2025年大学大一（工学）工学学科竞赛模拟测试题及答案.doc

2025年大学大一（工学）工学学科竞赛模拟测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。(总共6题，每题5分，在每题给出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项)
w1. 以下哪种工程材料的强度最高？
A. 铝合金
B. 碳钢
C. 钛合金
D. 陶瓷材料
w2. 在机械设计中，计算零件的受力时，通常采用的力学模型是？
A. 刚体模型
B. 变形体模型
C. 弹性体模型
D. 塑性体模型
w3. 电路中，电感元件的电压与电流的相位关系是？
A. 电压超前电流90°
B. 电压滞后电流90°
C. 电压与电流同相
D. 电压与电流反相
w4. 对于控制系统，开环传递函数为G(s)，闭环传递函数为？
A. G(s)/(1+G(s))
B. 1/(1+G(s))
C. G(s)/(1-G(s))
D. 1/(1-G(s))
w5. 以下哪种加工工艺属于特种加工？
A. 车削加工
B. 铣削加工
C. 电火花加工
D. 磨削加工
w6. 在热力学中，理想气体的状态方程是？
A. PV = nRT
B. PV = mRT
C. PV = RT
D. PV = NRT

第II卷（非选择题，共70分）
w7. （10分）简述材料力学中应力和应变的概念，并说明它们之间的关系。

w8. （15分）画出简单的直流电路原理图，包含电源、电阻、开关和电流表，并说明各元件在电路中的作用。

w9. （15分）在机械传动中，常见的传动方式有哪些？请分别简述其工作原理和应用场景。

w10. （20分）阅读材料：某控制系统的开环传递函数为G(s)=K/(s(s+1)(s+2))，要求：
（1）绘制系统的开环频率特性曲线。
（2）分析系统的稳定性，并说明理由。

w11. （20分）阅读材料：在一个工程问题中，需要设计一个零件承受轴向拉力。已知拉力F = 10000N，零件材料为碳钢，许用应力[σ]=160MPa。要求：
（1）计算零件所需的最小横截面积。
（2）若设计的零件横截面积为80mm²，判断该设计是否安全，并说明原因。

答案：
w1. D
w2. A
w3. A
w4. A
w5. C
w6. A
w7. 应力是指材料内部某一点处的力与该点处截面积的比值，反映材料内部力的分布情况。应变是指材料在受力作用下产生的变形与原始尺寸的比值，描述材料变形程度。应力与应变的关系在弹性范围内符合胡克定律，即应力与应变成正比，比例系数为弹性模量。
w8. 直流电路原理图：电源正极连接开关一端，开关另一端连接电阻一端，电阻另一端连接电流表正极，电流表负极连接电源负极。电源提供电能，电阻消耗电能起到限流分压作用，开关控制电路通断，电流表测量电路中的电流。
w9. 常见传动方式有：带传动，靠带与带轮间的摩擦力传递运动和动力，适用于两轴中心距较大的场合；链传动，通过链条与链轮的啮合传递运动和动力，能在恶劣环境工作；齿轮传动，利用齿轮的啮合传递运动和动力，传动效率高、精度高，应用广泛。
w10. （1）开环频率特性曲线绘制步骤：先将G(s)进行频率变换，令s = jω，然后计算不同ω下的幅值和相位。（2）根据劳斯判据判断稳定性，该系统特征方程为s³ + 3s² + 2s - K = 0，通过劳斯表分析可知，当K>0时系统稳定，因为劳斯表第一列元素全为正。
w11. （1）根据σ = F/A，可得A = F/[σ]=10000N/160×10^6Pa = 62.5×10^-6m² = 62.5mm²。（2）实际横截面积80mm²大于最小横截面积62.5mm²，所以该设计安全，因为实际横截面积能承受的拉力大于给定的拉力。