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5.3搭建一座简易人行浮桥 同步练习
一、选择题
1．义乌佛堂浮桥火爆网络，“胜哥”前去游玩。佛堂浮桥由若干只木船连接而成，浮在江面上。当“胜哥”走上浮桥，会导致浮桥所受的浮力以及浮桥底部所受的水的压强如何变化（　　）
A．浮力变大，压强变小 B．浮力变小，压强变大
C．浮力变小，压强变小 D．浮力变大，压强变大
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．据史书记载，我国宋朝治平年间，在今陕西境内发生了一次大洪水，洪水将固定浮桥用的八尊沉重的铁牛冲入了河底。当时有一个叫怀丙的人巧妙地将铁牛打捞了起来：把拴在一起的两艘大木船装满沙子，然后用绳索一端系住铁牛，拉紧后另一端拴在船上。把沙子卸入河中，铁牛就被拉起来了。以下判断正确的是(　　)
A．铁牛浸没后，随着深度增加，所受的浮力增大
B．铁牛被冲到河底只受到重力和浮力
C．用两艘大木船并装满沙子，是为了减小浮力
D．卸下沙子的过程中，当木船排开水的体积减小时，铁牛就会被拉起
4．如图所示为某组同学在科学课上设计的“木质桥梁”。为测试桥面最大承重力，下列实验方法中，合理的是 (　　)
A．用手直接摇晃木桥
B．将木桥放在水平地面上，让学生踩上去
C．把木桥两端架好，在桥面上不断增加重物
D．把木桥两端架好，在左右栏杆上不断增加重物
5．如图所示是小明家附近的简易桥墩式桥梁，由于年久失修已变成了危桥，下列关于它的改进不合理的是(　　)
A． B．
C． D．
在某市的一条跨度较小的内河上建有一座如图甲所示的桥梁。现准备对桥梁结构进行改造，移除原先支撑梁板的墩柱，将该桥梁改造成如图乙所示。请回答第7~8题。
6．与图甲相比，图乙的梁板应该重新进行设计，以提高强度，增强的性能是(　　)
A．抗压 B．抗扭转 C．抗弯曲 D．抗拉
7．下列各种说法中，最能有效增加图乙梁板强度的是 (　　)
A．使用具有一定厚度的长条状的石板作为桥的梁板
B．浇筑混凝土梁板时，在梁板的不同位置分别放置钢筋
C．浇筑混凝土梁板时，添加能迅速使混凝土凝结的添加剂
D．增加梁板的长度
二、填空题
8．近日，具有800年历史的临海市中津浮桥重新对外开放，浮桥由50艘船串联而成，船上铺有木板构成桥面。请回答下列问题：
（1）相对于流动的江水，站在桥面上的游客是　 　的(选填“静止”或“运动”)
（2）大批游客走上中津浮桥后，整个浮桥所受到的浮力　 　。 (选填“变大”“变小”或“不变”，下同)，桥下船只底部受到的液体压强　 　。
9．河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是：
（1）单个浮筒空载时受到的浮力是　 　N。
（2）现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥，则该浮桥在河水中最大承重为　 　kg。
（3）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为和，则　 　。（填“＞”“＜”或“=”）
长×宽×高
质量 7kg
空载吃水深度 25~30mm
安全使用吃水深度 250~300mm
承载极限吃水深度 350mm~400mm
10． 河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是：
长×宽×高 500×500×400mm
质量 7kg
空载吃水深度 25~30mm
安全使用吃水深度 250~300mm
承载极限吃水深度 350mm~400mm
（1） 单个浮筒空载时受到的浮力是　 　N 。
（2） 现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥，则该浮桥在河水中最大承重为　 　kg。
（3） 浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为p海和p河，则 p海 　 　 p河。（填“>”“<”或“=”）
11．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　 　。
三、实验与探究题
12．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
13．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。
14．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。
15．（一）小明和同伴要共同设计建造 一座“桥”。要求“桥能跨越35 cm宽的峡谷，桥面宽度大于10 cm，能承重200g的车辆”。图甲是他们设计的结构图。
（1）设计中，如果小明将桥面宽度增加到20cm，那么桥面的承重能力 (　　)
A．保持不变 B．比原来强 C．比原来弱 D．无法判断
（2）如图甲所示，他们在设计中采用了拱形结构，最主要的目的是 (　　)
A．使桥梁更加美观 B．增加桥梁的跨度
C．增加桥面的高度 D．增大桥面承重力
（3）小组合作设计“桥梁”时，通常经历四个环节：①明确设计任务；②共同设计方案；③完善设计方案；④交流初步想法。这四个环节的顺序依次是 (　　)
A．①→②→③→④ B．①→③→②→④
C．①→④→②→③ D．①→④→③→②
（4）当桥面承受向下的压力时，力是如何传递的 请在图乙中用箭头线画出。
（5）小明在桥面与拱架之间设计了更多的立柱。立柱的数量会影响桥面的承重力吗 为什么
（6）小刚将小明的“桥梁”结构设计图(图甲)倒过来，并做了一些改变，如图丙所示。
图丙所示的桥梁主体结构，可称为 （　　）
A．反拱形结构 B．三角形结构 C．框架结构 D．悬索结构
（7）如果缩短两桥塔之间的距离，其他都不变，那么桥面的承重能力 (　　)
A．保持不变 B．比原来强 C．比原来弱 D．无法判断
（8）如图丙所示，吊杆在桥梁中的最主要作用是(　　)
A．使桥梁变得更美观 B．用于安装路灯
C．防止车辆冲出路面 D．将桥面压力传递到缆索
（9）小刚在设计中改变桥塔的整体高度，分别设计出下列四种桥梁。
其中，桥面承重能力最强的是 (　　)
A．①号设计 B．②号设计 C．③号设计 D．④号设计
（10）用对比实验来研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，图丁所示的四种桥梁设计图中，最合理的选择是 (　　)
A．①号设计和②号设计 B．①号设计和③号设计
C．①号设计和④号设计 D．②号设计和④号设计
（11）小明查阅资料发现河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是：
长×宽×高 500 mm×500 mm×400 mm
质量 7 kg
空载吃水深度 25~30 mm
安全使用吃水深度 250~300 mm
承载极限吃水深度 350~400 mm
现用500个这样的浮筒做成浮桥，则该浮桥在河水中最大承载质量为　 　kg。(g取10 N/ kg)
（12）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为 P海 和 P河，则P海　 　(填“>”“<”或“=”)P河。
四、综合题
16．桥的研究
（1）港珠澳大桥是我国境内连接香港、珠海和澳门的桥隧工程，全长55公里，是目前世界上最长的跨海大桥，也是我国交通史上技术最复杂、建设要求和标准最高的工程之一，它在2018年 10月24 日开通运营
港珠澳大桥图示部分的桥体从结构上看属于我们学过的　 　桥。这种桥的特点是跨度大，抗风性能好，稳定性强。
（2）小科和他的研究小组要共同设计建造一座桥。要求桥能跨越20cm 宽的峡谷，桥面的宽度要大于10 cm，至少能承重200 g的小车。图1是他们第一次设计的结构图。
①设计中，如果小科将桥面的宽度增加到20cm，那么桥面的承重能力会　 　。
②他们将桥面设计成圆纸管平铺(图4)，其最终目的是　 　。
③第二次改进时(图3)，增加了桥塔设计，下列三种设计中，如果其他条件相同，缆绳承受拉力最小的是　 　。
④用对比实验研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，题(2)③中的三种桥梁设计图中，最合理的选择是　 　和　 　。
⑤从结构上看，图3结合了　 　和　 　两种桥的设计结构
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】影响液体压强大小的因素；物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】物体漂浮时，浮力等于重力，重力变小，则浮力减小；液体压强用进行判断。
【解答】“胜哥”走上浮桥后，浮桥的总重力增大，因为漂浮时，浮桥所受的浮力等于自身的重力，故浮力变大，由阿基米德原理可知，此时浮桥排开水的体积增大，即浮桥的吃水深度增加，又因为液体内部压强随深度的增加而增大，所以浮桥底部所受水的压强变大。
故答案为：D。
2．【答案】A
【知识点】建筑结构的功能；桥梁的组成与分类；搭建人行浮桥
【解析】【分析】桥梁预制场是为桥梁工程建设服务的关键环节，主要用于生产混凝土构件。施工控制质量相比现浇梁要好；施工快，与桥梁下部同时作业，不耽误工期，施工效率高；对施工现场周边的城市环境影响较小，环保。
【解答】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．【答案】D
【知识点】阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】 A.浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关；
B.对铁牛进行受力分析即可解答；
C.物体漂浮，浮力等于重力，据此分析即可解答；
D.卸下沙子的过程中，木船所受浮力减小，根据F浮=ρgV排判断木船排开水的体积变化，进而做出判断。
【解答】 A.浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关，与深度无关，铁牛浸没后，水的密度不变，排开水的体积不变，所受的浮力不变，故A错误；
B.分析可知，铁牛被冲到河底受到重力和浮力的作用，并且重力大于浮力，所以铁牛还受到河底的支持力的作用；但铁牛沉在河底，如果深深地陷入淤泥中，不受浮力，故B错误；
C.用两艘大木船并装满沙子，船仍旧漂浮在水面上，重力增大，浮力也随之增大，所以是为了增大浮力，故C错误；
D.卸下沙子的过程中，木船重力减小，所受浮力减小，根据F浮=ρgV排可知，木船排开水的体积减小时，需要上浮，所以铁牛就会被拉起，故D正确。
故选D。
4．【答案】C
【知识点】桥梁模型的制作
【解析】【分析】（1）测试桥面最大承重力需要模拟实际使用中桥面承受垂直向下压力的情况，通过逐渐增加垂直方向的荷载来确定其最大承受能力。
（2）在进行此类测试时，应保证实验的科学性和安全性，使施加的荷载能准确反映桥面的承重情况。
【解答】A、用手直接摇晃木桥，这种方式不能准确测量桥面的最大承重力，无法得到可靠数据，故该选项错误。
B、将木桥放在水平地面上让学生踩上去，学生的体重和踩踏方式不固定，不能精确、稳定地测试桥面最大承重力，故该选项错误。
C、把木桥两端架好，在桥面上不断增加重物，这样能模拟桥面实际承受垂直荷载的情况，通过逐渐增加重物重量可准确测试出桥面最大承重力，故该选项正确。
D、把木桥两端架好，在左右栏杆上不断增加重物，栏杆并非桥面，这样测试的不是桥面的承重力，不符合测试要求，故该选项错误。
故答案为：C。
5．【答案】D
【知识点】桥梁模型的制作
【解析】【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。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。
【解答】结构的稳定性与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系，而结构的稳定性与结构的重心、结构与地面的接触面积有关，结构变为三角形、增加地面的接触面积，都可以让桥更加稳定安全。
故答案为：D。
【答案】6．C
7．B
【知识点】桥梁的受力；搭建人行浮桥
【解析】【分析】（1）根据图片分析梁板的受力情况即可；
（2）根据提高结构强度的方法的知识分析。
6．与图甲相比，图乙的梁板应该重新进行设计，以提高强度，增强性抗弯性能。
故选C。
7．在浇筑混凝土梁板时，在梁板的不同位置分别放置钢筋可以有效地增加结构的强度，而其他的方法相比较而言，都不是最好的办法；
故选B。
8．【答案】（1）运动
（2）变大；变大
【知识点】参照物及其选择；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用；液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据参照物的知识解答；
（2）根据漂浮条件比较受到浮力的变化，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析船只排开水的体积变化，根据液体压强公式p=ρ液gh分析船底受到水的压强变化。
【解答】（1）相对于流动的江水，站在桥面上的游客的位置不断改变，因此游客是运动的；
（2）浮桥始终漂浮，则它受到的浮力始终等于重力。当大批游客走上中津浮桥后，浮桥的重力增大，则它受到浮力增大。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它排开水的体积增大，则液面升高。根据液体压强公式p=ρ液gh可知，船底受到水的压强变大。
9．【答案】（1）70
（2）4.65×104
（3）=
【知识点】探究液体压强的特点实验；阿基米德原理；浮力大小的计算
【解析】【分析】 （1）根据浮沉情况和重力公式算出单个浮筒空载时受到的浮力；
（2）先求出500个浮筒的体积，利用G=mg求其重力，利用阿基米德原理求浮桥受到的最大浮力，浮桥在河水中的最大承重等于最大浮力减去浮桥的自重，再利用G=mg求浮桥在河水中的最大承载质量；
（3）此浮桥空载时分别平放到海水和河水中，受到的浮力相等，都等于浮桥的重力；由于F浮=F下表面-F上表面=F下表面，可知浮桥下表面受到的压力相等，由可知下表面受到的压强关系。
【解答】（1）根据表格数据可知，一个浮筒的质量为7kg，
单个浮筒空载时漂浮，
则它受到的浮力。
（2）根据题意可知，500个这样的浮筒排开水的体积最大为
；
浮筒漂浮时重力与受到的浮力相等，
即最大重力；
500个浮筒重力为
该浮桥在河水中最大承受的重力为；
故该浮桥在河水中最大承重为。
（3）在河水中和海水中，浮桥都是漂浮状态，受到的浮力等于重力，所受浮力相等。
浮桥上表面没有水，则受到的压力为0，
由压力差法可知，浮桥下表面受到的压力相同。
由可知，下表面受到的压强相等，即。
（1）由表格知，一个浮筒的质量为7kg，单个浮筒空载时漂浮，受到的浮力等于重力为
（2）由表格可知，浮筒的长为500mm，宽为500mm，承载极限吃水深度最深为400mm，故500个这样的浮筒排开水的体积最大为
因为浮筒漂浮，故重力与受到的浮力相等，所受重力最大为
一个浮筒的重力为70N，故500个浮筒重力为
该浮桥在河水中最大承受的重力为
故该浮桥在河水中最大承重为
（3）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，都是漂浮状态，受到的浮力等于重力，所受浮力相等，浮桥上表面受到的压力为0，由压力差法可知，浮桥下表面受到的压力相同，由可知，下表面受到的压强相等，即。
10．【答案】（1）70
（2）4.65×104
（3）=
【知识点】二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】（1）根据浮沉情况算出单个浮筒空载时受到的浮力；
（2）先求出500个浮筒的体积，利用G=mg求其重力，利用阿基米德原理求浮桥受到的最大浮力，浮桥在河水中的最大承重等于最大浮力减去浮桥的自重，再利用G=mg求浮桥在河水中的最大承载质量；
（3）此浮桥空载时分别平放到海水和河水中，受到的浮力相等，都等于浮桥的重力；由于F浮=F下表面-F上表面=F下表面，可知浮桥下表面受到的压力相等，由可知下表面受到的压强关系。【解答】（1）浮筒在水中处于漂浮状态，受到的浮力等于其重力，
所以单个浮筒空载时受到的浮力是：F浮=G=mg=7kg×10N/kg=70N；
（2）浮筒的总体积：V总=500×（500×10-3m×500×10-3m×400×10-3m）=50m3；
浮桥的总重力：G浮桥=500×70N=35000N；
浮桥受到的最大浮力：F浮最大=ρ水V排g=1×103kg/m3×50m3×10N/kg=5×105N；
浮桥在河水中的最大承重：G载最大=F浮最大-G浮桥=5×105N-3500N=4.65×105N；
浮桥在河水中的最大承载质量：；
（3）此浮桥空载时分别平放到海水和河水中，受到的浮力相等，都等于浮桥的重力；
因为F浮=F下表面-F上表面=F下表面，
所以下表面受到的压力相等，
由可知，下表面受到的压强相等，即p海=p河。
11．【答案】（1）缆索
（2）④；⑥
（3）塔架
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作
【解析】【分析】（1）悬索桥的主要承重结构：悬索桥的缆索是主要承重结构，承受拉力，将荷载传递到塔架和锚碇。
（2）悬索桥的构件连接：主梁是桥的主要承载结构，通过吊杆（吊索）将缆索和主梁连接起来，实现荷载的传递。
【解答】（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。
12．【答案】（1）A；C；E
（2）B
（3）C
（4）D
（5）D
（6）
（7）A
（8）C
（9）C
【知识点】桥梁模型的制作；桥梁的受力；搭建人行浮桥
【解析】【分析】（1）工程设计中的限制条件：限制条件是指在工程建设中必须遵守的约束性要求，如本题中桥面宽度、桥的跨度、建造成本等，这些条件限定了工程的设计范围。
（2）工程建造的步骤：工程建造一般遵循明确问题、设计、制作模型、实施建设、测试评估改进的流程，这是一个逻辑清晰的工程实施顺序。
（3）竞标书的内容：竞标书应包含与工程本身相关的成本、时间、人员、建桥位置、材料、设计方案等，而投标者个人经验不属于竞标书针对工程本身的必要内容。
（4）工程设计与改进的方法：在工程设计改进和竞标书制作中，需要对问题分析梳理、调研借鉴、小组研讨决策，意见需筛选处理以保证方案的合理性。
（5）桥梁形状的选择：不同桥梁形状（如石拱桥、斜拉桥、梁式桥等）有不同的适用跨度和结构特点，梁式桥适合较小跨度的场景。
（6）梁式桥的设计：梁式桥以梁的受弯来承受荷载，设计时需体现梁的结构形式，如桥面由梁支撑等。
（7）材料承重能力的判断：通过实验数据对比不同形状钢材（纸条模拟）的承重能力，选择承重能力最强的材料。
（8）工程模型的评估方式：工程模型评估应结合小组自评（自身对模型的认知）和小组间互评（不同小组间的客观评价），这样能更全面地评估模型。
（9）工程建设的认识：工程设计是迭代改进的过程，工程与技术相互影响促进，而错误认识通常是对工程流程或关系的误解。
【解答】（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。
13．【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）。
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作；桥梁的受力；搭建人行浮桥
【解析】【分析】（1）根据木条成本及胶水成本来分析；
（2）根据用木条做主要原料进行测试桥梁的承受荷载的目的来分析；
（3）根据凤梨对桥梁的稳定性的影响来分析；
（4）从材料、结构方面来分析。
【解答】（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。
14．【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。
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作；桥梁的受力；搭建人行浮桥
【解析】【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】（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。
15．【答案】（1）B
（2）D
（3）C
（4）
（5）立柱的数量会影响桥面的承重力，因为立柱可以将桥面的压力传递到拱架上去(合理即可)
（6）D
（7）B
（8）D
（9）C
（10）B
（11）4.65×104
（12）=
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作；搭建人行浮桥
【解析】【分析】桥的承重能力与形状和宽度有关。拱形受力时能把压力向下和向外传递给相邻的部分，拱形各部分受到压力时会产生外推力，如果能抵住拱形的外推力，拱就能承受巨大的压力。钢索桥的结构：由钢缆、桥塔、桥面组成。钢缆是桥承重的主要构件，桥塔是支承钢缆的主要构件。
【解答】(1)桥的承重能力与桥的形状和宽度有关。桥面宽度增加，其他条件不变，桥面的承重能力会增加，故B 符合题意。
(2)拱形结构受力时能把压力向下和向外传递给相邻的部分，所以他们在设计中采用了拱形结构，最主要的目的是增大桥面承重力。D符合题意。
(3)小组合作设计“桥梁”时，通常经历四个环节：①明确设计任务→④交流初步想法→②共同设计方案→③完善设计方案。故选C。
(4)拱形结构受力时，会把压力向下和向外传递给相邻的部分，桥墩会受到竖直向下的压力和水平方向的力，据此画出力的传递方向。
(5)立柱的数量会影响桥面的承重力，因为立柱可以将桥面的压力传递到拱架上去。
(6)根据题图丙可知，桥梁主体结构可称为悬索结构。
(7)如果缩短两桥塔之间的距离，其他都不变，那么这座桥的跨度就比原来小，那么桥面的承重能力比原来强。
(8)桥面主梁通过吊杆吊在缆索上，在竖直方向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受拉力，则吊杆在桥梁中的主要作用是将桥面压力传递到缆索。
(9)桥塔修得高是为了降低缆索的拉力，③号设计的桥塔最高，且缆索高度最高，所以承重能力最强。
(10)要研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，除桥塔高度不一样，其他条件必须要相同，①号设计和③号设计符合要求，故B 符合题意。
(11)单个浮筒空载时的重力G= mg=7 kg×10 N/ kg=70 N，
浮筒的总体积
浮桥的总重力： 500×70 N=3.5×104N，当 时，
浮桥受到的浮力最大，
浮桥在河水中的最大承重
浮桥在河水中 的 最 大 承 载 质 量
(12)此浮桥空载时分别平放到海水中和河水中，浮桥处于漂浮状态，浮桥受到的浮力相等，都等于浮桥的重力，
因为 所以下表面受到的压力相等，浮桥平放在河水中和海水中，则底面积相同，由 可知，下表面受到的压强相等，即.
16．【答案】（1）斜拉
（2）增大；增加桥面承重能力；C；A；B；斜拉桥；拱桥
【知识点】建筑结构及其分类；桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作；搭建人行浮桥
【解析】【分析】对比实验是一种特别的收集证据的方法。通过有意识地改变某个条件来证明改变的条件和实验结果的关系。 钢索桥的结构：由钢缆、桥塔、桥面组成。钢缆是桥承重的主要构件，桥塔是支承钢缆的主要构件。桥塔修得高，是为了降低钢缆的拉力。
【解答】1）根据对桥的结构的认识，港珠澳大桥图示部分的桥体从结构上看是属于我们学过的斜拉结构的桥。这种桥的特点是跨度大，抗风性能好，稳定性强。
（2）小科和他的研究小组要共同设计建造一座桥。要求桥能跨越20厘米宽的峡谷，桥面的宽度要大于10厘米，至少能承重200克的小车。图1是他们第一次设计的结构图。
①材料宽度影响抗弯曲能力，材料越宽，抗弯曲能力越强。设计中，如果小科将桥面的宽度增加到20厘米，那么桥面的承重能力会增大。
②他们将桥面设计成圆纸管平铺（图4），其最终目的是提高桥面承载能力。
③小组合作设计制作“桥梁”时，经历了五个环节：a.明确任务；d.交流初步想法；b.共同设计方案；e.制作“桥梁”；c.改进设计方案，再次制作。
④第二次改进时（图3），增加了桥塔设计，下列三种设计中，如果其他条件相同，缆绳承受拉力最小的是C。桥塔修得高，是为了降低钢缆的拉力。
⑤用对比实验研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，上题所示的三种桥梁设计图中，最合理的选择是A和B，只改变桥塔高度一个变量。
⑥从结构上看，图3结合了斜拉桥和拱桥两种结构。
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