种是由于岩石颗粒的定向排列引起的,这种岩石的各向异性不会随着岩石的应力变化而改变。对钻进的影响:
影响进效率的:由于在不同的层理结构上表现出不同的强度性质,在钻进这样的岩石层时会加大钻进的工作量,因此岩石的各向异性会影响钻进效率。
影响钻孔偏斜:由于存在岩石的各向异性,使得钻杆在钻进过程中出现受力不平衡的情况,使得钻杆发生一定角度的偏斜甚至弯曲,会影响钻孔的偏斜量。4.影响岩石硬度的因素有哪些?
岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入(侵入)其表面的能力。
(1)岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多,胶结物的硬度越大,岩石的颗粒越细,结构越致密,则岩石的硬度越大。而孔隙度高,密度低,裂隙发育的岩石硬度将会降低。(2)岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小,平行于层理的硬度最大,两者之间 可相差1.05~1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律,并可利用这一现象来实施定向钻进。(3)在各向均匀压缩的条件下,岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石,随着围压增大,其硬度值增长越快。(4)一般而言,随着加载速度增加,将导致岩石的塑性系数降低,硬度增加。但当冲击速度小于10m/s时,硬度变化不大。加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。钻探技术的基本构成是什么? 5.钻探技术的基本构成是什么?
设备:钻孔施工所使用的地面设备总称。包括钻探机、动力机、泥浆泵、钻塔等。
工艺:取心钻探技术,无岩心钻探技术,多介质反循环钻探技术,其它反循环钻探技术,水文水井钻探技术 地质学基础、矿物岩石学、地层学、构造地质学、钻探工程、工程地质、工程与环境物探、钻探机械
6.简述硬质合金钻头的碎岩机理(文字与简图)
岩心钻探使用硬质合金钻头的一种钻进方法。硬质合金钻进碎岩的机理是钻头在钻压的作用下,硬质合金切削、刮削岩石。
(与刀具(切削类似)相联系:利用镶焊在钻头体上的硬质合金切削具,作为破碎岩石的工具,这种钻进方法通称为硬质合金钻进。但在实际使用中,硬质合金钻进只适用于钻进中等硬度以下的地层,即可钻性1 ~7 级和部分8 级地层。若在更为坚硬 的岩层中钻进,则切削效果很差,切削具磨损很快或易折断而迅速失去钻进能力。当前,软的和中硬以下的地层,尤其是土层的钻孔工作,主要靠硬质合金钻进。)
7.简述孕镶金刚石钻头的碎岩机理
聚晶金刚石复合片的简称。是石油钻井行业常用的一种钻井工具。它是以金刚石为原料加入粘结剂在高温条件下烧结而成,复合片为圆片状,金刚石厚度一般小于1mm,切削岩石时作为工作层,碳化钨基体对聚晶金刚石薄层起支撑作用,两者的有机结合,使PDC既具有金刚石的硬度和耐磨性,又具有碳化钨的结构强度和冲击能力。由于聚晶金刚石内晶体间的取向不规则,不存在单晶金刚石固有个解理面,所以PDC的抗磨性及强度高于天然金刚石,且不易破碎。PDC钻头都采用了高质量的爪型齿和环形齿,与其他类型复合片相比抗剪强度高、耐冲击、寿命长、热稳定性能好的特点。PDC钻头采用超大排屑流道设计,可以更加有效运移钻屑,清洗钻头,防止钻头泥包,提高机械钻速。
金刚石钻头按包镶形式的不同,可分为表镶钻头与孕镶钻头两种
孕镶钻头胎体表面上多而小的硬质点(金刚石)对孔底岩石进行刻划磨蚀,并且随着金刚石的逐渐磨损和消失以及粘结胎体的不断磨耗,新的金刚石又裸露出来进行工作。碎岩过程可看作是微切削和微压裂压碎作用的综合,属于小体积破碎。对于脆性岩石,以微压裂压碎为主;对于塑性岩石,以微切削为主。
金刚石钻头的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。在坚硬地层中,单粒金刚石在钻压作用下使岩石处于极高的应力状态下(约4200-5700MPa,有的资料认为可达6300MPa),使岩石发生岩性转变,由脆性变为塑性。单粒金刚石吃入地层,在扭矩作用下切削破岩,切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。这一过程如同“犁地”故称为金刚石钻头的犁式切削作用。
在一些脆性较大的岩石里(如砂岩、石灰岩等),钻头上的金刚石颗粒在钻压扭矩的同时作用下,破碎岩石的体积远大于金刚石颗粒的吃入与旋转体积。当压力不大时,只能沿金刚石的运动方向形成小沟槽,加大压力则会使小沟槽深部与两侧的岩石破碎,超过金刚石颗粒的断面尺寸。
8.用于钻井行业的人造超硬材料主要有哪些? 人造金刚石、人造立方氮化硼等
9.地质岩心钻探与油气井钻探的主要区别在哪里?
主要区别有以下几点:1.钻孔的直径:Hole:孔,用于地质钻探,孔比较小,用于勘察,勘探 Well:井,用于油气井钻探,孔比较大,往往还要用于生产。2.钻孔的深度:钻探:比较浅。油气井:比较深,技术有,成本高。3.地层情况:钻探:地层比较复杂,低层遇到的种类比较多。油气井:一般低层地层单一。10.空气钻进技术有哪些优点?
空气钻进的实质是以压缩空气代替冲洗液,作为钻进中的循环介质来冷却钻头,吹洗钻孔把岩屑携带出地表的一种高效率、先进钻进方法。空气钻进特别适用于干旱缺水地区、常年永冻层、孔内严重漏水地层及用水钻进较困难地区。(1)钻进效率高: 空气钻进效率比一般钻进法约提高9 —11 倍。其原因是:孔底岩石减掉了钻孔内的液柱静压力,有助于岩石最大限度地释放残余应力,使孔底岩石处于一种负压效应状态,借助切削具的碎岩作用,岩屑呈“爆炸” 形式崩离岩体,从而提高了钻进效率。另外压缩空气以高速吹洗孔底、孔内干净,几乎完全没有重复破碎,故在硬岩和深孔时,钻进效率更为显著。(2)钻头寿命长: 空气钻进钻头寿命长,除上面提到的因素外,还有一重要因素,即当压缩空气经过钻头时,由于压力骤然降低,在此大量吸收热量,有利于冷却钻头,防止烧钻,并为切削具创造有利的工作环境。与一般钻进方法相比,钻头寿命可提高十倍以上。(3)能取得正确的地质资料:空气钻进以空气为循环介质,它不污染岩石和孔壁这不仅对洗井、抽水等工作有益,而且可以获取正确的水文地质资料。(4)空气钻进不用水:这在干旱缺水地区其优越性更为显著,同时可以避免因漏水而带来的堵漏问题和冲洗液、岩粉等对含水层堵塞的影响。什么是钻孔结构(也称井身结构)?——所谓井身结构,就是在水文水井钻孔前和钻井过程中,为了满足水文地质及成井工艺的要求,必须根据不同的地层和钻进成孔方法,确定钻进的深
度和不同井深或地层时的钻孔直径。这种井深与井径的匹配关系称之为钻井(孔)的井身结构。一般可用图示法或文字描述法表示。
11.什么是钻孔结构(也称井身结构)?——所谓井身结构,就是在水文水井钻孔前和钻井过程中,为了满足水文地质及成井工艺的要求,必须根据不同的地层和钻进成孔方法,确定钻进的深度和不同井深或地层时的钻孔直径。这种井深与井径的匹配关系称之为钻井(孔)的井身结构。一般可用图示法或文字描述法表示。钻孔结构设计是与钻进有关的,所有工程计算的基础。钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔,钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变化情况。据地层理想柱状图做出来的。一般来说,换径次数越多、钻孔结构越复杂;换径次数越少,钻孔结构越简单。在可能情况下,应使钻孔结构尽量简单。根据地层条件,一层一层放入套管,所形成图示的结构:
设计依据1.钻孔的用途和目的;2.该地层的地质结构、岩石物理力学性质;3.钻孔的设计深度和钻孔的方位方向、顶角方向;4.必需的终孔直径;5.钻进方法、钻探设备参数。12.井身结构有哪些要素?——钻井深度;钻井直径。
13.套管在钻探工程中起什么作用?
保护孔壁,支撑孔壁防止倒塌,为钻探提供通道。
在钻探施工过程中,套管用途很广。钻进复杂地层时,用套管护壁堵漏,可保证正常钻进。岩心钻探抽水试验孔可用套管进行止水,保证抽水资料的准确性。长期水文观测和开采孔,可用套管作为出水的通道。中间套管用于井深较大,对井眼中间井段的易塌、易漏、高压、含盐等地层,起到隔离地层和保护井身的作用。下入了中间套管可以保证对下部,四通防喷器,可以预防井喷。套管还能用于套管钻进,钻头和井下工具的起下在套管内进行,利用钢丝绳试下不提钻更换钻头、钻具,能够节省起下钻时间,提高施工效率,大幅度节约钻井成本。
14.钻探设备包括哪些主要内容?
钻探设备是指用于钻探施工这种特定工况的机械装置和设备,主要由钻机、泥浆泵及泥浆搅拌机、泥浆净化设备、钻塔等组成。
钻机:是完成钻进施工的主机,它带动钻具和钻头向底层深部钻进,并通过钻机上的升降机来完成起下钻具和套管、提取岩心、更换钻头等辅助工作。
钻塔的主要功能:起下钻具(套管)、减压钻进时悬挂钻具、处理孔内事故并为空中作业提供平台。泵的主要功能是:向孔内输送冲洗液以及清洗底孔、冷却钻头和润滑钻具。通常,主要类型的钻探设备均由钻机、钻塔-桅杆、泥浆泵等三部分构成。
动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。
15.什么是正循环钻进?什么是反循环钻进?反循环的形式有多少种?
正循环钻进是泥浆自供应池由泥浆泵泵出,输入软管送往水龙头上部进口,再注入旋转空心钻杆头部,通过空心钻机一直流到钻头底部排出,旋转中的钻头将泥浆润滑,并将泥浆扩散到整个孔底,携同钻碴浮向钻孔顶部,从孔顶溢排地面上泥浆槽。
反循环钻进与正循环钻进的差异在钻进时泥浆不经水龙头直接注入钻孔四周,泥浆下达孔底,经钻头拌和使孔内部浆液均匀达到扩壁,润滑钻头,浮起钻碴,此时压缩空气不断送入水龙头,通过固定管道直到钻头顶部,按空气吸泥原理,将钻渣从空心钻杆排入水龙头软管溢出。
反循环钻进按照产生冲洗液上升流动的方式不同,可分为地表喷射反循环,泵吸反循环和气举反循环三种方式。不同反循环钻进方式,随着钻孔深度的变化,钻进效率也有所不同,所示为三种反循环钻进方式在不同孔深时的效率曲线,从曲线变化情况可以看出,地表喷射反循环钻进效率,在浅孔段效率较高,气举反循环钻进效率在50 m 以后较高。在选择反循环钻进方式时,应根据孔深、水位等情况进行合理的选择,为了提高钻进效率,有时也采用两种方式相结合的复合式反循环钻进。
16.钻进参数主要有哪些?各自起到什么作用?
17.反映钻井液基本性能的参数有哪些?——泥浆的主要性能有哪些?(1)失水量及造壁性
失水量和造壁性是泥浆最重要的性能指标之一。钻进时,若泥浆柱与地层间有压力差存在时,泥浆中的自由水逐渐脱离泥浆结构向孔壁岩层的孔隙中渗入,这个过程叫做泥浆的失水。表示泥浆失水多少的性能称为失水量。在泥
浆失水的同时,泥浆中的一些较大的粘土附着在孔壁岩石上,形成一层泥皮,泥浆的这种能力称为泥浆的造壁性。(2)触变性和静切力
泥浆静止时,粘土颗粒两端水化膜薄处粘结形成网状结构,稠化成胶状物质。当再进行搅拌或振荡时,又恢复其原有的流动性,这种性质称为泥浆的触变性。
要使静止状态的泥浆开始运动,破坏单位面积网状结构所需的力,称为静切力。其单位为Pa。一般规定,静止1min[美国石油学会的标准为10s(秒)]后测得的静切力,称为初切力。静止10min后测得的切力,称为终切力。泥浆触变性能的好坏,以终切力和初切力的差来表示。差值越大表示触变性能越好。(3)粘度
粘度是泥浆流动难易程度的指标。它反映泥浆流动时,其内部摩擦阻力的大小。摩擦阻力包括液体之间、粘土颗粒之间以及粘土颗粒与液体之间的磨擦阻力,并且也有泥浆结构的影响。一般静切力大的泥浆,其粘度也高。(4)比重
泥浆的比重是指泥浆与同体积水的重量之比。泥浆比重的大小取决于泥浆中固相(粘土、加重剂及岩粉等)的含量和固相的比重。固相含量高和固相比重大,则泥浆的比重也大。
泥浆的比重决定着对岩层的压力。因此,在钻进时,应根据地层的稳定程度来选择泥浆的比重。如地层压力大,加大泥浆的比重以平衡井内地层的压力。相反,在漏失地层钻进时,应加入发泡剂或减少固相的含量,用来降低泥浆的比重以减少漏失。(5)含砂量
泥浆含砂量是指泥浆中不能通过200号筛孔,即直径大于0.074mm的砂粒所占泥浆总体积的百分含量。泥浆的含砂量高,不仅增大泥浆的比重,影响钻速。而且也磨损钻具、钻头和水泵等设备。同时在循环中止时还会因砂子的沉淀,发生埋钻事故。故要求含砂量越低越好。一般不应超过4%。(6)胶体率
泥浆静止24小时内分离出水的体积百分数,即为泥浆的胶体率。
泥浆的胶体率可作为初步评定泥浆质量好坏的简易方法。高质量的泥浆,因粘土颗粒分散和水化好,在静止时不分离出水。而粘土颗粒分散和水化程度不高的劣质泥浆,往往能分离出许多水。(7)pH值
泥浆的pH值(酸碱度)对泥浆性能有重大影响,也是泥浆进行化学处理的重要依据。一般情况下,泥浆pH值应控制在8~10之间,而钙处理泥浆pH=11左右。
19.为什么说钻井液是钻井工程的血液?
基本功用:(1)排除钻渣(2)保护井壁(3)冷却钻头(4)润滑钻具
特殊功用:(1)提供孔底动力(2)取心取样介质(3)传递孔底信号(4)水力碎岩与导向(见作业)
20.什么是欠平衡钻井?其优点与风险何在?
所谓欠平衡钻井工艺技术,就是在钻井过程中始终保持钻井液循环体系井底压力低于地层孔隙压力,利用专用设备使产层的流体有控制地进入井筒并将其循环到地面,实现安全钻进。包括:欠平衡专用装备的选型与配套、井身结构、钻头优选、钻具组合、参数优选、井控技术等几个方面。
优点:
1、减少或防止地层污染
2、对产层进行实时连续调查
3、提高钻速, 提高钻头寿命
4、杜绝或减少井漏
5、杜绝或减少压差卡钻等井下复杂
6、提前生产,降低完井及增产作业成本
7、提高初期产量。
8、延长有效储层开采期和发现新的产层。
风险:1.井壁坍塌:对于欠压实的地层,不宜采用欠平衡钻井技术。2.环境保护:欠平衡钻井产出的储层流体有油气水等,甚至含CO2或H2S。必须根据地面循环及分离系统的功能、压力级别、控制能力等确定能否用欠平衡钻井。3.考虑井眼失控的危险性:对高压高渗地层,特别是高压气井,如果防喷系统损坏或人员操作失误有可能导致井喷失控。4.膨胀地层盐岩蠕动泥岩膨胀缩径导致卡钻:不宜应用欠平衡钻井。5.油气产出过量:造成速敏
21.XY-8是什么意思?写出XY系列岩心钻机的标识符号并注明其意义。XY-8:钻探深度为3000米,油压(液压)式岩芯钻机。
X:岩芯钻机
Y:油压(液压)数字:钻探深度等级。(1-100m;2-300m;3-600m;4-1000m;5-1500m;6-2000m;8-3000m;9-4000m)
二、综述题 每题25分。
1.钻探工程在国民经济建设中能够发挥哪些作用?
我国人口多、资源相对不足。目前资源短缺已成为制约我国经济发展的„瓶颈‟。巨大的资源缺口将成为长期制约我国经济社会发展的重要因素。快速勘查发现矿产资源后备基地,确保国家经济安全已成为十分迫切的战略任务。发深部地质岩心钻探关键技术与装备无论是提升我国的钻探技术水平还是满足资源勘探的迫切需求都是非常必要的;对缓解目前资源短缺制约我国经济发展的瓶颈、发现新的矿产地、拓展新的找矿空间实现资源可持续发展意义重大。”随着科技进步和经济发展,岩土钻掘工程在国民经济中发挥着越来越大的作用。已广泛应用于:(1)矿产资源勘探和部分矿产的开采;(2)水文地质勘探和水井钻;(3)工程地质勘查和生态环境研究;(4)地质灾害的防治与环境治理;(5)工民建和道路桥梁的基础工程;(6)国防工程及海岸工程;(7)科学钻探。地质矿产勘探钻进;水文水井钻进;工程地质勘察、基础工程施工钻进;油气井钻进;爆破孔钻进(采矿、物探);科学钻探(海洋、湖泊、大陆、环境、冰川、外星);地热、干热岩钻采;水力采矿;核废料掩埋、二氧化碳掩埋等;地质灾害治理(边坡锚固、抗滑桩、止水帷幕等);非开挖铺管;文物考古钻探;竖井钻凿(矿山、地下核试验等);抢险救灾(地下灭火、通风孔等)2.泥浆在钻探工程中的重要作用是什么?
钻井液(原称泥浆)是指钻井中使用的工作流体。泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。钻井液-其主要功能如下:
1.冲洗井底:钻井液可在钻头水眼处形成高速的液流,喷向井底。这高速喷出的钻井液可将由于钻井液压力与地层压力差而被压持在井底的岩屑冲起,起冲洗井底的作用。
2.携带岩屑:当钻井液在环空的上返速度大于岩屑的沉降速度时,钻井液可将井中的岩屑带出,即在一定的上返速度下,钻井液有携带岩屑(简称携岩)的作用。
3.平衡地层压力:钻井液的液柱压力必须与地层压力相平衡才能达到防止井喷或者钻井液大量漏进地层的目的。
可通过调整钻井液密度控制钻井液的液柱压力,使它与地层压力相平衡。
4.冷却与润滑钻头:钻井液可将钻井过程中钻具(钻头与钻柱)与地层摩擦产生的热带至地面,起冷却作用。同时,钻井液能有效地降低钻具与地层的摩擦,起润滑作用。
5.稳定井壁:可在钻井液中加入适当的处理机,使钻井液具有抑制页岩膨胀和(或)分散的能力,同时产生薄而韧的滤饼,起稳定井壁的作用。
6.悬浮岩屑和密度调整材料:当停止循环时,钻井液处于静止状态,其中的膨润土颗粒可互相联结,形成结构,将岩屑悬浮起来。若钻井液中加有密度调整材料(如重晶石),则在停止循环时,钻井液也可将它悬浮起来。钻井液悬浮岩屑和密度调整材料的能力,可使钻井液停止循环后易于再启动。
7.获取地层信息:通过钻井液携带出的岩屑,可以获取地层许多信息,如油气显示、地层物性等。
8.传递功率:钻井液可将钻井液泵的功率经钻柱从钻头水眼高速喷射传到井底,提高钻头的破岩能力,加快钻井速度。
钻进过程中,用液体或气体的连续循环把孔内的岩屑冲洗或吹洗出来,称为钻孔冲洗。冲洗用的介质,不论是液体还是气体习惯上都被叫做冲洗液或钻井液(drilling fluid)。由于早期的冲洗液多为粘土与水的混合物,所以冲洗液也被笼统地称做泥浆(mud),泥浆这个术语一直沿用,现在还有不少人把冲洗液统称为泥浆。钻井液作用:悬浮和携带岩屑及加重剂;平衡地层压力和井壁侧压力,稳定井壁,防止井喷、井漏和井塌等事故的发生;传递水功率,帮助和破碎岩石;冷却和润滑钻头及钻具;为井下钻具提供动力;部分地支承钻柱和套管的重量;从钻井液中获得所钻地层的地质资料。冷却、排粉、润滑、支撑
没有泥浆的保护,钻井井壁会遇水膨胀、缩径,甚至流散、垮孔。3.为什么说上天难、入地更难?
4.钻探工程中体现了哪些现代工业技术进步?
1,先进的地球科学、地球物理学是钻探技术的基础,这些先进的技术充分应用于钻探领域。钻进的方法和施工工艺都必须根据所钻地区地层的结构而定。比如,在钻孔结构设计之时,就必须根据地质学家提出的理想地层剖面柱状图来进行;再比如钻头钻具的选择,就要根据钻进所遇地层来决定。还有岩石的性质、地壳的结构、不同地区的地质情况等。
2,钻探工程体现微电子技术。自动化岩心钻机,体现了人工智能技术以及网络技术等。现代先进定向钻进技术更是体现了电子计算机控制技术的先进性。此外,钻探需要采集地下数据,也体现了先进的信号测试与传输技术,数据的处理,反映了先进的计算机技术等等。
3,现代先进的计算机软件技术在钻探中体现。现代钻机的设计,由于先进的设计软件而大大提高效率。钻探工作用各类分析软件来对所要钻探的地层进行模拟,从而使获得的信息形象化,更有利于指导钻探施工的进行。还比如现在很多先进钻探设备都配有高度智能化的神经网络系统来进行控制。
然后,能源技术也是与钻探工程密切相关的技术之一。比如非开挖、随钻测量等先进钻探工艺中,某些部件必须得单独供能,比如钻杆中的各个传感器,信息采集系统,反馈系统等,这样就要求能源能在高温高压,或者水中供能,此外为了减少更换能源的次数缩短工期,还要求供能源要有很好的续航能力。
4,钻探工程还与空间技术,海洋技术,通讯技术,制造技术等密切相关。全液压顶驱型地质岩心钻机系列比如在大洋科学钻探工程中,要保证钻进过程中水平位移和铅直位移保持稳定,就需要多个随动系统来进行准确的反馈控制,这种尖端设备就不仅仅采用一两种技术就能实现的,需要结合力学,声学,电子学以及计算机科学等等
5.简述钻探设备与工艺之间的关系。
钻探设备通指探矿工程施工中所使用的机械,它是达到各种工艺操作要求,保证工程施工速度和质量的关键。
钻探设备包括动力机、钻机、泥浆泵、钻塔以及泥浆处理机械、钻杆拧卸机械、钻具提升机械(如绳索取心钻具打捞机械)和空气钻进所需的空压机、孔底发动机等。设备决定工艺,工艺取决于设备。工欲善其事,必先利其器。工艺不断对设备提出新要求,设备性能和能力要满足工艺需求。
5.简述实施桩基工程的基本工作程序与技术关键。——工程勘察(原装样品)→桩基施工(桩孔质量、清除沉渣、连续浇筑„„)
简述实施桩基工程的基本工作程序与技术关键。——工程勘察(原装样品)→桩基施工(桩孔质量、清除沉渣、连续浇筑„„
钻孔灌注桩;钻孔桩,承托力强,工地地质有较多的散石及岩石层面较高时,钻孔灌注桩建造费便宜还环保,减少噪音和振动,桩帽位置准确度高。局限性,需要重型机器,需要面积大,加装困难,斜坡上需建造工作平台,需要预先钻孔,排出的泥沙和污水需要处理以防污染环境。
重点:施工前必须集齐各项文件及最新图纸(文件施工章程 政府条例 施工环境 开工许可证),确定坐标,土质勘测:每根钻孔桩都要预先钻探来确定深度,深度必须在承托岩层5米以上,在工程师的监察下进行抽取石板和测量深度,有足够的安全监管,所抽取石板要锁好及存放在存储仓内,闲人免进,进行石板测试
桩柱工作范围的泥面要平整和压实,提供清晰准确庄主墨线,误差允许范围内确定桩的圆周,核实套管尺寸和完整性,要把钢管的水平位置和垂直度准确较好,套管要定时复核套管的中心点和垂直度的准确,清除沉渣、由钻孔抽出的污水要过滤后才可以排出去
吹水方法清洗庄主内壁,将吹水管接到装地下,加气压,使桩内污水循环流动,污水需要过滤后才可以排出去 架钢筋架 工程师检验合格后才可以放钢筋架
需按施工图纸扎钢筋加,一扎钢筋场必须整洁,钢筋须有认可来源证及测试合格,钢筋架驳口要有足够长度,所有导筒要顶底封密,检验合格后才可以落笼,确保钢筋架驳口长度足够,有足够箍筋要锁紧驳口铁,经工程师验收水办及量度桩深度检验合格才可以到混凝土
每根钻孔桩必须一次过倒混凝土,保障结构质量的连贯性,到混凝土和拔套管时要保持顶水平比套管滴导管底高出最少2米,可加入水泥浆,疏通导管还可以分隔桩内水和混凝土的作用,每车倒完检查导管底、混凝土面、套管地面水平
需在相关工程师监督下进行full coring test,混凝土样板必须健全,连接面要没有沙泥杂质。
1.同定点 动力作用线 阻力作用线 动力×动力臂:阻力×阻力臂 2.费力 80
3.①④ ⑤4. 3:5 省 5.A C B 6.竖直向下 80 竖直向上 80
7.40 费力
8.D 9.B 10.A 11.C 12.C 13.C 14.C15.B 16.C
17.如图1. 18.如图2.
19.刀口(或支点) 水平 ι1/ι2m
20. 80N. 21.哥哥负担200N的力,弟弟负担100N的力.22. 80N.
《“滑轮”练习》参考答案
1.定滑轮 动滑轮
2.滑轮组 方向 3. 1604.等臂 F=G 动力臂是阻力臂2倍的 省力 F=1/2G 5.轮轴 省力 6.不能 改变力的方向 省力 改变力的方向 定 7.6 0
8.左 动 定
9.A
10.B 11.D 12.B 13.B 14.C 15.B16.D 17.C
18.(1)如图3甲. 4 (2)如图3乙. 5
19.(1)绕线如图4所示.3 0.7(2)20 (3)22 20.如图5.
21. F=20 N.如图6.
22.(1)1.6m/s. (2)由题意可得动滑轮重200N,则F'=(2800N+20 N)÷4=750N.
《“机械效率”练习》参考答案
1.额外 有用 有用 额外 2.Gh 动滑轮重 摩擦 物重3.有用功 总功 小于 小于4. 9000 75% 5.1000 80% 250 6.480 1207. 80%
40 8.62.5%
9.1500 0 80%
10. 2.590% 克服杠杆的自重做功
11.D 12.D 13.B 14.A 15.C 16.D
17. (1)17 80% 物体上升高度h (2)力的方向 相同有用功、额外功均相同
18.(1)0.5 66.7%使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)做功 (2)不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 仅根据一次实验所得结论具有偶然性
19. 80%.机械效率将变大,因为物体所受的的重力增大,对地面的压力增大,物体A受到的摩擦力增大,滑轮组克服物体A受到的摩擦力所做的有用功增大,同一滑轮组的额外功基本不变.所以有用功占总功的比值增大,即机械效率变大.
《“简单机械”易错题练习》参考答案
1.B(易错选A,错选的原因是不能正确进行受力分析,原图中以o2为支点的杠杆,其动力臂小于阻力臂,所以杠杆o2是费力杠杆)
2.D(易错选B,错选的原因是没能理解扳手的实质也是省力杠杆,其中轴是支点,轴到手的距离是动力臂,大小大于阻力臂)
3.B(易错选A或D,错选A的原因是没有考虑动滑轮的重:错选D的原因是没有分清承担重物和动滑轮绳子的段数是两段而不是三段)
4.B(易错选C,错选的原因是没能掌握动滑轮的特点可以省一半的力,不能根据对物体A、B的受力分析判断物体所处的状态)
5.D(易错选A,错选的原因是不理解使用杠杆有的是为了省距离,省力一定费距离,省距离一定费力)
6.D(易错选C,错选的原因是不能根据机械效率公式n=G物/G物﹢G动分别进行求解、判断)
7. 80%(易错填“120%”,错填的原因是没有止确判断出拉动滑轮组的绳子为三段而不是两段.因此总功求错)
8.省力(易错填“费力”,错填的原因是没有判断出盒盖上翻过程中,动力臂大于阻力臂)
9.如图7所示.(易错画成图8,错画的原因是没有理解动力应作用在杠杆上,因此应以左侧绳对桥的拉力为动力)
《“简单机械”综合测试题》参考答案
1.省力 远离 2.CB3.省 20 4.505. 0.2m/s 12W 83.3%
6.2 120 7.2 增大
8.A 9.A 10.C 11.B 12.C 13.D 14.B15.A
16.如图9所示. 17.如图10所示.
18.(1)右力臂 (2)把OA的长度当成了拉力的力臂 (3)拉力方向与杠杆垂直 (4)竖直向上3
19.(1)缓慢提起相同重物,使用动滑轮能省力,但不能改变用力方向 (2)使用动滑轮缓慢提起相同重物时,动滑轮的所受重力越小.所用的拉力越小
20.A、C滑轮组的机械效率与物体所受的重力有关 21. (1)3000J. (2)180W. (3)83.3%.(4)250N.
22. (1)30W. (2)90J. (3)70%.
《八年级物理下学期期末测试题》参考答案
1.压强 2. 10 0 铁球 3.30 120 0 4.托里拆利 下降 5. 600
83.3% 6.0.9xl03 7.B.C A
8.D 9.C10.A 11.D 12.C 13.B 14.C15.B
16.如图11所示.17.如图12所示.
18.(1)0.2 20 (2)A、C、D 利用针压法使木块浸没在液体中,再读取液面的位置
19.(1)匀速 (2)71% (3)等于 (4)0.17(5)0.4 (6)增大
20.(1)钢球速度 (2)s 转换 (3)下滑的高度 (4)牛顿第一定律 一直运动下去 理想推理 一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态
21.(1)增大受力面积减小压强 增大摩擦(2)p=5xl03Pa. (3) W=6xl05J.
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