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浙教版2025-2026学年八年级上科学期末复习第5章 建筑结构与工程
考试时间：120分钟 满分：160分
一、选择题(共15小题,每题3分,共45分)
1．2024年9月 27 日凌晨，榕山长江大桥正式开放交通，长江上再增一条过江通道，大桥惠及沿线30余万群众，大桥总长1513米，其中主桥长 1 055 米，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，这是利用了(　　)
A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性
C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性
2．如图为某桥梁施工中的预制梁场，其优点是（　　）
A．缩短工期
B．降低精度
C．增加成本
D．依赖天气
3．房屋、桥梁、塔等各种建筑都有结构。关于结构一词，下列说法中不正确的是（　　）
A．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列
B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在
C．不同的事物往往具有不同的结构
D．不同的结构具有不同的功能
4．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　）
A．所有结构的主要功能都是承受力
B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁
C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑
D．结构的功能与其形状和材料密切相关
5．如图所示，为解决好学生 午休问题，学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅，从力学的形态上分类，该课桌椅的主体结构属于 (　　)
A．框架结构 B．绳索结构
C．壳体结构 D．实体结构
6．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　)
A．方案②的结构强度比方案①高
B．方案②的结构强度比方案④高
C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变
D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉
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．如图所示为一座桥梁的施工方案示意图。下列分析中，不正确的是（　　）
A．构件M和构件N应具备良好的抗压性能
B．各主要构件都应该具备足够大的横截面积
C．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响
D．设计中计算最大荷载时应考虑各种可能的受力情况
9．如图，玩具汽车停在模型桥面上。下列说法正确的是（　　）
A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
10．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
11．小明家附近要建一个水库，他构思了四种混凝土拦水坝方案，方案中圆圈的大小表示钢筋的粗细，虚线表示水。混凝土抗压强度远大于抗拉强度，钢筋抗拉强度大于抗压强度。从结构强度的角度分析，下列方案中，合理的是（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　）
A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率
B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差
C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳
D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量
13．以下对纸桥抗弯能力的测试方式中，不合理的是(　　)
A． B．
C． D．
14．如图所示为拱桥在拱顶受到竖直向下的压力时，拱的内部传递压力以及对基座作用力的示意图，其中正确的是 (　　)
A． B．
C． D．
15．如图所示的桥梁模型，通过杆件穿插、叠压而成。材料甲与材料乙的相关尺寸如图所示，分析下表，下列关于杆件的选材及摆放方案，最合理的是（σ的值越小表示强度越强）（　　）
抗压强度 σ
抗弯强度 σ
A．选择材料甲，24作为尺寸h B．选择材料甲，16作为尺寸h
C．选择材料乙，22作为尺寸h D．选择材料乙，18作为尺寸h
二、填空题（共7小题,每空2分,共40分）
16．影响结构强度和稳定性的因素有：材料的　 　、结构的　 　、构件的　 　和连接方式等。
17．结构是指组成事物的各个部分之间的　 　和　 　。结构普遍存在于自然界和人类创造的各种事物中，不同的事物往往具有不同的结构，不同的结构具有不同的　 　。
18．建筑结构的类型。
（1）框架结构：以　 　作为梁和柱组成的结构。如：钱塘江大桥。
（2）壳体结构：层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有　 　的外形。如：国家大剧院。
（3）实体结构：结构体本身是　 　的结构。如：桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等。
19．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)。
20．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。
（1）从形态方面考虑，升旗台属于　 　(填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”)。
（2）测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是　 　。
21．蜂窝结构是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂窝结构是蜂巢(如图所示)的基本结构，是由一个个同样大小且相同形状的单房、房口全朝下或朝向一边、背对背对称排列组合而成的一种结构。这种结构有着优秀的几何力学性能，因此在材料领域中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）蜂窝的每一个蜂房都是　 　形状的，使得每一个蜂房都被其他蜂房包围。
（2）蜂窝的这种结构非常精巧，其最突出的优点是　 　
（3）蜂房的精妙结构不仅令自然学家们叹为观止，更激发了科学家们的浓厚兴趣。通过深入探索，科学家们意外地发现并开发出一种具有蜂窝结构的新型材料，在工程领域中，这种材料在隔音、隔热、导流、电磁屏蔽以及缓冲吸能等方面展现出广泛的应用潜力。请举例说明：
　 　
22．如图所示是某校学生设计并制作的桥梁模型。
（1）现要对该模型进行稳定性试验，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”。某学生根据提供的砝码，设计了简易试验方案来测试该模型的稳定性，具体步骤如下：
a.将桥梁模型放置在 　 　 的桌面上。
b.如图所示，在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码（每个钩码质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。
根据试验可得出，该桥梁模型的“稳定值”为 　 　 。
（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。
三、实验探究题（共5小题,每空2分,共40分）
23．探究题：材料的厚度与强度的关系
提出问题： 材料的厚度会影响它的强度吗？
你的假设： 　 　
实验材料： 不同厚度的卡纸（如1mm、2mm、3mm）、几本一样高的书、垫圈若干。
实验步骤：
取最薄的卡纸，剪成相同宽度的纸条（如2厘米宽）。
将纸条两端分别搭在两本书上，保持悬空。
在纸条的中间位置，一个一个地挂垫圈，直到纸条断裂，记录下垫圈的数量。
换用中等厚度和最厚的卡纸，重复步骤1-3。
实验现象： 　 　
实验结论： 　 　
思考：在建筑中，我们如何根据需要选择不同厚度的材料　 　？
24．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　 　。
25．桥梁建设时需要考虑钢梁的“下垂量”。如图甲所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量。某同学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，于是进行了如下实验。
他将两个砖块作为支撑柱，把一块塑料板平铺放在两个支撑柱上作为钢梁，在塑料板中央施加一定的压力，用刻度尺测得此时塑料板的下垂量为h。
（1）图乙是该同学探究“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关系的图像。根据图像可知，当压力为5000N时，下垂量是 　 　 cm，根据图像可得结论：　 　 。
（2）为了探究下垂量与支撑柱间距的关系，接下来应进行的操作是 　 　 。若 　 　 ，则说明钢梁的下垂量与支撑柱的间距有关。
26．国家大剧院如图所示，它的整个壳体钢结构重达6475 吨，东西向长轴跨度212.2米，是目前世界上最大的穹顶。为什么能建起如此宏伟的建筑，秘密就在于其外形结构：壳体结构。从外观看，蛋壳、蚌壳这些壳体结构有的像半球形，有的成拱形，有的像圆球形，有的像不规则但非常美丽的弧形。尽管它们形态各异，却有着共同的力学特征：壳体结构在受到外力作用时，能够把力均匀分散在壳体的各个部分，使壳体单位面积上受到的力并不大，更为重要的是，在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。
（1）下列著名建筑中没有利用壳体结构的是____。
A．悉尼歌剧院 B．金字塔
C．赵州桥 D．北京大兴国际机场
（2）鸡蛋握在手中不易损坏是因为____。
A．鸡蛋壳很厚 B．鸡蛋壳的硬度很大
C．鸡蛋壳内部是空心的 D．鸡蛋壳属于壳体结构
（3）站立在地面上，人的脚能够承载较大的重量，主要是因为____。
A．脚骨骼的数量多 B．脚部的肌肉发达
C．脚骨骼组成拱形结构 D．脚骨骼比钢铁还要坚硬
（4）下列对壳体结构受力示意图分析正确的是____。
A． B． C． D．
27．我国是桥梁建设的大国，目前桥梁总数超过100万座。桥梁建设时需要考虑钢梁的“下垂量”，如图甲所示，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）图乙是小亮探究“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5000N时，下垂量是 　 　 cm，根据图像可得出结论：　 　 。
（2）小明想探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱的间距s的关系”，实验过程中，他应该控制 　 　 不变，改变两个支撑柱之间的距离s。
（3）小亮发现将钢梁压制成图丙的倒“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。
四、解答题（共5小题,每题7分,共35分）
28．在校科技节木桥承重比赛中，小明设计制作了如所示的桥梁模型，并进行了承重测试。在承重测试中，承重板通过挂钩与电子秤相连。通过往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至木桥受损。
（1）在承重测试中，往承重容器加入细沙而不是钩码作为重物的优点是　 　。
（2）已知承重板与桥梁的垂直接触面积约为15平方厘米，小瑞的桥梁下方电子秤悬挂重物的最大质量为15kg，不计电子秤、承重板的自重，求该桥梁所能承受的最大压强。
（3）请你说说有哪些方法可以增大桥梁的承重能力 　 　。(说出一条即可)
29．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题：
实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。实验目标是测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。
实验过程：
设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。
材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。
测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。
（1）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为 　 　 元。
（2）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与 　 　 （填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。
（3）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与 　 　 （填“材料重量”或“材料强度”）有关。
（4）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析。
30．港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成，如图所示。建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。若每一节密封长方形沉管的体积为6.3×104m3，总质量为6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。请回答：
（1）漂浮在海面上的一节密封沉管，受到海水对它的浮力为多大？
（2）要使密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中，则需注入多少千克的海水？
31．建筑结构除了框架结构、壳体结构、实体结构外，常见的分类还有混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、剪力墙结构等类型，每种结构具有不同的材料特性和适用场景。主要建筑结构类型及特点如下：
①混凝土结构：包括素混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，特点是抗压性能强、耐久性高，但自重大，施工周期长，抗拉性能较弱。
②砌体结构：以砖、石或混凝土砌块砌筑，成本低且耐腐蚀，常见于多层住宅和办公楼。局限性：强度低、抗震性差，施工效率低。
③钢结构：以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。需注意防火防锈，成本较高。
④剪力墙结构：依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大(在水平方向上耐受力强)。
（1）桥墩、水坝等建筑常用　 　结构来建造，原因是　 　
（2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用　 　结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，常用　 　结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是　 　
32．在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，为方便同学们进出开心农场，学校计划在操场和开心农场之间搭一座小桥，向全校同学公开招标。要求：桥面宽度不小于0.5米，小桥安全、美观、价廉。同学们纷纷报名参加此次竞标，小典邀请你一起参与他们组的竞标。
（1）下列属于本次校园小桥建设中的限制条件的是 ____ （多选，填字母）。
A．桥面宽度 B．桥的形状 C．桥的跨度 D．建造材料
E．建造成本
（2）小桥的建造需经历“①制作一个模型、②明确要解决的问题、③实施建设、④在限定的条件下进行设计、⑤测试模型和评估改进”五个步骤，正确的排列顺序是 ____ （填字母，下同）。
A．①②⑤④③ B．②④①⑤③ C．②①④⑤③ D．②④①③⑤
（3）制订小桥的竞标书时，下列因素不需要写在标书中的是 ____ 。
A．成本预算、时间分配、人员分工
B．建桥位置、使用的材料
C．投标者是否具有丰富的经验
D．桥的设计方案
（4）小典给小组提了以下建议，你觉得不正确的是 ____ 。
A．改进设计方案时，要分析梳理问题，反思交流
B．可以调研周围桥梁的结构特点
C．制作过程中，发现问题要经过小组研讨交流再进行处理，避免个人随意修改
D．制作竞标书时，小组所有成员的意见都要记录在上面，不用处理、筛选
（5）从现场的情况来看，在1米宽的水沟之上建桥，下列桥的形状最适合的是 　。
A．石拱桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．梁式桥
（6）结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，请你把设计图画在下面方框里。
（7）小典和同学设计并制作了一个纸桥梁模型检测他们的方案，他们用纸代替钢材，把同样大小的纸条折成了不同的形状，并进行承重能力的检测。
钢条结构 圆筒钢条 L形钢条 U形钢条 扁平钢条
承重能力（垫片数） 5 1 3 0
根据上表承重能力的检测情况，你觉得他们应该选用的钢材是 ____ （填字母，下同）。
A．圆筒钢条 B．扁平钢条 C．L形钢条 D．U形钢条
（8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是 ____ 。
A．小组自评 B．小组间互评
C．不仅自评，小组间还要互评 D．老师主观评价
（9）在整个建桥活动中，我们对做好一项工程有了很多新的认识。下列认识中，错误的是 ____ 。
A．工程的关键是设计，设计是需要不断改进往复的过程，直至满足建造的要求
B．工程的建设离不开技术，两者相互影响又相互促进
C．工程建设具有复杂性，制作模型可以和设计方案有些许不一致
D．制作模型是工程设计中的重要环节
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浙教版2025-2026学年八年级上科学期末复习第5章 建筑结构与工程
（解析版）
一、选择题(共15小题,每题3分,共45分)
1．2024年9月 27 日凌晨，榕山长江大桥正式开放交通，长江上再增一条过江通道，大桥惠及沿线30余万群众，大桥总长1513米，其中主桥长 1 055 米，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，这是利用了(　　)
A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性
C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性
【答案】B
【解析】如题图所示的榕山长江大桥桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，这是利用了三角形具有稳定性，故只有B选项正确。
故答案为：B。
2．如图为某桥梁施工中的预制梁场，其优点是（　　）
A．缩短工期 B．降低精度 C．增加成本 D．依赖天气
【答案】A
【解析】A、在桥梁施工中设置预制梁场，将梁在预制场提前预制。这种预制施工方式可以和桥梁下部结构施工等其他工序同时进行。例如，当桥墩在现场进行施工时，梁在预制场同步预制，待桥墩施工完成，预制梁也制作好了，能较快进行架设，极大地减少了因等待梁制作而产生的时间浪费，从而有效缩短了整个桥梁工程的工期。所以选项A“缩短工期”是预制梁场的优点。
B、预制梁场一般配备较为专业的设备和技术人员，在相对稳定的环境中进行梁的预制，相比现场现浇等方式，更有利于控制施工精度，精度应该是提高而不是降低。所以选项B“降低精度”不符合预制梁场的实际情况，不是其优点。
C、虽然预制梁场前期需要投入一定的建设成本，包括场地建设、设备购置等，但从整体工程来看，预制梁场实现了规模化、标准化生产，提高了生产效率，减少了因天气等因素导致的窝工等情况，从长远和整体成本核算，并不一定会增加成本，反而有可能降低成本。所以选项C“增加成本”不是预制梁场的优点。
D、预制梁场在室内或有一定防护措施的场地内进行施工，相比完全露天的现场浇筑，受天气影响较小。例如遇到雨天、大风天等恶劣天气，在预制梁场内仍可以较为正常地开展预制工作。所以选项D“依赖天气”不符合预制梁场特点，不是其优点。
故答案为：A。
3．房屋、桥梁、塔等各种建筑都有结构。关于结构一词，下列说法中不正确的是（　　）
A．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列
B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在
C．不同的事物往往具有不同的结构
D．不同的结构具有不同的功能
【答案】B
【解析】A、结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列，A正确。
B、结构不仅存在于人类创造的各种事物中，自然界中也广泛存在结构，比如雪花的六角形结构、蜂巢的六边形结构等，B错误。
C、不同的事物往往具有不同的结构，例如桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥等不同结构，C正确。
D、不同的结构具有不同的功能，比如三角形结构具有稳定性，常用于建筑的支撑部分，D正确。
故答案为：B。
4．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　）
A．所有结构的主要功能都是承受力
B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁
C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑
D．结构的功能与其形状和材料密切相关
【答案】A
【解析】A、结构的功能多样，并非所有结构的主要功能都是承受力，比如墙壁的主要功能是分隔空间，雕塑的主要功能是美观，故该选项错误。
B、有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁，墙壁可以将不同的空间区域分隔开来，该说法正确，故该选项正确。
C、有些结构的功能是为了美观，如雕塑，雕塑通过其造型、艺术设计起到美观装饰的作用，该说法正确，故该选项正确。
D、结构的功能与其形状和材料密切相关，比如同样是承受力的结构，钢材制作的和木材制作的，以及不同形状的，其承受力的能力等功能会有差异，该说法正确，故该选项正确。
故答案为：A。
5．如图所示，为解决好学生 午休问题，学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅，从力学的形态上分类，该课桌椅的主体结构属于 (　　)
A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构
【答案】A
【解析】框架结构是由梁、柱等构件通过一定的连接方式组成的结构，能够支撑和传递荷载。从图中课桌椅的主体结构来看，是由多个杆件等组成的类似框架的结构，符合框架结构的特点。而绳索结构主要依靠绳索受力；壳体结构通常是曲面形的薄壁结构；实体结构是实心的结构，课桌椅主体结构不符合后三者的特点，所以属于框架结构；
故答案为：A。
6．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　)
A．方案②的结构强度比方案①高
B．方案②的结构强度比方案④高
C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变
D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉
【答案】B
【解析】根据结构的强度和稳定性的定义可以得到方案①和方案②的稳定性及强度均大于后面两个，故B正确；
方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，但由于材料是木质的，所以时间溜了也会发生弯曲形变，故C错误；
方案③④桥板的主要受力形式是受压，故D错误。
故选B。
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
【解析】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；
故答案为：D。
8．如图所示为一座桥梁的施工方案示意图。下列分析中，不正确的是（　　）
A．构件M和构件N应具备良好的抗压性能
B．各主要构件都应该具备足够大的横截面积
C．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响
D．设计中计算最大荷载时应考虑各种可能的受力情况
【答案】B
【解析】A、构件M和构件N在桥梁结构中，主要承受压力。所以它们应具备良好的抗压性能，该选项正确。
B、构件的横截面积并非越大越好。从力学角度看，横截面积过大可能会增加桥梁的自重，还可能造成材料的浪费，并且会影响桥梁整体的结构合理性等。所以“各主要构件都应该具备足够大的横截面积”这种表述错误，该选项不正确。
C、施工中擅自加长桥面，会改变桥梁原有的受力平衡，可能导致桥梁承受的力超出设计范围，对桥梁产生不利影响，该选项正确。
D、设计中计算最大荷载时，考虑各种可能的受力情况，才能保证桥梁在实际使用中安全可靠，该选项正确。
故答案为：B。
9．如图，玩具汽车停在模型桥面上。下列说法正确的是（　　）
A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力
C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变
D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变
【答案】C
【解析】A、桥面受到向下的弹力，这个弹力的施力物体是汽车，因为汽车停在桥面上，汽车发生了弹性形变，要恢复原状，就会对与之接触的桥面产生向下的弹力，而不是因为桥梁发生了弹性形变，故A错误；
B、汽车停在桥面上，汽车对桥面产生向下的压力，使桥面发生了弹性形变，从而桥面对汽车产生了向上的支持力，即汽车受到了弹力，故B错误；
C、汽车受到向上的弹力，这个弹力的施力物体是桥梁，桥梁在汽车的压力作用下发生了弹性形变，要恢复原状，就会对与之接触的汽车产生向上的弹力，故C正确；
D、汽车受向上的弹力，其施力物体是桥梁，是因为桥梁发生了弹性形变，而不是因为汽车发生了形变，故D错误。
故答案为：C。
10．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
【解析】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。
故答案为：A。
11．小明家附近要建一个水库，他构思了四种混凝土拦水坝方案，方案中圆圈的大小表示钢筋的粗细，虚线表示水。混凝土抗压强度远大于抗拉强度，钢筋抗拉强度大于抗压强度。从结构强度的角度分析，下列方案中，合理的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】如图选项为拱坝，为了将上游水带来的压力通过水坝结构传递给两岸以及坝地沿基，水坝需要将凸起的一面朝向上游位置；由于上游水压会将压力施加在迎水面上，背水面受到拉力，因此应该将粗钢筋置于背水面，细钢筋置于迎水面；
故选C。
12．如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　）
A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率
B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差
C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳
D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量
【答案】D
【解析】A、预制板在预制场加工好后直接运到现场安装，就像建筑积木一样，这样大大减少了现场施工的时间，提高了施工效率，A正确。
B、预制板连接相对不够紧密，与框架结构、剪力墙结构相比，其整体性较差，所以抗震能力相对较弱，B正确。
C、预制板做成空心，能够节省材料，减轻自身质量，但是这种结构使得其隔音、隔热效果不太好，C正确。
D、预制板在承受压力时，下侧受到拉伸，上侧受到挤压，为了提高抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的下侧增加钢筋的数量，因为钢筋的抗拉能力强，而不是上侧，D错误。
故答案为：D。
13．以下对纸桥抗弯能力的测试方式中，不合理的是(　　)
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】A、在纸桥下方悬挂重物，重物的重力会使纸桥产生向下的弯曲趋势，这种方式能有效测试纸桥的抗弯曲能力，是合理的。
B、在纸桥的两侧分别悬挂重物，两侧的重物会对纸桥产生向下的拉力，使纸桥有向下弯曲的趋势，能够测试纸桥的抗弯曲能力，是合理的。
C、将重物直接放在纸桥的上方，重物的压力会使纸桥产生向下的弯曲，能测试纸桥的抗弯曲能力，是合理的。
D、一侧悬挂重物，另一侧放置重物，这种受力情况比较复杂且不符合纸桥通常承受使自身弯曲的力的常规情形，不能很好地测试纸桥的抗弯曲能力，是不合理的。
故答案为：D。
14．如图所示为拱桥在拱顶受到竖直向下的压力时，拱的内部传递压力以及对基座作用力的示意图，其中正确的是 (　　)
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。A中把压力向下和向外传递，故A正确，而BCD错误。
故选A。
15．如图所示的桥梁模型，通过杆件穿插、叠压而成。材料甲与材料乙的相关尺寸如图所示，分析下表，下列关于杆件的选材及摆放方案，最合理的是（σ的值越小表示强度越强）（　　）
抗压强度 σ
抗弯强度 σ
A．选择材料甲，24作为尺寸h B．选择材料甲，16作为尺寸h
C．选择材料乙，22作为尺寸h D．选择材料乙，18作为尺寸h
【答案】A
【解析】A、选择材料甲，24作为尺寸h，材料甲的b=16，h=24，横截面积S = 16×24；bh2=16×242；
B、选择材料甲，16作为尺寸h。此时b=24，h=16，横截面积S = 24×16；bh2=24×162。对比选项A，bh2更小，抗弯强度更低；
C、选择材料乙，22作为尺寸h。材料乙的b=18，h=22，bh2=18×222；计算可得16×242=16×576=9216，18×222=18×484 =8712，16×242＞18×222，抗弯强度不如选项A；
D、选择材料乙，18作为尺寸h。此时b=22，h=18，bh2=22×182=22×324=7128，比选项A的bh2小很多，抗弯强度低；
综合来看，选项A中bh2最大，抗弯强度高；横截面积S也较大，抗压强度也能得到保障；
故答案为：A。
二、填空题（共7小题,每空2分,共40分）
16．影响结构强度和稳定性的因素有：材料的　 　、结构的　 　、构件的　 　和连接方式等。
【答案】种类；形状；连接方式 (顺序可互换)
【解析】影响结构强度和稳定性的因素有：材料的种类，不同种类的材料性能不同，对结构强度和稳定性影响不同；结构的形状，合理的形状（如三角形、拱形等）能提升结构的强度和稳定性；构件的连接方式，牢固的连接方式可增强结构的整体强度和稳定性。
17．结构是指组成事物的各个部分之间的　 　和　 　。结构普遍存在于自然界和人类创造的各种事物中，不同的事物往往具有不同的结构，不同的结构具有不同的　 　。
【答案】有序搭配；空间排列；功能
【解析】结构是指组成事物的各个部分之间的有序搭配和空间排列。结构普遍存在于自然界和人类创造的各种事物中，不同的事物往往具有不同的结构，不同的结构具有不同的功能。
18．建筑结构的类型。
（1）框架结构：以　 　作为梁和柱组成的结构。如：钱塘江大桥。
（2）壳体结构：层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有　 　的外形。如：国家大剧院。
（3）实体结构：结构体本身是　 　的结构。如：桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等。
【答案】（1）刚性的杆
（2）曲面轮廓
（3）实心
【解析】（1）框架结构以刚性的杆作为梁和柱组成结构。
（2）壳体结构中薄板做成具有曲面轮廓的外形。
（3）实体结构本身是实心的结构。
19．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)。
【答案】（1）在荷载作用下的结构形变小，抗风能力强
（2）可以为缆索提供更大的拉力
（3）①过高的索塔会增加建设成本；②过高的索塔增加了施工的难度和风险；③过高的索塔会增加受到的风荷载，可能影响桥梁的稳定性和安全性； ④索塔的高度需要考虑与周围环境的协调和美观性(合理即可)
【解析】（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）①过高的索塔会增加建设成本；
②过高的索塔增加了施工的难度和风险；
③过高的索塔会增加受到的风荷载，可能影响桥梁的稳定性和安全性；
④索塔的高度需要考虑与周围环境的协调和美观性(合理即可)
20．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。
（1）从形态方面考虑，升旗台属于　 　(填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”)。
（2）测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是　 　。
【答案】（1）壳体结构
（2）重心低或支撑面积大
【解析】（1）由图可知，升旗台属于壳体结构，由若干薄块组成。
（2）该升旗台重心低、支撑面积大，所以稳定性好。
21．蜂窝结构是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂窝结构是蜂巢(如图所示)的基本结构，是由一个个同样大小且相同形状的单房、房口全朝下或朝向一边、背对背对称排列组合而成的一种结构。这种结构有着优秀的几何力学性能，因此在材料领域中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）蜂窝的每一个蜂房都是　 　形状的，使得每一个蜂房都被其他蜂房包围。
（2）蜂窝的这种结构非常精巧，其最突出的优点是　 　
（3）蜂房的精妙结构不仅令自然学家们叹为观止，更激发了科学家们的浓厚兴趣。通过深入探索，科学家们意外地发现并开发出一种具有蜂窝结构的新型材料，在工程领域中，这种材料在隔音、隔热、导流、电磁屏蔽以及缓冲吸能等方面展现出广泛的应用潜力。请举例说明：
　 　
【答案】（1）正六边形
（2）以最少的材料获得最大的空间且稳定性好
（3）建筑物墙体采用该材料用于隔音隔热；汽车保险杠采用该材料用于缓冲吸能
【解析】（1）蜂窝的每一个蜂房都是正六边形形状的，正六边形的几何特性使其能在平面上紧密拼接，使得每一个蜂房都被其他蜂房包围。
（2）蜂窝的这种结构最突出的优点是以最少的材料获得最大的空间且稳定性好，正六边形的排列方式能高效利用材料，同时结构稳定，可承受较大外力。
（3）例如：建筑物墙体采用该材料，利用其多孔结构用于隔音隔热；汽车保险杠采用该材料，利用其结构变形的特性用于缓冲吸能。
22．如图所示是某校学生设计并制作的桥梁模型。
（1）现要对该模型进行稳定性试验，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”。某学生根据提供的砝码，设计了简易试验方案来测试该模型的稳定性，具体步骤如下：
a.将桥梁模型放置在 　 　 的桌面上。
b.如图所示，在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码（每个钩码质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。
根据试验可得出，该桥梁模型的“稳定值”为 　 　 。
（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。
【答案】（1）水平；大于M﹣m，小于M
（2）①③。
【解析】（1）a.将桥梁模型放置在水平桌面上进行试验。为了确保试验的准确性，需要将桥梁模型放置在一个水平的桌面上，以避免因桌面不平而导致的试验误差。
b.通过悬挂钩码测试桥梁模型的稳定值。在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码，直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。根据试验可得出，该桥梁模型的稳定值为大于M-m，小于M。
（2）为了提高模型的稳定性，可以采取的措施包括缩短桥梁两端伸出部分的长度和在两端增加桥墩。
三、实验探究题（共5小题,每空2分,共40分）
23．探究题：材料的厚度与强度的关系
提出问题： 材料的厚度会影响它的强度吗？
你的假设： 　 　
实验材料： 不同厚度的卡纸（如1mm、2mm、3mm）、几本一样高的书、垫圈若干。
实验步骤：
取最薄的卡纸，剪成相同宽度的纸条（如2厘米宽）。
将纸条两端分别搭在两本书上，保持悬空。
在纸条的中间位置，一个一个地挂垫圈，直到纸条断裂，记录下垫圈的数量。
换用中等厚度和最厚的卡纸，重复步骤1-3。
实验现象： 　 　
实验结论： 　 　
思考：在建筑中，我们如何根据需要选择不同厚度的材料　 　？
【答案】材料的厚度会影响它的强度，材料越厚，强度越高；最厚的卡纸能承受的垫圈数量最多，中等厚度的次之，最薄的最少；在材料种类和宽度相同的情况下，材料的厚度越大，其强度越高，能承受的重量也越大；在建筑中，对于需要承受巨大压力的部分（如建筑物的地基、承重墙），我们会选择更厚、强度更高的材料；而对于非承重部分（如室内隔断），则可以选择较薄的材料以节省成本和空间
【解析】假设：材料的厚度会影响它的强度，材料越厚，强度越高。
实验现象：最厚的卡纸能承受的垫圈数量最多，中等厚度的次之，最薄的最少。
实验结论：在材料种类和宽度相同的情况下，材料的厚度越大，其强度越高，能承受的重量也越大。思考：在建筑中，对于需要承受巨大压力的部分（如建筑物的地基、承重墙），我们会选择更厚、强度更高的材料；而对于非承重部分（如室内隔断），则可以选择较薄的材料以节省成本和空间。
24．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　 　。
【答案】（1）缆索
（2）④；⑥
（3）塔架
【解析】（1）序号③是悬索桥的缆索，是主要承重结构，承受拉力。
（2）序号④是主梁，序号⑥是吊杆（吊索），用于连接缆索（③）和主梁（④）。
（3）序号②是塔架，承载缆索（③）产生的向下的力，将力传递到基础。
25．桥梁建设时需要考虑钢梁的“下垂量”。如图甲所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量。某同学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，于是进行了如下实验。
他将两个砖块作为支撑柱，把一块塑料板平铺放在两个支撑柱上作为钢梁，在塑料板中央施加一定的压力，用刻度尺测得此时塑料板的下垂量为h。
（1）图乙是该同学探究“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关系的图像。根据图像可知，当压力为5000N时，下垂量是 　 　 cm，根据图像可得结论：　 　 。
（2）为了探究下垂量与支撑柱间距的关系，接下来应进行的操作是 　 　 。若 　 　 ，则说明钢梁的下垂量与支撑柱的间距有关。
【答案】（1）10；在材料、支撑柱间距等条件一定时，钢塑的下垂量与所受压力成正比
（2）保持压力不变，改变支撑柱的间距；改变支撑柱间距后，下垂量发生变化。
【解析】（1）首先看图像，找到压力 F = 5000N 对应的下垂量h。从图乙中可以看出，当 F= 5000N 时，下垂量 h = 10cm。再分析图像的规律，图像是一条过原点的直线，说明在材料、支撑柱间距等条件一定时，钢塑的下垂量与所受压力成正比。
（2）要探究下垂量与支撑柱间距的关系，根据控制变量法，需要保持压力不变，改变支撑柱的间距，然后测量对应的下垂量。若改变支撑柱间距后，测量得到的下垂量发生变化，就说明钢塑的下垂量与支撑柱的间距有关。
26．国家大剧院如图所示，它的整个壳体钢结构重达6475 吨，东西向长轴跨度212.2米，是目前世界上最大的穹顶。为什么能建起如此宏伟的建筑，秘密就在于其外形结构：壳体结构。从外观看，蛋壳、蚌壳这些壳体结构有的像半球形，有的成拱形，有的像圆球形，有的像不规则但非常美丽的弧形。尽管它们形态各异，却有着共同的力学特征：壳体结构在受到外力作用时，能够把力均匀分散在壳体的各个部分，使壳体单位面积上受到的力并不大，更为重要的是，在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。
（1）下列著名建筑中没有利用壳体结构的是____。
A．悉尼歌剧院B．金字塔
C．赵州桥D．北京大兴国际机场
（2）鸡蛋握在手中不易损坏是因为____。
A．鸡蛋壳很厚 B．鸡蛋壳的硬度很大
C．鸡蛋壳内部是空心的 D．鸡蛋壳属于壳体结构
（3）站立在地面上，人的脚能够承载较大的重量，主要是因为____。
A．脚骨骼的数量多 B．脚部的肌肉发达
C．脚骨骼组成拱形结构 D．脚骨骼比钢铁还要坚硬
（4）下列对壳体结构受力示意图分析正确的是____。
A．B．C．D．
【答案】（1）B
（2）D
（3）C
（4）C
【解析】(1)悉尼歌剧院顶部、赵州桥拱形造型、北京大兴国际机场顶部利用了壳体结构，金字塔没有利用此结构。
故答案为：B。
(2)鸡蛋壳属于壳体结构，握在手中不易损坏。
故答案为：D。
(3)脚骨骼组成拱形结构，属于壳体结构，在受力时能够把力均匀分散在壳体的各个部分，使壳体单位面积上受到的力并不大，所以能承载较大的重量。
故答案为：C。
(4)壳体结构在受到外力作用时，能够把力均匀分散在壳体的各个部分，故A、B、D不正确，C正确。故答案为：C。
27．我国是桥梁建设的大国，目前桥梁总数超过100万座。桥梁建设时需要考虑钢梁的“下垂量”，如图甲所示，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）图乙是小亮探究“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5000N时，下垂量是 　 　 cm，根据图像可得出结论：　 　 。
（2）小明想探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱的间距s的关系”，实验过程中，他应该控制 　 　 不变，改变两个支撑柱之间的距离s。
（3）小亮发现将钢梁压制成图丙的倒“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）8；在其他条件相同时，钢梁的下垂量h与所受压力F成正比
（2）钢梁所受的压力（F）
（3）钢梁的形状。
【解析】（1）从图2中可以看出，当压力F=5000N时，对应的下垂量h是8cm；观察图2的图像，是一条过原点的倾斜直线，说明在其他条件相同时，钢梁的下垂量h与所受压力F成正比；
（2）要探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱的间距s的关系”，根据控制变量法，应该控制钢梁所受的压力F不变，改变两个支撑柱之间的距离s；
（3）将钢梁压制成图3的倒“V”字形后，能承受更大的压力，由于钢梁的形状发生了改变，所以可以猜想：钢梁能承受的最大压力可能与钢梁的形状有关。
四、解答题（共5小题,每题7分,共35分）
28．在校科技节木桥承重比赛中，小明设计制作了如所示的桥梁模型，并进行了承重测试。在承重测试中，承重板通过挂钩与电子秤相连。通过往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至木桥受损。
（1）在承重测试中，往承重容器加入细沙而不是钩码作为重物的优点是　 　。
（2）已知承重板与桥梁的垂直接触面积约为15平方厘米，小瑞的桥梁下方电子秤悬挂重物的最大质量为15kg，不计电子秤、承重板的自重，求该桥梁所能承受的最大压强。
（3）请你说说有哪些方法可以增大桥梁的承重能力 　 　。(说出一条即可)
【答案】（1）细沙的质量可以做微小调整，使用细沙测得的数据更精确
（2）
（3）增大承重板与桥梁的垂直接触面积（合理即可）
【解析】（1）细沙的重力可以做微小调整，而钩码不行，使用细沙测得的数据更精确。
（3）由可知，在压力一定时，可以通过增多受力面积来减小压强，从而增大桥梁的承重能力，即增大承重板与桥梁的垂直接触面积。或如增加支撑柱或采用拱形结构分散压力；使用更高强度的材料（如更硬的木材或复合材料）；优化桥梁的几何形状以提高抗弯能力等。
29．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题：
实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。实验目标是测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。
实验过程：
设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。
材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。
测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。
（1）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为 　 　 元。
（2）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与 　 　 （填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。
（3）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与 　 　 （填“材料重量”或“材料强度”）有关。
（4）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析。
【答案】（1）6
（2）材料
（3）材料强度
（4）优化建议如选用强度更高的木条、增加桥梁模型厚度等（合理即可）。
【解析】（1）木条成本为0.5元/根，用了8根，木条总成本为0.5×8=4元；胶水成本为2元/瓶，用了1瓶，胶水成本为2元；总材料成本为4+2=6元；
（2）实验中使用木条作为主要材料，测试得出桥梁模型能承受一定荷载，说明桥梁模型的强度与材料密切相关，同时制作工艺也会影响强度；
（3）用风扇模拟风力测试稳定性时，桥梁模型能保持稳定，结合材料和结构设计的影响，说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与材料强度有关，材料强度足够才能在风力等作用下保持稳定；
（4）材料选择方面：可选用强度更高的木条，这样能让桥梁模型承受更大的荷载，因为强度高的材料本身能提供更好的支撑力；结构设计方面：增加桥梁模型的厚度，根据力学原理，厚度增加能提高结构的抗弯等性能，从而增强承载能力；也可以优化桥梁的连接方式，使各部分连接更牢固，减少因连接不牢导致的结构失效，提升稳定性。
30．港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成，如图所示。建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。若每一节密封长方形沉管的体积为6.3×104m3，总质量为6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。请回答：
（1）漂浮在海面上的一节密封沉管，受到海水对它的浮力为多大？
（2）要使密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中，则需注入多少千克的海水？
【答案】（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力：F浮＝G＝mg＝6×107kg×10N/kg＝6×108N
（2）沉管刚好浸没海水中时，排开海水的体积：V排＝V＝6.3×104m3，
受到的浮力：F浮＝ρgV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.3×104m3＝6.3×108N，
由F浮＝G总＝G管+G水可得，注入海水的重力：G水＝F浮﹣G管＝6.3×108N﹣6×108N＝3×107N，
注入海水的质量：。
31．建筑结构除了框架结构、壳体结构、实体结构外，常见的分类还有混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、剪力墙结构等类型，每种结构具有不同的材料特性和适用场景。主要建筑结构类型及特点如下：
①混凝土结构：包括素混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，特点是抗压性能强、耐久性高，但自重大，施工周期长，抗拉性能较弱。
②砌体结构：以砖、石或混凝土砌块砌筑，成本低且耐腐蚀，常见于多层住宅和办公楼。局限性：强度低、抗震性差，施工效率低。
③钢结构：以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。需注意防火防锈，成本较高。
④剪力墙结构：依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大(在水平方向上耐受力强)。
（1）桥墩、水坝等建筑常用　 　结构来建造，原因是　 　
（2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用　 　结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，常用　 　结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是　 　
【答案】（1）混凝土；这类建筑需要较强的抗压性能
（2）钢
（3）剪力墙；钢筋混凝土墙体承重能力强，侧向刚度大
【解析】（1）桥墩、水坝等建筑主要承受压力，而混凝土结构的特点是抗压性能强、耐久性高。所以桥墩、水坝等建筑常用混凝土结构来建造，原因是混凝土结构抗压性能强、耐久性高，适合承受较大压力。
（2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑，需要结构具有轻量化且施工快的特点，钢结构以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。所以体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用钢结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，剪力墙结构依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强），能很好地满足抗风抗震的需求。所以高层住宅常用剪力墙结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是剪力墙结构侧向刚度大，在水平方向上耐受力强，能有效抵抗风荷载和地震作用。
32．在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，为方便同学们进出开心农场，学校计划在操场和开心农场之间搭一座小桥，向全校同学公开招标。要求：桥面宽度不小于0.5米，小桥安全、美观、价廉。同学们纷纷报名参加此次竞标，小典邀请你一起参与他们组的竞标。
（1）下列属于本次校园小桥建设中的限制条件的是 ____ （多选，填字母）。
A．桥面宽度 B．桥的形状 C．桥的跨度 D．建造材料
E．建造成本
（2）小桥的建造需经历“①制作一个模型、②明确要解决的问题、③实施建设、④在限定的条件下进行设计、⑤测试模型和评估改进”五个步骤，正确的排列顺序是 ____ （填字母，下同）。
A．①②⑤④③ B．②④①⑤③ C．②①④⑤③ D．②④①③⑤
（3）制订小桥的竞标书时，下列因素不需要写在标书中的是 ____ 。
A．成本预算、时间分配、人员分工
B．建桥位置、使用的材料
C．投标者是否具有丰富的经验
D．桥的设计方案
（4）小典给小组提了以下建议，你觉得不正确的是 ____ 。
A．改进设计方案时，要分析梳理问题，反思交流
B．可以调研周围桥梁的结构特点
C．制作过程中，发现问题要经过小组研讨交流再进行处理，避免个人随意修改
D．制作竞标书时，小组所有成员的意见都要记录在上面，不用处理、筛选
（5）从现场的情况来看，在1米宽的水沟之上建桥，下列桥的形状最适合的是 　。
A．石拱桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．梁式桥
（6）结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，请你把设计图画在下面方框里。
（7）小典和同学设计并制作了一个纸桥梁模型检测他们的方案，他们用纸代替钢材，把同样大小的纸条折成了不同的形状，并进行承重能力的检测。
钢条结构 圆筒钢条 L形钢条 U形钢条 扁平钢条
承重能力（垫片数） 5 1 3 0
根据上表承重能力的检测情况，你觉得他们应该选用的钢材是 ____ （填字母，下同）。
A．圆筒钢条 B．扁平钢条 C．L形钢条 D．U形钢条
（8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是 ____ 。
A．小组自评 B．小组间互评
C．不仅自评，小组间还要互评 D．老师主观评价
（9）在整个建桥活动中，我们对做好一项工程有了很多新的认识。下列认识中，错误的是 ____ 。
A．工程的关键是设计，设计是需要不断改进往复的过程，直至满足建造的要求
B．工程的建设离不开技术，两者相互影响又相互促进
C．工程建设具有复杂性，制作模型可以和设计方案有些许不一致
D．制作模型是工程设计中的重要环节
【答案】（1）A；C；E
（2）B
（3）C
（4）D
（5）D
（6）
（7）A
（8）C
（9）C
【解析】（1）A、题目明确要求桥面宽度不小于0.5米，属于限制条件；
B、题目未对桥的形状有明确限制，不属于限制条件；
C、水沟跨度为1米，桥的跨度需要适应水沟跨度，属于限制条件；
D、题目未对建造材料有明确限制，不属于限制条件；E.题目要求小桥价廉，即对建造成本有要求，属于限制条件；所以属于限制条件的是ACE；
（2）小桥建造的正确步骤：首先要②明确要解决的问题（明确建造小桥的目的等）；然后④在限定的条件下进行设计和评估改进（根据限制条件设计并优化）；接着①制作一个模型（通过模型验证设计）；之后⑤（对模型等进行进一步评估改进，确保符合要求后）；最后③实施建设。所以正确顺序是B（②④①⑤③）；
（3）A、成本预算、时间分配、人员分工是竞标书中很重要的部分，能体现项目的可行性等，需要写入；
B、建桥位置、使用的材料关乎小桥的建设基础和用料，需要写入；
C、投标者是否具有丰富的经验属于投标者自身的背景情况，不是小桥竞标书关于小桥本身设计、建设等的内容，不需要写入；
D、桥的设计方案是竞标书的核心内容之一，需要写入；
故答案是：C；
（4）A、改进设计方案时分析梳理问题、反思交流，有助于优化方案，是正确的；
B、调研周围桥梁的结构特点，可借鉴经验，是正确的；
C、制作过程中发现问题经小组研讨交流再处理，能保证小组协作和方案的合理性，是正确的；
D、制作竞标书时，小组所有成员的意见需要处理、筛选，选取合理的意见，而不是全部记录，该说法错误；
故答案是：D；
（5）A、石拱桥适合较大跨度的桥梁，1米宽的水沟跨度较小，石拱桥不太适合；
B、斜拉桥一般用于大跨度桥梁，1米跨度用斜拉桥过于复杂；
C、悬索桥也多用于大跨度桥梁，不适合1米宽的水沟；
D、梁式桥结构简单，适合小跨度（如1米宽水沟）的桥梁建设；
故答案是：D；
（6）在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，设计图如下：
；
（7）根据表中各种形状的钢条结构承重能力的检测结果可知，在圆筒钢条、L型钢条、U型钢条、扁平钢条中，承重能力最强的是圆筒钢条，由此判断，他们应该选用圆筒钢条；
故答案为：A；
（8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是针对各组的模型开展交流评估活动，评估活动不仅自评本组设计，小组间还要进行互评，在互评中通过相互借鉴、相互帮助、资源共享等；老师主观评价是不合适的；
故答案为：C；
（9）A、工程的关键是设计，一个成功的设计，往往要经历反复试验和不断改进的过程，故A正确；
B、工程建设的建设离不开技术，技术是保证工程进行的关键，工程建设又会促进技术的进步，两者相互影响又相互促进，故B正确；
C、工程建设具有复杂性，制作模型一定要和设计方案完全一致，利用模型再来检测设计的科学合理性，故C错误；
D、制作模型是工程设计中的重要环节，故D正确。
故答案为：C。
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