8. 杭州的西兴大桥(如图所示)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:(写出两条)。

8. (1)在荷载作用下的结构形变小,抵抗风的能力强(合理即可)
(2)增大缆索与水平面的夹角,减小缆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(任选两个,合理即可)

【分析】
本题结合斜拉桥的实际应用，考查力学知识在建筑结构中的应用。解题时需对比斜拉桥与悬索桥的结构差异，利用力的分解原理分析索塔高度的作用，再结合实际工程限制条件思考索塔高度的影响因素。第(1)问需明确斜拉桥相比悬索桥的结构优势；第(2)问从力的分解角度分析索塔高度对缆索拉力及主梁受力的影响；第(3)问结合工程实际，列举影响索塔高度的因素。
【解析】
(1) 斜拉桥的多根缆索直接将主梁荷载传递至索塔，相比悬索桥，在荷载作用下结构形变更小，抵抗风等外力的能力更强，这是其突出优点。
(2) 根据力的分解原理，缆索拉力可分解为竖直和水平分力。索塔越高，缆索与水平面的夹角越大，承受相同竖直荷载时，缆索拉力会减小，同时主梁所受水平力和弯矩也会减小，利于结构稳定。
(3) 索塔建造高度受多方面实际因素限制，如地质条件（地基承载能力）、材料强度（材料能承受的最大应力）、风荷载（高空风力影响）、施工技术（超高索塔建造难度）等，任选两条合理即可。
【答案】
(1) 在荷载作用下的结构形变小，抵抗风的能力强(合理即可)
(2) 增大缆索与水平面的夹角，减小缆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(任选两个，合理即可)
【知识点】
结构力学、力的分解
【点评】
本题将物理力学知识与实际桥梁工程结合，考查学生理论联系实际的应用能力，体现了物理知识在工程领域的实用价值，有助于培养学生运用知识解决实际问题的思维。
【难度系数】
0.5

9. 下图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，请设计简易实验方案，并回答问题。

(1)进行模型的稳定性实验，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实验方法，用文字说明主要步骤)。

(2)如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施有（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。从中选择两项，将序号填入横线处）。
(3)如果要提高模型中部的强度，可以采取的措施有（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，将序号填入横线处）。

9. (1)如图所示,将桥梁模型放在水平桌面上,在模型的最右侧或最左侧加挂砝码,并逐渐增加砝码数量,直至桥梁模型发生翻转,记录此时的砝码数量n。模型不发生翻转时所能承受的最大载荷为(n-1)个砝码的重量。(合理即可)
(2)①③
(3)①④

【分析】
本题围绕桥梁模型的稳定性和强度展开，需结合结构稳定性、强度的影响因素，以及实验设计的临界状态分析解题：
1. 稳定性实验：模型翻转的临界状态是绕桥墩支点转动，需通过在伸出端加砝码，逐步增加载荷至即将翻转，以此确定最大载荷；
2. 提高稳定性：从支撑面大小、力臂长度分析，缩短伸出端可减小翻转力臂，增加桥墩可扩大支撑面；
3. 提高中部强度：从材料、构件尺寸分析，增加厚度、选用高强度材料可提升强度，而增大桥墩间距会增大中部受力，降低高度不利于强度提升。
【解析】
(1) 稳定性实验步骤：将桥梁模型放置在水平桌面上，以左右桥墩为支撑支点，在模型的最右侧（或最左侧）伸出端依次加挂砝码，逐步增加砝码数量，直至模型即将发生翻转（临界状态），记录此时的砝码数量为n；模型不发生翻转的最大载荷为(n-1)个砝码的总重量（因为n个砝码时模型已翻转，最大安全载荷为翻转前的数量）。
(2) 提高稳定性的措施：①缩短桥梁两端伸出部分的长度，可减小翻转时的力臂，提升抗翻转能力；③两端增加桥墩，可增加支撑点，扩大支撑面，提升稳定性，故选①③。
(3) 提高中部强度的措施：①增加桥面木板的厚度，可提升构件的抗弯曲能力，增强强度；④选用高强度的材料，直接提升构件的承载能力，增强强度；②增大桥墩间距会使中部受力更大，③降低桥的高度对中部强度提升无帮助，故选①④。
【答案】
9. (1)如图所示,将桥梁模型放在水平桌面上,在模型的最右侧或最左侧加挂砝码,并逐渐增加砝码数量,直至桥梁模型发生翻转,记录此时的砝码数量n。模型不发生翻转时所能承受的最大载荷为(n-1)个砝码的重量。(合理即可)
(2)①③
(3)①④
【知识点】
结构稳定性、结构强度、实验设计
【点评】
本题结合实际桥梁模型，考察通用技术中结构稳定性与强度的核心知识点，实验设计需抓住临界状态的判断，选项分析需明确各措施对稳定性、强度的影响，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5

10. 小陈在“桥梁模型的制作与探究”工程实践活动中，选用了下图所示的模型材料，这些材料最适合制作的桥梁模型是（）

10. C

【分析】首先观察题目提供的材料：直杆A、斜杆B及各类接口，均为杆件连接部件，适合搭建由杆件组成的桁架类结构。再分析各选项桥梁的结构特点：斜拉桥依靠斜拉索受力，悬索桥依靠悬索和吊索，拱桥以拱结构为核心，而桁架桥的结构是直杆、斜杆通过节点连接形成的桁架，与题目材料完全适配，据此判断最适合的模型。
【解析】逐一分析选项：A.斜拉桥模型需要斜拉索，题目材料无索类部件，不适合；B.悬索桥模型需要主缆、吊索，缺少对应材料，不适合；C.桁架桥模型由直杆、斜杆通过节点连接成桁架，可利用题目中的直杆A、斜杆B及各类接口搭建，适配性强；D.拱桥模型核心是拱结构，与杆件桁架结构不符，不适合。因此答案为C。
【答案】C
【知识点】桥梁结构类型、桁架结构
【点评】本题结合工程实践材料，考查不同桥梁的结构特点，需匹配材料与桥梁结构，难度适中。
【难度系数】0.3