23. (6 分)(2024·宿迁)科技创新助力中国发展，中国桥梁建设领先世界. 小明对桥梁建造产生浓厚的兴趣，想探究桥墩对河底压力与水深度的关系. 他找来底面积为 $ 0.01\mathrm{m}^{2} $ 的圆柱体，放于水平地面的压力传感器上，如图甲所示，示数为 $ 100\mathrm{N} $. 考虑不方便测量圆柱体对河底的压力，于是将圆柱体挂在拉力传感器下方，缓慢向下放至刚好与容器底部接触，如图乙所示. 向容器内加水，记录传感器示数 $ F $ 和水的深度 $ h $，并画出如图丙所示的图像.
求：（$ g $ 取 $ 10\mathrm{N/kg} $，$ \rho_{\mathrm{水}} = 1.0×10^{3}\mathrm{kg/m}^{3} $）
(1) 圆柱体的质量.
(2) 圆柱体的密度.
(3) 取走拉力传感器，圆柱体浸没于水中时对容器底部的压强.
求：（$ g $ 取 $ 10\mathrm{N/kg} $，$ \rho_{\mathrm{水}} = 1.0×10^{3}\mathrm{kg/m}^{3} $）
(1) 圆柱体的质量.
(2) 圆柱体的密度.
(3) 取走拉力传感器，圆柱体浸没于水中时对容器底部的压强.
答案：23.解:(1)如题图甲所示，示数为100N，则圆柱体的重力$G=100N$，
圆柱体的质量$m=\frac{G}{g}=\frac{100N}{10N/kg}=10kg$。
(2)圆柱体浸没在水中后所受的浮力不变，则拉力也不变，由题图丙可知，圆柱体的高度$h=0.2m$，
体积$V=Sh=0.01m^{2}×0.2m=0.002m^{3}$，
圆柱体的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{10kg}{0.002m^{3}}=5×10^{3}kg/m^{3}$。
(3)圆柱体浸没在水中时所受的浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=\rho_{水}gV=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×0.002m^{3}=20N$，
圆柱体浸没于水中时对容器底部的压力$F=G-F_{浮}=100N-20N=80N$，
圆柱体浸没于水中时对容器底部的压强
$p=\frac{F}{S}=\frac{80N}{0.01m^{2}}=8000Pa$。
圆柱体的质量$m=\frac{G}{g}=\frac{100N}{10N/kg}=10kg$。
(2)圆柱体浸没在水中后所受的浮力不变，则拉力也不变，由题图丙可知，圆柱体的高度$h=0.2m$，
体积$V=Sh=0.01m^{2}×0.2m=0.002m^{3}$，
圆柱体的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{10kg}{0.002m^{3}}=5×10^{3}kg/m^{3}$。
(3)圆柱体浸没在水中时所受的浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=\rho_{水}gV=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×0.002m^{3}=20N$，
圆柱体浸没于水中时对容器底部的压力$F=G-F_{浮}=100N-20N=80N$，
圆柱体浸没于水中时对容器底部的压强
$p=\frac{F}{S}=\frac{80N}{0.01m^{2}}=8000Pa$。
24. (9 分)阅读短文，回答问题.
综合实践活动——桥梁调查与模型制作
【任务与要求】
为了解桥梁结构设计的特点，同学们设计制作符合要求的桥梁模型.
【设计与实施】
任务一：调查学习
①查阅资料知道：无论什么样的桥梁结构，都会产生一个向上的合力作为桥面的支撑力. 如图甲所示斜拉桥模型中，适当增大索塔的高度可减小紧绷的斜拉索的拉力，索塔高度 $ H $ 与斜拉桥主跨跨径 $ L $ 的比值叫高跨比，其标准范围为 $ 0.18∼0.25 $.
②几何体的稳定性研究：利用吸管首尾连接分别搭成三角形和矩形结构悬挂重物，发现三角形结构形状保持不变，矩形结构水平部分弯曲或变形.
③图乙是为解决交通堵塞而设计的一种机动立交桥，它主要由动力车（共 12 个轮子，每个轮子与地面的接触面积相同）和上表面有花纹的桥板组成，行驶过程中桥板折叠起来放在车顶，使用时展开桥板搭建一座弧形临时立交桥，动力车（含司乘人员）的总质量为 $ 21.6\mathrm{t} $.
任务二：设计制作
通过调查研究学习后，根据以下设计要求，选用图丙所示材料制作木制桥梁.
设计要求：索塔高度 $ H = 100\mathrm{mm} $、主跨跨径 $ L = 600\mathrm{mm} $ 的桥梁，并绘制设计图（辅以文字说明或标注）.
所绘设计图同图甲.
【交流与评价】
如表所示是“设计制作”评价指标，根据评价表对活动进行评价.
(1) 关于桥梁调查与模型制作的实践活动，下列说法不正确的是
A. 三角形具有很好的结构稳定性
B. 动力车轮子很多是为了减小压强
C. 汽车匀速通过机动立交桥时一直受平衡力
D. 桥板上的花纹是为了增大摩擦
(2) “紧绷的拉索”说明力能够使物体发生
(3) 如图乙所示，桥板展开时对动力车的压力
(4) 你对“设计制作”的评价等级为
；进一步给出优化建议：
综合实践活动——桥梁调查与模型制作
【任务与要求】
为了解桥梁结构设计的特点，同学们设计制作符合要求的桥梁模型.
【设计与实施】
任务一：调查学习
①查阅资料知道：无论什么样的桥梁结构，都会产生一个向上的合力作为桥面的支撑力. 如图甲所示斜拉桥模型中，适当增大索塔的高度可减小紧绷的斜拉索的拉力，索塔高度 $ H $ 与斜拉桥主跨跨径 $ L $ 的比值叫高跨比，其标准范围为 $ 0.18∼0.25 $.
②几何体的稳定性研究：利用吸管首尾连接分别搭成三角形和矩形结构悬挂重物，发现三角形结构形状保持不变，矩形结构水平部分弯曲或变形.
③图乙是为解决交通堵塞而设计的一种机动立交桥，它主要由动力车（共 12 个轮子，每个轮子与地面的接触面积相同）和上表面有花纹的桥板组成，行驶过程中桥板折叠起来放在车顶，使用时展开桥板搭建一座弧形临时立交桥，动力车（含司乘人员）的总质量为 $ 21.6\mathrm{t} $.
任务二：设计制作
通过调查研究学习后，根据以下设计要求，选用图丙所示材料制作木制桥梁.
设计要求：索塔高度 $ H = 100\mathrm{mm} $、主跨跨径 $ L = 600\mathrm{mm} $ 的桥梁，并绘制设计图（辅以文字说明或标注）.
所绘设计图同图甲.
【交流与评价】
如表所示是“设计制作”评价指标，根据评价表对活动进行评价.
(1) 关于桥梁调查与模型制作的实践活动，下列说法不正确的是
C
.A. 三角形具有很好的结构稳定性
B. 动力车轮子很多是为了减小压强
C. 汽车匀速通过机动立交桥时一直受平衡力
D. 桥板上的花纹是为了增大摩擦
(2) “紧绷的拉索”说明力能够使物体发生
形变
，文中画波浪线部分的物理原理是力的平衡原理
. 若要设计一座桥面更宽、通行能力更强的斜拉式大桥，应适当增大
(填“增大”或“减小”)索塔的高度.(3) 如图乙所示，桥板展开时对动力车的压力
小于
(填“大于”“等于”或“小于”)折叠时对动力车的压力. 若机动车对路面的压强不能超过 $ 7.2×10^{5}\mathrm{Pa} $，动力车在行驶过程中，每个车轮与地面接触的最小面积为0.025
$ \mathrm{m}^{2} $.($ g $ 取 $ 10\mathrm{N/kg} $)(4) 你对“设计制作”的评价等级为
良好
，依据是设计的桥梁尺寸达标，高跨比$\frac{H}{L}=\frac{100mm}{600mm}\approx0.167$，不在0.18~0.25标准范围内，未提及结构稳固性相关内容，默认结构稳固
；进一步给出优化建议：
可适当增加索塔的高度，使高跨比达到标准范围，同时进一步加强结构连接，如增加三角形结构部件，提高桥梁结构的稳定性
.答案：24.(1)C (2)形变 力的平衡原理 增大
(3)小于 0.025
(4)良好 设计的桥梁尺寸达标，高跨比$\frac{H}{L}=\frac{100mm}{600mm}\approx0.167$，不在0.18~0.25标准范围内，未提及结构稳固性相关内容，默认结构稳固 可适当增加索塔的高度，使高跨比达到标准范围，同时进一步加强结构连接，如增加三角形结构部件，提高桥梁结构的稳定性
(3)小于 0.025
(4)良好 设计的桥梁尺寸达标，高跨比$\frac{H}{L}=\frac{100mm}{600mm}\approx0.167$，不在0.18~0.25标准范围内，未提及结构稳固性相关内容，默认结构稳固 可适当增加索塔的高度，使高跨比达到标准范围，同时进一步加强结构连接，如增加三角形结构部件，提高桥梁结构的稳定性