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【核心素养】浙教版（2024版）八年级科学上册·分层练习
5.2 桥梁的结构与制作
科学观念：了解桥梁的组成及受力特点；知道桥梁的分类及生活中桥梁的典型代表了解桥梁的组成及受力特点；知道桥梁的分类及生活中桥梁的典型代表。
科学思维：桥梁的受力分析，发展科学思维。
探究实践：能够设计和制作满足需求的桥梁，同时考虑性、稳定性等,培养设计、动手的能力。
态度责任：培养科学原理应用于技术的思想，激发学习科学的兴趣。
1．如图所示是小明的木制提篮设计方案，从强度角度考虑最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力，它与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。
【解答】解：A、合理。结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，影响因素主要有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。木材顺纹方向的抗拉强度、抗压强度最大，横纹方向最小，所以观察四个选项中，选项A 结构强度最大。
BCD、不合理。
故选：A。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
2．桥梁是供铁路、道路、渠道、管线及行人等跨越河流、山谷或其他障碍物时使用的具有承载能力的专门的人工构造物。下列几种常见的桥梁中，最适合建造大跨度桥的是（　　）
A．梁桥 B．拱桥 C．悬索桥 D．斜拉桥
【答案】C
【分析】桥梁是一种用于跨越河流、山谷等障碍物的人工构造物。不同类型的桥梁具有不同的结构特点和适用范围。在考虑建造大跨度桥梁时，需要考虑桥梁结构的受力性能、材料特性等因素。
【解答】解：A、梁桥由于自身结构特点，承受弯矩为主，其跨越能力一般较小，不适合建造大跨度桥梁，A不适合。
B、拱桥虽然跨越能力比梁桥大，但在大跨度方面，不如悬索桥和斜拉桥有优势，B不适合。
C、悬索桥凭借主缆强大的拉力，能够实现超大跨度的跨越，是最适合建造大跨度桥梁的类型之一，C适合。
D、斜拉桥跨越能力较大，但在超大跨度需求下，悬索桥更为合适，D不适合。
故选：C。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
3．赵州桥的最大的特点就是使用了敞肩拱结构，堪称现代许多钢筋混凝土桥梁的祖先。敞肩拱的运用，是世界桥梁史上的首创。那么下面哪个选项不属于敞肩拱的优点 （　　）
A．降低了施工的难度，减少了施工的时间
B．节省了原材料，降低了成本
C．减轻了重量，降低了重心，增强了稳定性
D．增大流水通道，减少流水的冲力，加速泻洪
【答案】A
【分析】敞肩拱就是在桥的大拱两肩添加小拱，形成拱上拱。
【解答】解：A.符合题意。敞肩拱提高了施工难度，且增加了施工时间；
B.不符合题意。敞肩拱处不需要材料，故节省材料，节约成本；
C.不符合题意。敞肩拱处为空心，重心下降，稳定性 好；
D.不符合题意。敞肩拱处可以让洪水流通，故而增加了泄洪能力。
故选：A。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
4．如图所示为木料抗弯强度实验。木料在悬挂重物后向下弯曲，测得木料M的下弯距离为5mm，木料N的下弯距离为8mm。从结构稳固角度考虑，下列板凳设计方案中，合理的是（　　）
A．木料M制作 B．木料M制作
C．木料N制作 D．木料N制作
【答案】A
【分析】题干中给出了木料M和木料N在悬挂重物后的下弯距离，木料M下弯距离为5mm，木料N下弯距离为8mm，说明木料M的抗弯强度大于木料N，据以上分析解答。
【解答】解：木料的下弯距离越小，说明抗弯强度越高（变形越小）；题目中木料M下弯距离（5mm）小于木料N（8mm），因此木料M的抗弯强度更好，应优先选用木料M制作板凳（排除C、D）；从结构稳固性角度，三角形结构具有稳定性（斜向支撑可形成三角形受力体系，分散荷载、抵抗变形）。选项A采用斜向支撑的结构设计，相比选项B的垂直支撑（无三角形稳定结构），稳固性更强。因此，合理的设计方案为A；
故选：A。
【点评】本题主要考查结构强度与材料的关系以及根据实际情况进行合理设计的能力，这道题贴近生活，很容易引起学生的学习兴趣。
5．如图所示为一款桌面摆放的相框，其保持稳定的主要原因是（　　）
A．相框的重心位置比较低
B．相框的形状为三角形
C．相框与桌面的接触面积比较大
D．相框与桌面接触形成的支撑面积比较大
【答案】D
【分析】桥梁的结构类型：1.梁式桥：以梁为主要承重结构，常见的有简支梁桥、连续梁桥等。简支梁桥的梁体两端分别支撑在桥墩或桥台，结构简单；连续梁桥的梁体连续跨越多个桥墩，受力更合理，行车更平稳。2.拱式桥：利用拱的抗压性能来承重，拱脚处会产生水平推力。如石拱桥，历史悠久，造型美观；现代的钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥，跨度更大，能适应更复杂的地形。3.悬索桥：通过主缆、吊索将桥面荷载传递到桥塔和锚碇。主缆是主要承重构件，具有跨度大的特点，像我国的港珠澳大桥青州航道桥就采用了悬索桥结构，能满足大跨度通航需求。4.斜拉桥：由塔柱、斜拉索和主梁组成，斜拉索直接将主梁的荷载传递到塔柱。斜拉桥造型优美，跨越能力较强，例如上海的南浦大桥。
桥梁的制造材料：1.钢材：常用于大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥的主缆、塔柱、钢梁等。钢材强度高、韧性好，能承受较大的荷载和变形。2.混凝土：包括普通钢筋混凝土和预应力混凝土。预应力混凝土通过预先施加应力，可有效提高桥梁的抗裂性能和承载能力，广泛应用于梁式桥、拱式桥等。3.复合材料：如碳纤维复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，在一些特殊桥梁（如人行景观桥）的制造中开始尝试应用，未来有望进一步推广。
【解答】解：A、重心低确实有助于物体稳定，但对于桌面摆放的相框，其稳定主要不是因为重心位置低，该选项不符合题意。
B、相框本身形状不是三角形，且形状与它在桌面稳定的主要原因无关，该选项不符合题意。
C、接触面大有助于稳定，但这里相框是靠支架形成的支撑面稳定，不是单纯接触面大，该选项不符合题意。
D、相框与桌面接触形成的支撑面比较大，支撑面越大，物体越稳定，这是它保持稳定的主要原因，该选项符合题意。
故选：D。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
6．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使，以下关于拱形结构说法错误的是（　　）
A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力
B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固
C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥
D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重
【答案】B
【分析】桥梁的结构类型：1.梁式桥：以梁为主要承重结构，常见的有简支梁桥、连续梁桥等。简支梁桥的梁体两端分别支撑在桥墩或桥台，结构简单；连续梁桥的梁体连续跨越多个桥墩，受力更合理，行车更平稳。2.拱式桥：利用拱的抗压性能来承重，拱脚处会产生水平推力。如石拱桥，历史悠久，造型美观；现代的钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥，跨度更大，能适应更复杂的地形。3.悬索桥：通过主缆、吊索将桥面荷载传递到桥塔和锚碇。主缆是主要承重构件，具有跨度大的特点，像我国的港珠澳大桥青州航道桥就采用了悬索桥结构，能满足大跨度通航需求。4.斜拉桥：由塔柱、斜拉索和主梁组成，斜拉索直接将主梁的荷载传递到塔柱。斜拉桥造型优美，跨越能力较强，例如上海的南浦大桥。
桥梁的制造材料：1.钢材：常用于大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥的主缆、塔柱、钢梁等。钢材强度高、韧性好，能承受较大的荷载和变形。2.混凝土：包括普通钢筋混凝土和预应力混凝土。预应力混凝土通过预先施加应力，可有效提高桥梁的抗裂性能和承载能力，广泛应用于梁式桥、拱式桥等。3.复合材料：如碳纤维复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，在一些特殊桥梁（如人行景观桥）的制造中开始尝试应用，未来有望进一步推广。
【解答】解：ACD、正确。
B、有误。拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力 状态，提高承载能力；拱桥的跨度较小，拱桥的承重力更强一些；拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥，拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力。
故选：B。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
7．如图所示为某悬索桥的结构示意图，以下关于该桥各构件主要受力形式分析不正确的是（　　）
A．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载
B．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响
C．主索受拉，吊索受拉，塔柱受压
D．刚性梁受弯曲，锚碇受压
【答案】D
【分析】进行结构设计时，必须明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。
【解答】解：A．在设计桥梁时，为了确保桥梁的安全性和稳定性，必须考虑各种可能的荷载，如静荷载（桥梁自身重量、永久设备重量等）、动荷载车辆荷载、风荷载、地震荷载等），这样才能准确计算构件的应力，保证桥梁在各种情况下都能正常工作，故A正确；
B．施工中擅自加长桥面会增加桥面的重量和车辆荷载等，这些额外的荷载会作用在桥梁的各个构件上，可能导致构件的应力超过设计值，从而对桥梁产生不利影响，甚至可能危及桥梁的安全，故B正确；
C．在悬索桥中，主索主要承受拉力，它是将桥面荷载传递到锚碇的主要构件；吊索也要承受拉力，将桥面的荷载传递给主索；塔柱则承受来自主索的拉力，产生向下的压力，故C正确；
D．刚性梁主要承受的是弯曲力，因为桥面荷载会使刚性梁产生弯曲变形；而锚碇是承受主索拉力的构件，它受到的是拉力，而不是压力，故D错误；
故选：D。
【点评】掌握桥梁的结构与制造等相关知识即可解答。
8．如图所示是一款折叠躺椅。下列关于该产品的结构分析中不正确的是（　　）
A．精选优质连接件牢固耐用，主要考虑结构的安全性
B．折叠后空间立省一半，主要考虑环境的因素
C．增大椅脚的横截面积，主要考虑加强结构的稳定性
D．靠背展开后得到合适的角度，主要考虑人的因素
【答案】C
【分析】结合结构设计的影响因素：安全性、环境、稳定性、人的因素等。
【解答】解：ABD、正确。
C、错误。结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力，它与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，影响因素主要有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。增大椅脚的横截面积加强结构的强度，稳定性与重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大。
故选：C。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
9．桥梁的承重力是指桥梁在设计条件下能够安全承受的最大荷载，包括自身重量、车辆荷载、风载等静态与动态作用力。下列因素中，直接决定桥梁构件的受力极限、对桥梁的承重力起关键作用的是（　　）
A．材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等
B．如析架、拱形、悬索等不同的力学结构类型
C．桥墩与地基的承载能力
D．焊接、浇筑的工艺精度、施工质量
【答案】A
【分析】桥梁的承重力涉及到多个方面的因素。材料的强度决定了其在受力时抵抗破坏的能力；力学结构类型影响着荷载的传递和分布方式；桥墩与地基是桥梁的基础，其承载能力关系到整个桥梁的稳定性；工艺精度和施工质量也会对桥梁的实际承载性能产生影响。
【解答】解：A、材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等，材料本身的强度是决定桥梁能够承受多大荷载的基础。如果材料强度不足，即使结构设计合理，桥墩与地基承载能力足够，桥梁也无法承受较大的荷载，所以材料强度对桥梁的承重力起关键作用。
B、不同的力学结构类型，如析架、拱形、悬索等，主要影响的是荷载在桥梁结构中的传递路径和分布情况。结构类型是基于材料的特性来设计的，以更好地发挥材料的强度优势，但它不是直接决定桥梁承重力的关键因素，关键还是材料能承受多大的力。
C、桥墩与地基的承载能力，它们是支撑桥梁上部结构的基础。然而，如果桥梁自身的材料强度不够，即使桥墩与地基能承受很大的力，桥梁上部结构也可能先发生破坏，所以桥墩与地基的承载能力不是决定桥梁承重力的关键因素。
D、焊接、浇筑的工艺精度、施工质量，良好的工艺精度和施工质量能保证桥梁结构的完整性和可靠性，使材料和结构更好地发挥作用。但如果材料本身强度不足，再好的施工质量也无法大幅提高桥梁的承重力，所以它不是关键因素。
故选：A。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
10．如图所示为悬索桥的主要结构示意图。请回答下列问题：
（1）悬索桥结构图中，序号③的名称是　主缆　 ，是悬索桥的主要承重结构。
（2）桥的主梁是图中的序号　⑤　 ，通过吊杆或吊索，即图中的序号　⑥　 将桥的结构③和④连接起来。
（3）悬索桥的结构②承载着结构③产生的向下的力，结构②的名称是　桥塔（或索塔）　 。
【答案】（1）主缆；
（2）⑤；⑥；
（3）桥塔（或索塔）。
【分析】根据悬索桥的主要结构和各部分的结构的作用来分析。
【解答】解：（1）悬索桥的主缆（序号③）是主要承重结构，通过自身的拉力传递桥面荷载；
（2）图中序号⑤是主梁（承载桥面荷载的水平结构）；序号⑥是吊杆（或吊索），作用是将主缆（③）的拉力传递给主梁（⑤），实现荷载传递；
（3）结构②是桥塔（索塔），作用是支撑主缆（③），将主缆的竖向荷载传递到基础，同时承受主缆的水平拉力。
故答案为：
（1）主缆；
（2）⑤；⑥；
（3）桥塔（或索塔）。
【点评】掌握悬索桥的主要结构和各部分的结构的作用等相关知识即可解答本题。
11．赵州桥（如图所示）又称安济桥、大石桥，位于河北省石家庄市赵县城南的汶河上，始建于隋代（公元595年﹣605年），由著名匠师李春设计建造，是世界上现存年代最久、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。请回答下列问题：
（1）拱桥是用　拱　 作为桥身主要承重结构的桥，赵州桥的建造材料是　石材（或石头、石块等）　 。
（2）赵州桥的桥梁称为“敞肩拱”，指的是　在大拱的两肩各设两个小拱　 ；“敞肩拱”的意义在于　①增加泄洪能力，减轻洪水对桥身的冲击（洪水时小拱可辅助泄水，减少水流对桥的压力）；②减轻桥身重量，节省石料（小拱替代实心拱肩，降低结构自重）；③增强桥的稳定性（分散荷载，优化受力结构）（任答1点或多点，合理即可）　 。
（3）除了杭州的拱宸桥，请再举出浙江省境内或你家乡的石拱桥：　绍兴八字桥（或泰顺廊桥（石拱结构）、义乌古月桥等，（需为浙江省内或家乡的石拱桥，合理即可）　 。
【答案】（1）拱；石材（或石头、石块等）；
（2）在大拱的两肩各设两个小拱；①增加泄洪能力，减轻洪水对桥身的冲击（洪水时小拱可辅助泄水，减少水流对桥的压力）；②减轻桥身重量，节省石料（小拱替代实心拱肩，降低结构自重）；③增强桥的稳定性（分散荷载，优化受力结构）（任答1点或多点，合理即可）；
（3）示例：绍兴八字桥（或泰顺廊桥（石拱结构）、义乌古月桥等，（需为浙江省内或家乡的石拱桥，合理即可）。
【分析】根据赵州桥的桥体结构、材料、优点等相关知识来分析。
【解答】解：（1）拱桥的核心承重结构是拱，利用拱的力学特性分散荷载；赵州桥是石拱桥，建造材料为石材（石块砌筑而成）；
（2）“敞肩拱”的结构特点是大拱两肩开设小拱（而非实心拱肩）；从功能与结构角度，小拱既利于洪水期泄洪（减少水流冲击），又能减轻桥身自重、节省建材，同时优化了整体受力，提升桥梁稳定性；（3）浙江省内有诸多历史石拱桥，如绍兴八字桥（宋代古桥，兼具交通与泄洪功能的石拱桥）、泰顺廊桥（部分廊桥下部为石拱结构，如北涧桥）、义乌古月桥（宋代单孔石拱桥）等。
故答案为：
（1）拱；石材（或石头、石块等）；
（2）在大拱的两肩各设两个小拱；①增加泄洪能力，减轻洪水对桥身的冲击（洪水时小拱可辅助泄水，减少水流对桥的压力）；②减轻桥身重量，节省石料（小拱替代实心拱肩，降低结构自重）；③增强桥的稳定性（分散荷载，优化受力结构）（任答1点或多点，合理即可）；
（3）示例：绍兴八字桥（或泰顺廊桥（石拱结构）、义乌古月桥等，（需为浙江省内或家乡的石拱桥，合理即可）。
【点评】掌握赵州桥的结构、材料、优点等相关知识即可解答本题。
12．桥梁设计中常使用三角形结构，主要是因为三角形具有（　　）
A．美观对称的特点 B．便于快速施工的优势
C．高稳定性和抗变形能力 D．节省材料的天然特性
【考点】桥梁的结构与制造．
【答案】C
【分析】在桥梁设计中，三角形结构被广泛应用，主要是因为三角形具有高稳定性和抗变形能力；三角形的三条边长度确定后，其形状就固定不变，不会像四边形等其他多边形那样容易发生变形。这种特性使得三角形结构在承受荷载（如车辆重量、风力等）时，能够保持结构的稳固，不易出现扭曲、变形等情况，从而保障桥梁的安全与正常使用，据以上分析解答。
【解答】解：A．“美观对称的特点”，这并非桥梁设计中使用三角形结构的主要功能需求，故A错误；
B．“便于快速施工的优势”，三角形结构的施工便捷性并非其核心优势，施工是否快速更多与施工工艺、材料等有关，故B错误；
C．在桥梁设计中，三角形结构被广泛应用，主要是因为三角形具有高稳定性和抗变形能力，故C正确；
D．“节省材料的天然特性”，三角形结构在材料节省方面没有突出的天然优势，甚至有时为了保证稳定性，材料使用量可能并不少，故D错误；
故选：C。
13．如图所示为常见的梁式桥结构示意图。下列有关梁式桥结构的认识，错误的是（　　）
A．梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成
B．采用析架梁作为主要承重结构的析架桥不属于梁式桥
C．桥墩和桥台都能够把主梁产生的向下的力传给下面的基座
D．结构简单的梁式桥，可把主梁直接架在两端的桥台上
【答案】B
【分析】梁式桥是一种常见的桥梁结构形式。梁式桥的基本组成部分包括主梁、桥墩、桥台和基座等。主梁是承受车辆等荷载的主要构件，桥墩和桥台用于支撑主梁，并将主梁上的力传递给基座。
【解答】解：A、梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成，这是梁式桥的基本构造，A正确。
B、桁架桥是以桁架梁作为主要承重结构的桥梁，它属于梁式桥的一种，B错误。
C、桥墩和桥台在桥梁结构中起到支撑主梁的作用，能够把主梁产生的向下的力传给下面的基座，C正确。
D、对于结构简单的梁式桥，可把主梁直接架在两端的桥台上，这种形式较为常见，D正确。
故选：B。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
14．为了研究港珠澳大桥的抗风抗震能力，工程师将桥梁以1：45缩尺比制作桥梁结构模型，进行风洞试验，了解桥梁在各种风力风向作用下的结构强度，该试验属于（　　）
A．优选试验法 B．虚拟试验法 C．强化试验法 D．模拟试验法
【考点】模拟试验法．
【答案】D
【分析】本题考查对技术试验的常用方法的区分。
技术试验的常用方法有五种：
（1）优选实验法：运用数理统计的方法，选定若干次典型意义的实验，逻辑地推出全部试验所达到的最佳效果，例：不同品种水稻的对比试验等。
（2）模拟实验法：通过再现的方法来模拟现实发生的情况，例：汽车碰撞试验；大坝水利试验（缩小比例模拟）等。
（3）虚拟实验法：利用计算机技术虚拟现实中的技术原型并进行实验的方法，例：计算机虚拟火星探测器模拟登陆动画等。
（4）强化实验法：通过扩大和强化实验对象的作用，以提高实验效率，测试产品的极端情况。例：砖块等施工材料的抗压试验、耐火试验、水管抗压试验
（5）移植实验法：在进行试验时，将试验对象移植到另一对象中进行观察。如：橘子从长江以南移植到长江以北的种植试验，许多生物领域的试验。
【解答】解：了解桥梁在各种风力风向作用下的结构强度，该试验属于模拟试验法。
故选：D。
15．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们对家乡的桥梁进行了研究，无锡市区的蓉湖大桥、宛山湖大桥均为单塔双索斜拉大桥，桥塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。当桥塔高度改变时，拉索与桥塔的连接点相对于桥塔顶端位置不变。当一辆载重汽车从桥梁左端按设计时速匀速驶向桥塔的过程中（　　）
A．左侧拉索的拉力先增大后减小
B．左侧拉索的拉力一直减小
C．为了减小拉索承受的拉力，在条件允许的情况下，可适当减小桥塔高度
D．桥塔高度的变化时，拉索所受的拉力始终不变
【答案】B
【详解】AB．以桥塔与桥面的交点为支点，左侧拉索的拉力为动力，汽车对桥的压力为阻力，当载重汽车从桥梁左端匀速驶向桥塔的过程中，阻力臂逐渐减小，在阻力和动力臂不变时，根据杠杆的平衡条件可知左侧拉索拉力大小一直减小，故B符合题意，A不符合题意；
CD．桥塔的高度越高，拉索拉力的力臂越大，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，拉索承受的拉力就会越小，当改变桥塔高度时，可以改变拉索所受的拉力，为了减小拉索承受的拉力，在条件允许的情况下，可以适当增加桥塔高度。故CD不符合题意。
故选B。
16．横跨鄂西绝壁的四渡河大桥（如图所示），以560m深渊之上的“天路天桥”震撼世人，主跨900m，创山区悬索桥纪录。这座沪渝高速“咽喉”工程，在险峰深谷中书写人类征服自然的壮丽篇章。下列有关悬索桥的说法，不正确的是（　　）
A．悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁
B．悬索桥中的缆索的受力是张力，塔架所受的力是压力
C．悬索桥用料省、自重轻，在各种体系桥梁中的跨越能力最大
D．悬索桥不可以在比较深的或比较急的水流上建造
【答案】D
【分析】悬索桥是一种常见的桥梁类型。在悬索桥中，缆索起到关键的承重作用。
【解答】解：A、悬索桥确实是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，A正确。
B、悬索桥中的缆索承受拉力，即张力；塔架主要承受缆索传递下来的压力，B正确。
C、悬索桥具有用料省、自重轻的特点，并且在各种体系桥梁中的跨越能力最大，C正确。
D、悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造，因为它的桥墩相对较少，对水流的影响较小，D错误。
故选：D。
【点评】这是初中科学考试常见的题型，平时要加强练习，掌握答题技巧。
17．如图所示为杭州的西兴大桥，又称钱江三桥，是连接杭州老城区与滨江、萧山两区及萧山国际机场的重要通道之一，是一座跨钱塘江的斜拉桥。斜拉桥的索塔一般都建造得很高，多根缆索的一端固定在索塔上，每根缆索的另一端拉着桥的主梁。
（1）与悬索桥相比，斜拉桥的突出优点是　结构刚度大或抗风稳定性好、变形小等（合理即可）　 。
（2）斜拉桥的索塔一般都建造得很高的好处是　增大拉索与水平面的夹角，减小拉索的拉力或减小主梁所受水平力、减小主梁弯矩等（合理即可）　 。
（3）索塔的高度并不是无限增加的，因为其高度受到诸多因素影响，请写出索塔建造高度的影响因素：　地质条件或材料强度、风荷载、施工技术、经济性等（任选两个即可）　 （写出两方面因素即可）。
【答案】（1）结构刚度大或抗风稳定性好、变形小等（合理即可）；
（2）增大拉索与水平面的夹角，减小拉索的拉力或减小主梁所受水平力、减小主梁弯矩等（合理即可）；
（3）地质条件或材料强度、风荷载、施工技术、经济性等（任选两个即可）。
【分析】根据斜拉桥的结构特征、突出优点、影响建造高度的因素等知识来分析。
【解答】解：（1）斜拉桥的拉索直接连接索塔与主梁，对主梁的支撑更直接，整体结构刚度大于悬索桥（悬索桥主缆柔性大，变形相对明显），因此斜拉桥抗风稳定性更优，主梁变形更小；
（2）索塔越高，拉索与水平面的倾斜角越大；根据力的分解，拉索拉力可分解为竖直分力（承担主梁竖向荷载）和水平分力（对主梁的水平作用）；倾斜角越大，竖直分力占比越大、水平分力越小，从而降低拉索的张力需求或减小对主梁的水平作用，优化结构受力；
（3）以“地质条件”为例：索塔的基础依赖地基承载，若地基承载力不足，无法支撑过高索塔（否则易发生沉降、倾斜）；以“风荷载”为例：索塔越高，受风面积越大，风力作用越强，需控制高度以保证抗风稳定性（避免风致振动、倒塌风险）；其他如“材料强度”（索塔材料的强度限制高度，过高会因自重导致应力超限）、“施工技术”（超高索塔施工难度大，受现有技术限制）、“经济性”（高度增加会大幅提升造价，需权衡成本）等，均为影响因素。
故答案为：
（1）结构刚度大或抗风稳定性好、变形小等（合理即可）；
（2）增大拉索与水平面的夹角，减小拉索的拉力或减小主梁所受水平力、减小主梁弯矩等（合理即可）；
（3）地质条件或材料强度、风荷载、施工技术、经济性等（任选两个即可）。
【点评】掌握斜拉桥的结构特征、突出优点、影响建造高度的因素等相关知识即可解答本题。
18．如图所示是某校学生设计制作的桥梁模型，现要求测试该模型的稳定性和强度，提供不同质量的砝码若干，请设计简易试验方案，并回答问题．
（1）进行模型的稳定性试验，确定模型不发生翻转时所能承受的最大载荷（在给定的示意图上表示试验方法，用文字说明主要步骤）．
（2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是：①、③（①缩短桥梁两端伸出部分的长度；②增大桥梁两端伸出部分的长度；③两端增加桥墩；④减小桥面宽度．其中选择两项，将序号填入空格处）．
（3）如果要提高模型中部的强度，可以采取的措施是：①、④（①增加桥面木板的厚度；②增大桥墩之间的距离；③降低桥的高度；④选用高强度的材料．从中选择两项，将序号填入空格处）．
【答案】见试题解答内容
【分析】结构稳定性试验要找到桥梁模型最不稳定的位置挂重物，翻到前一次重物的重量即是桥梁模型稳定的最大荷载．
【解答】（1）试验对象是桥梁模型，试验目的是确定模型不发生翻转时所能承受的最大荷载．故应找到试验对象最不稳定的位置挂重物，逐步增加重物直到桥梁翻倒．
（2）提高稳定性的方法有：降低重心、增大支撑面（重心的垂线落在支撑面内）、改变结构形状．减小桥面的宽度将会降低桥梁的使用功能，故排除．增大桥梁两端伸出部分的长度会使桥梁的重心外移，重心的垂线不在支撑面内桥梁即翻到．
（3）提高强度的方法有：改变材料、改变连接方式、改变结构形状．增大桥墩之间的距离会使中部承受更大的压力，更容易弯曲形变，故错误．降低桥的高度是降低重心，对桥梁中部强度提高没有帮助，故错误．
故答案为：（1）将桥梁模型放置在平整的桌面上，如图所示，在桥梁的右侧最远端逐渐挂砝码，直到桥梁模型发生翻转，桥梁模型的最大荷载为去掉最后一个砝码的质量．
（2）①、③；（3）①、④．
19．我国是桥梁建设的大国，目前桥梁总数超过100万座，世界排名前10位的各类型桥梁中，中国占半数以上．桥梁建设时需要考虑钢梁的“下垂量”，如图1所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量，小明和小亮通过分析桥梁结构作出如下两个猜想：①钢梁的下垂量h可能与钢梁所受到的压力F有关；②钢梁的下垂量h可能与两个支撑柱的间距s有关，为了验证猜想，他们进行了如下实验：
(1)如图2是小亮探究“一根钢梁的下垂量h与钢梁所受的压力F的关系”时，画出的下垂量h与所受压力F关系的图线，根据图线可知，当压力为时，下垂量是 cm，根据图像可得结论： ；
(2)小明想探究“一根钢梁的下垂h与两个支撑柱的间距的关系”，实验过程中，他应该控制 不变，改变两个支柱间的距离s；
(3)小亮发现将钢梁压制成如图3的倒“V”字形后，能承受更大的压力，请你就这一现象提出一个合理的猜想：钢梁能承受的最大压力可能与 有关。
【答案】(1) 10 见解析
(2)钢梁所受到的压力F大小
(3)钢梁的形状
【详解】（1）[1]据图2可知，当压力为时，下垂量是10cm。
[2]由图可知，下垂量h与所受压力F关系的图线为过原点的倾斜直线，故当两个支撑柱间距离等相同时，下垂量h与所受压力F成正比。
（2）由题意可知，探究“钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距s的关系”，需要控制钢梁所受到的压力F大小不变，则不断地改变两个支撑柱间距s。
（3）钢梁压制成如图3的倒“V”字形后，可以使其能承受更大的压力，由此可猜测，钢梁能承受的最大压力可能与钢梁的形状有关。
20．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，小明同学对桥梁进行了研究，发现生活中的桥千差万别，各具特色，如图甲所示：有些是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？
为此小明将汽车通行凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图乙所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在 A、B 两点的下面。如图丙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。
他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的重力 、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度、A 与 B两点所在曲线轨道（可以看成是圆的一部分）半径等因素有关。
小明让玩具小车通过图乙的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。
请回答下列问题：
(1)玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，它的运动状态是 （选填“改变”或“不变”）的；
(2)实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过 A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。分析下表数据可以得到结论：
实验次序 速度v/（m/s） 小车重力 G/N 玩具小车对凸形桥A 点压力 F1/N 玩具小车对凹形桥B 点压力 F2/N
1 v1 2.00 1.80 2.40
2 v2 2.00 1.60 2.80
3 v3 2.00 1.50 3.00
4 v1 3.00 2.70 3.60
5 v2 3.00 2.40 4.20
6 v3 3.00 2.25 4.50
①分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关；
②分析1、2、3次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关；
③由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易压坏桥的是 （填“A”或“B”）点。
【答案】(1)改变
(2) 小车重力 速度 B
【详解】（1）玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，速度大小不变，但运动方向改变，所以运动状态是改变的。
（2）[1]分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，小车的速度相等，重力不同，对凸形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的重力有关。
[2]1、2、3次实验数据中，小车的重力同，速度大小不同，对凸形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的速度有关。
[3]分析表中任意一次实验数据可知：当质量、速度相同时，小车对B点的压力更大；所以容易压坏桥的是B点。
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【核心素养】浙教版（2024版）八年级科学上册·分层练习
5.2 桥梁的结构与制作
科学观念：了解桥梁的组成及受力特点；知道桥梁的分类及生活中桥梁的典型代表了解桥梁的组成及受力特点；知道桥梁的分类及生活中桥梁的典型代表。
科学思维：桥梁的受力分析，发展科学思维。
探究实践：能够设计和制作满足需求的桥梁，同时考虑性、稳定性等,培养设计、动手的能力。
态度责任：培养科学原理应用于技术的思想，激发学习科学的兴趣。
1．如图所示是小明的木制提篮设计方案，从强度角度考虑最合理的是（　　）
A． B． C． D．
2．桥梁是供铁路、道路、渠道、管线及行人等跨越河流、山谷或其他障碍物时使用的具有承载能力的专门的人工构造物。下列几种常见的桥梁中，最适合建造大跨度桥的是（　　）
A．梁桥 B．拱桥 C．悬索桥 D．斜拉桥
3．赵州桥的最大的特点就是使用了敞肩拱结构，堪称现代许多钢筋混凝土桥梁的祖先。敞肩拱的运用，是世界桥梁史上的首创。那么下面哪个选项不属于敞肩拱的优点 （　　）
A．降低了施工的难度，减少了施工的时间
B．节省了原材料，降低了成本
C．减轻了重量，降低了重心，增强了稳定性
D．增大流水通道，减少流水的冲力，加速泻洪
4．如图所示为木料抗弯强度实验。木料在悬挂重物后向下弯曲，测得木料M的下弯距离为5mm，木料N的下弯距离为8mm。从结构稳固角度考虑，下列板凳设计方案中，合理的是（　　）
A．木料M制作 B．木料M制作
C．木料N制作 D．木料N制作
5．如图所示为一款桌面摆放的相框，其保持稳定的主要原因是（　　）
A．相框的重心位置比较低
B．相框的形状为三角形
C．相框与桌面的接触面积比较大
D．相框与桌面接触形成的支撑面积比较大
6．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使，以下关于拱形结构说法错误的是（　　）
A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力
B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固
C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥
D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重
7．如图所示为某悬索桥的结构示意图，以下关于该桥各构件主要受力形式分析不正确的是（　　）
A．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载
B．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响
C．主索受拉，吊索受拉，塔柱受压
D．刚性梁受弯曲，锚碇受压
8．如图所示是一款折叠躺椅。下列关于该产品的结构分析中不正确的是（　　）
A．精选优质连接件牢固耐用，主要考虑结构的安全性
B．折叠后空间立省一半，主要考虑环境的因素
C．增大椅脚的横截面积，主要考虑加强结构的稳定性
D．靠背展开后得到合适的角度，主要考虑人的因素
9．桥梁的承重力是指桥梁在设计条件下能够安全承受的最大荷载，包括自身重量、车辆荷载、风载等静态与动态作用力。下列因素中，直接决定桥梁构件的受力极限、对桥梁的承重力起关键作用的是（　　）
A．材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等
B．如析架、拱形、悬索等不同的力学结构类型
C．桥墩与地基的承载能力
D．焊接、浇筑的工艺精度、施工质量
10．如图所示为悬索桥的主要结构示意图。请回答下列问题：
（1）悬索桥结构图中，序号③的名称是　 　，是悬索桥的主要承重结构。
（2）桥的主梁是图中的序号　 　，通过吊杆或吊索，即图中的序号　 　将桥的结构③和④连接起来。
（3）悬索桥的结构②承载着结构③产生的向下的力，结构②的名称是　 　。
11．赵州桥（如图所示）又称安济桥、大石桥，位于河北省石家庄市赵县城南的汶河上，始建于隋代（公元595年﹣605年），由著名匠师李春设计建造，是世界上现存年代最久、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。请回答下列问题：
（1）拱桥是用　 　作为桥身主要承重结构的桥，赵州桥的建造材料是　 　。
（2）赵州桥的桥梁称为“敞肩拱”，指的是　 　；“敞肩拱”的意义在于　 　 。
（3）除了杭州的拱宸桥，请再举出浙江省境内或你家乡的石拱桥：　 　。
12．桥梁设计中常使用三角形结构，主要是因为三角形具有（　　）
A．美观对称的特点 B．便于快速施工的优势
C．高稳定性和抗变形能力 D．节省材料的天然特性
13．如图所示为常见的梁式桥结构示意图。下列有关梁式桥结构的认识，错误的是（　　）
A．梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成
B．采用析架梁作为主要承重结构的析架桥不属于梁式桥
C．桥墩和桥台都能够把主梁产生的向下的力传给下面的基座
D．结构简单的梁式桥，可把主梁直接架在两端的桥台上
14．为了研究港珠澳大桥的抗风抗震能力，工程师将桥梁以1：45缩尺比制作桥梁结构模型，进行风洞试验，了解桥梁在各种风力风向作用下的结构强度，该试验属于（　　）
A．优选试验法 B．虚拟试验法 C．强化试验法 D．模拟试验法
15．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们对家乡的桥梁进行了研究，无锡市区的蓉湖大桥、宛山湖大桥均为单塔双索斜拉大桥，桥塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。当桥塔高度改变时，拉索与桥塔的连接点相对于桥塔顶端位置不变。当一辆载重汽车从桥梁左端按设计时速匀速驶向桥塔的过程中（　　）
A．左侧拉索的拉力先增大后减小
B．左侧拉索的拉力一直减小
C．为了减小拉索承受的拉力，在条件允许的情况下，可适当减小桥塔高度
D．桥塔高度的变化时，拉索所受的拉力始终不变
16．横跨鄂西绝壁的四渡河大桥（如图所示），以560m深渊之上的“天路天桥”震撼世人，主跨900m，创山区悬索桥纪录。这座沪渝高速“咽喉”工程，在险峰深谷中书写人类征服自然的壮丽篇章。下列有关悬索桥的说法，不正确的是（　　）
A．悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁
B．悬索桥中的缆索的受力是张力，塔架所受的力是压力
C．悬索桥用料省、自重轻，在各种体系桥梁中的跨越能力最大
D．悬索桥不可以在比较深的或比较急的水流上建造
17．如图所示为杭州的西兴大桥，又称钱江三桥，是连接杭州老城区与滨江、萧山两区及萧山国际机场的重要通道之一，是一座跨钱塘江的斜拉桥。斜拉桥的索塔一般都建造得很高，多根缆索的一端固定在索塔上，每根缆索的另一端拉着桥的主梁。
（1）与悬索桥相比，斜拉桥的突出优点是　 　。
（2）斜拉桥的索塔一般都建造得很高的好处是　 　。
（3）索塔的高度并不是无限增加的，因为其高度受到诸多因素影响，请写出索塔建造高度的影响因素：　 　（写出两方面因素即可）。
18．如图所示是某校学生设计制作的桥梁模型，现要求测试该模型的稳定性和强度，提供不同质量的砝码若干，请设计简易试验方案，并回答问题。
（1）进行模型的稳定性试验，确定模型不发生翻转时所能承受的最大载荷（在给定的示意图上表示试验方法，用文字说明主要步骤）。
（2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是： 、 （①缩短桥梁两端伸出部分的长度；②增大桥梁两端伸出部分的长度；③两端增加桥墩；④减小桥面宽度．其中选择两项，将序号填入空格处）。
（3）如果要提高模型中部的强度，可以采取的措施是： 、 （①增加桥面木板的厚度；②增大桥墩之间的距离；③降低桥的高度；④选用高强度的材料．从中选择两项，将序号填入空格处）。
19．我国是桥梁建设的大国，目前桥梁总数超过100万座，世界排名前10位的各类型桥梁中，中国占半数以上．桥梁建设时需要考虑钢梁的“下垂量”，如图1所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量，小明和小亮通过分析桥梁结构作出如下两个猜想：①钢梁的下垂量h可能与钢梁所受到的压力F有关；②钢梁的下垂量h可能与两个支撑柱的间距s有关，为了验证猜想，他们进行了如下实验：
（1）如图2是小亮探究“一根钢梁的下垂量h与钢梁所受的压力F的关系”时，画出的下垂量h与所受压力F关系的图线，根据图线可知，当压力为时，下垂量是 cm，根据图像可得结论： ；
（2）小明想探究“一根钢梁的下垂h与两个支撑柱的间距的关系”，实验过程中，他应该控制
不变，改变两个支柱间的距离s；
（3）小亮发现将钢梁压制成如图3的倒“V”字形后，能承受更大的压力，请你就这一现象提出一个合理的猜想：钢梁能承受的最大压力可能与 有关。
20．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，小明同学对桥梁进行了研究，发现生活中的桥千差万别，各具特色，如图甲所示：有些是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？
为此小明将汽车通行凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图乙所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在 A、B 两点的下面。如图丙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。
他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的重力 、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度、A 与 B两点所在曲线轨道（可以看成是圆的一部分）半径等因素有关。
小明让玩具小车通过图乙的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。
请回答下列问题：
（1）玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，它的运动状态是 （选填“改变”或“不变”）的；
（2）实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过 A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。分析下表数据可以得到结论：
实验次序 速度v/（m/s） 小车重力 G/N 玩具小车对凸形桥A 点压力 F1/N 玩具小车对凹形桥B 点压力 F2/N
1 v1 2.00 1.80 2.40
2 v2 2.00 1.60 2.80
3 v3 2.00 1.50 3.00
4 v1 3.00 2.70 3.60
5 v2 3.00 2.40 4.20
6 v3 3.00 2.25 4.50
①分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关；
②分析1、2、3次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的 有关；
③由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易压坏桥的是 （填“A”或“B”）点。
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