1 AI 名师编审 (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 200 g 的车辆”。
(1)设计中,如果小明将桥面宽度增加到20 cm,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?
(二)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。
(6)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)如果缩短两索塔之间的距离,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)小刚在设计中改变索塔的整体高度,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 B.② C.③ D.④
(10)用对比实验来研究“索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和② B.①和③ C.①和④ D.②和④
(三)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
(11)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$10 N/kg,\rho_{水}=1×10^3 kg/m³)$
(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。

关键点拨
(1)实体结构能承受较大的压力,几何外形简单,通常有杆、板、体之分,如大坝、墙体、古城墙等。(2)框架结构节省用料,应用广泛,由梁、柱、杆、管等组成,支撑空间而不充满空间,如房子的架构、建筑脚手架等。(3)壳体结构的壳体内空,受力均匀分散;形状有方形、多边形、圆弧、拱形等,如贝壳、头盔、汽车、飞机的外壳等。
1.(1)B (2)D (3)C (4)如图所示 (5)立柱的数量会影响桥面的承重力,因为立柱越多,立柱间跨度越小,桥面的承重能力就越强(合理即可) (6)D (7)B (8)D (9)C (10)B (11)4.65×10⁴ (12)=
【解析】(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,因为立柱越多,立柱间跨度越小,桥面的承重能力就越强。(6)根据题图丙可知,桥梁主体结构可称为悬索结构。(7)如果缩短两索塔之间的距离,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)索塔修得高是为了降低缆索的拉力,③的索塔最高,且缆索高度最高,所以承重能力最强。(10)要研究“索塔高度对桥面承重能力的影响”,除索塔高度不一样,其他条件必须要相同,①和③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,500个浮筒的总体积V总=500×500×10⁻³ m×500×10⁻³ m×400×10⁻³ m = 50 m³,浮桥的总重力:G浮桥 = 500×70 N=3.5×10⁴ N,当V排 = V总 时,浮桥受到的浮力最大,F浮最大=ρ水 V排 g = 1×10³ kg/m³×50 m³×10 N/kg=5×10⁵ N,浮桥在河水中的最大承重G载最大=F浮最大-G浮桥=5×10⁵ N-3.5×10⁴ N=4.65×10⁵ N,浮桥在河水中的最大承载质量m载最大=G载最大/g = 4.65×10⁵ N /10 N/kg = 4.65×10⁴ kg。(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,浮桥平放在河水中和海水中,则底面积相同,由p=F/S可知,下表面受到的压强相等即p海=p河。