25.某校学生计划用木材设计一座简易桥梁模型,需通过实验验证其稳定性与强度。请结合以下信息回答问题:
(1)他们设计了如图所示的桥梁,在桥面中间逐渐放上重物,发现桥面与支撑柱容易脱离。他们决定对该桥梁进行改进,他们用截面为20 mm×10 mm的木条制作两侧的梁,下列是梁的四种支撑方案,从强度角度考虑,其中合理的是


(2)在选木材时,下列支撑柱木纹最合适的是

(3)桥梁改造完成后,对其进行稳定性测试,发现桥梁晃动,稳定性不佳。下列改进措施合理的是
A.将桥墩底座向外延伸
B.将原来桥梁的榫接改为钉接
C.在桥墩底部加装重物
(4)为验证改进效果,以下实验方法合理的是
A.用砝码逐步加载并记录桥梁挠度变化(桥梁挠度是指桥梁结构在荷载作用下产生的垂直位移)
B.观察桥梁在风力模拟下的位移情况
C.将桥梁模型浸泡在水中测试抗腐蚀性
(1)他们设计了如图所示的桥梁,在桥面中间逐渐放上重物,发现桥面与支撑柱容易脱离。他们决定对该桥梁进行改进,他们用截面为20 mm×10 mm的木条制作两侧的梁,下列是梁的四种支撑方案,从强度角度考虑,其中合理的是
A
。(2)在选木材时,下列支撑柱木纹最合适的是
A
。(3)桥梁改造完成后,对其进行稳定性测试,发现桥梁晃动,稳定性不佳。下列改进措施合理的是
AC
。A.将桥墩底座向外延伸
B.将原来桥梁的榫接改为钉接
C.在桥墩底部加装重物
(4)为验证改进效果,以下实验方法合理的是
AB
。A.用砝码逐步加载并记录桥梁挠度变化(桥梁挠度是指桥梁结构在荷载作用下产生的垂直位移)
B.观察桥梁在风力模拟下的位移情况
C.将桥梁模型浸泡在水中测试抗腐蚀性
答案
25. (1)A (2)A (3)AC (4)AB
解析
【分析】
本题考查通用技术中结构的强度、稳定性及测试方法的应用,需结合结构受力特点、影响因素逐一分析各小问:
1. 第(1)问:梁的抗弯强度与截面抗弯模量相关,矩形截面受弯时,竖直方向边长越大抗弯能力越强,需选择立放的方案提升强度;
2. 第(2)问:支撑柱为受压构件,木纹需与压力方向一致,才能发挥木材纤维的抗压性能;
3. 第(3)问:结构稳定性与支撑面大小、重心位置有关,增大支撑面、降低重心均可提升稳定性;
4. 第(4)问:验证桥梁的强度和稳定性,需对应测试强度(挠度)和稳定性(抗风位移)的方法,排除无关的抗腐蚀测试。
【解析】
(1) 梁受弯时,抗弯强度取决于截面的抗弯截面模量,矩形截面的抗弯模量与截面竖直方向边长成正比。截面为20mm×10mm的木条,立放时竖直方向边长为20mm,抗弯强度远大于平放(竖直方向边长10mm),故合理方案为A;
(2) 支撑柱承受压力,木材的抗压性能依赖纤维顺木纹方向,因此木纹需与压力方向一致,故选A;
(3) 结构稳定性的影响因素:支撑面越大、重心越低,稳定性越好。A选项桥墩底座外延伸增大支撑面,C选项桥墩底部加装重物降低重心,均可提升稳定性;B选项榫接改钉接仅提升连接强度,与稳定性无关,故合理措施为AC;
(4) 验证桥梁的强度和稳定性,A选项逐步加载测挠度(反映结构强度),B选项风力模拟测位移(反映结构稳定性);C选项浸泡水测试抗腐蚀性与题目要求无关,故合理方法为AB。
【答案】
25. (1)A (2)A (3)AC (4)AB
【知识点】
结构的强度、结构的稳定性、结构测试方法
【点评】
本题围绕桥梁模型的强度、稳定性及测试展开,考查通用技术核心知识点的应用,需学生掌握结构受力规律、影响强度和稳定性的因素,以及针对性的测试方法,属于通用技术的基础应用型题目。
【难度系数】
0.6
本题考查通用技术中结构的强度、稳定性及测试方法的应用,需结合结构受力特点、影响因素逐一分析各小问:
1. 第(1)问:梁的抗弯强度与截面抗弯模量相关,矩形截面受弯时,竖直方向边长越大抗弯能力越强,需选择立放的方案提升强度;
2. 第(2)问:支撑柱为受压构件,木纹需与压力方向一致,才能发挥木材纤维的抗压性能;
3. 第(3)问:结构稳定性与支撑面大小、重心位置有关,增大支撑面、降低重心均可提升稳定性;
4. 第(4)问:验证桥梁的强度和稳定性,需对应测试强度(挠度)和稳定性(抗风位移)的方法,排除无关的抗腐蚀测试。
【解析】
(1) 梁受弯时,抗弯强度取决于截面的抗弯截面模量,矩形截面的抗弯模量与截面竖直方向边长成正比。截面为20mm×10mm的木条,立放时竖直方向边长为20mm,抗弯强度远大于平放(竖直方向边长10mm),故合理方案为A;
(2) 支撑柱承受压力,木材的抗压性能依赖纤维顺木纹方向,因此木纹需与压力方向一致,故选A;
(3) 结构稳定性的影响因素:支撑面越大、重心越低,稳定性越好。A选项桥墩底座外延伸增大支撑面,C选项桥墩底部加装重物降低重心,均可提升稳定性;B选项榫接改钉接仅提升连接强度,与稳定性无关,故合理措施为AC;
(4) 验证桥梁的强度和稳定性,A选项逐步加载测挠度(反映结构强度),B选项风力模拟测位移(反映结构稳定性);C选项浸泡水测试抗腐蚀性与题目要求无关,故合理方法为AB。
【答案】
25. (1)A (2)A (3)AC (4)AB
【知识点】
结构的强度、结构的稳定性、结构测试方法
【点评】
本题围绕桥梁模型的强度、稳定性及测试展开,考查通用技术核心知识点的应用,需学生掌握结构受力规律、影响强度和稳定性的因素,以及针对性的测试方法,属于通用技术的基础应用型题目。
【难度系数】
0.6
26.学习了结构的知识之后,小明使用如图所示的装置对某种结构的强度进行了试验。
材料:大小相近的生鸡蛋若干、大小合适的瓶盖6个。
工具:砝码若干、鸡蛋强度测试架、防护眼镜。
请回答下列问题:
(1)小明研究的结构属于
(2)请在下列操作步骤中选择合适的,并完成排序:
a.逐步增加砝码至鸡蛋被压碎,记录此时的砝码质量
b.将三个鸡蛋分别立于瓶盖上
c.将瓶盖盖在鸡蛋上

d.将3个大小合适的瓶盖以等边三角形放在测试平台边缘
e.将3个大小合适的瓶盖任意摆放在测试平台边缘
f.盖上测试板,轻轻放置砝码
(3)砝码应该放置在
A.鸡蛋形成的三角形的中心 B.测试板任意位置
(4)本试验中,瓶盖的作用是
材料:大小相近的生鸡蛋若干、大小合适的瓶盖6个。
工具:砝码若干、鸡蛋强度测试架、防护眼镜。
请回答下列问题:
(1)小明研究的结构属于
壳体结构
结构。(2)请在下列操作步骤中选择合适的,并完成排序:
dbcfa
。a.逐步增加砝码至鸡蛋被压碎,记录此时的砝码质量
b.将三个鸡蛋分别立于瓶盖上
c.将瓶盖盖在鸡蛋上
d.将3个大小合适的瓶盖以等边三角形放在测试平台边缘
e.将3个大小合适的瓶盖任意摆放在测试平台边缘
f.盖上测试板,轻轻放置砝码
(3)砝码应该放置在
A
(填字母)。A.鸡蛋形成的三角形的中心 B.测试板任意位置
(4)本试验中,瓶盖的作用是
使鸡蛋均匀受力
。答案
26. (1)壳体结构 (2)dbcfa (3)A (4)使鸡蛋均匀受力
解析
【分析】
本题结合实际结构强度试验,需运用结构分类知识和试验设计的科学性原则解答。首先明确壳体结构的特点,再梳理试验步骤的逻辑,明确砝码放置位置和瓶盖的作用,确保受力均匀以保证试验结果准确。
【解析】
(1) 壳体结构的核心特点是通过自身壳形将外力均匀分散,鸡蛋的蛋壳为拱形结构,能分散压力,因此该试验研究的是壳体结构。
(2) 试验需保证受力均匀,步骤逻辑为:先摆放瓶盖形成稳定的等边三角形(d),再放置鸡蛋(b),接着盖瓶盖固定鸡蛋(c),然后放置测试板(f),最后加砝码测试强度(a),故排序为dbcfa。
(3) 砝码放在鸡蛋形成的三角形中心,可让三个鸡蛋受力均匀,保证试验结果准确,因此选A。
(4) 若直接压砝码会导致鸡蛋局部受力过大,瓶盖的作用是使鸡蛋均匀受力,避免局部受力影响试验结果。
【答案】
(1) 壳体结构 (2) dbcfa (3) A (4) 使鸡蛋均匀受力
【知识点】
壳体结构、结构强度试验设计
【点评】
本题结合实际操作考查结构知识,既需理解壳体结构的特点,又要掌握试验设计中均匀受力的原则,注重知识的实际应用,难度适中。
【难度系数】
0.5
本题结合实际结构强度试验,需运用结构分类知识和试验设计的科学性原则解答。首先明确壳体结构的特点,再梳理试验步骤的逻辑,明确砝码放置位置和瓶盖的作用,确保受力均匀以保证试验结果准确。
【解析】
(1) 壳体结构的核心特点是通过自身壳形将外力均匀分散,鸡蛋的蛋壳为拱形结构,能分散压力,因此该试验研究的是壳体结构。
(2) 试验需保证受力均匀,步骤逻辑为:先摆放瓶盖形成稳定的等边三角形(d),再放置鸡蛋(b),接着盖瓶盖固定鸡蛋(c),然后放置测试板(f),最后加砝码测试强度(a),故排序为dbcfa。
(3) 砝码放在鸡蛋形成的三角形中心,可让三个鸡蛋受力均匀,保证试验结果准确,因此选A。
(4) 若直接压砝码会导致鸡蛋局部受力过大,瓶盖的作用是使鸡蛋均匀受力,避免局部受力影响试验结果。
【答案】
(1) 壳体结构 (2) dbcfa (3) A (4) 使鸡蛋均匀受力
【知识点】
壳体结构、结构强度试验设计
【点评】
本题结合实际操作考查结构知识,既需理解壳体结构的特点,又要掌握试验设计中均匀受力的原则,注重知识的实际应用,难度适中。
【难度系数】
0.5
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