Question

小華同學通過觀察發現：架設在高壓線桿上的金屬導線在夏天時比在冬天時下垂得要明顯，這是為什么呢？通過與同學們討論交流，他明白了這是由于金屬導線熱脹冷縮導致的。金屬導線受熱時，在各個方向上都會膨脹；在冷卻時，都會收縮。金屬導線受熱時膨脹的長度與哪些因素有關呢？同學們經過討論提出了如下猜想：

猜想一：金屬導線受熱時膨脹的長度與金屬導線升高的溫度有關；

猜想二：金屬導線受熱時膨脹的長度與金屬導線的原長有關；

猜想三：金屬導線受熱時膨脹的長度與金屬導線的材料有關。

同學們感到要親自實驗收集數據驗證上述猜想存在困難，于是請老師幫忙從材料研究所找到了下表中的實驗數據。

實驗序號	材料	升高的溫度/℃	原長/m	膨脹的長度/mm	實驗序號	材料	升高的溫度/℃	原長/m	膨脹的長度/mm
1	黃銅	10	1.0	0.19	5	康銅	10	1.2	0.18
2	黃銅	20	1.0	0.38	6	康銅	10	1.3	0.20
3	黃銅	30	1.0	0.57	7	鋁	10	1.0	0.23
4	康銅	10	1.0	0.15

（1）比較表中序號為1 2 3的三組數據可得出的結論是：金屬導線受熱時膨脹的長度與金屬導線 升高的溫度 有關。

（2）比較表中序號為_________ , , 的三組數據可得出的結論是：金屬導線受熱時膨脹的長度與金屬導線的原長有關。

（3）某自動溫控電路的原理圖，如圖所示。其中的雙金屬片由長度相同的黃銅片和康銅片鉚合在一起制成，它與固定觸點構成溫控開關。當雙金屬片所處的環境溫度升高時，雙金屬片由于受熱向上彎曲，使電路斷開，停止加熱。

運用上表中的實驗數據進行分析，該溫控開關的雙金屬片與固定觸點接觸的一邊所用的材料應該是 黃銅 ，得出這一結論的理由是 。

（4）小明同學在研究熱脹冷縮的資料時，看到一個沒有學習過的物理概念：“線脹系數”，其定義是：單位長度的細物體，溫度升高1℃時，伸長的長度，叫這種物質的線脹系數。請你回顧比熱容的定義和表達式，利用類比法寫出線脹系數的表達式為 （線脹系數用α表示、長度用L表示、伸長用ΔL表示），線脹系數的單位是 。已知鐵的線脹系數為1.2×10^-5，兩根電話線桿間的距離為50 m，工人師傅在夏天氣溫為30℃時架設電話線，若冬天最低可能降到-20℃，通過計算說明，兩根電線桿之間架設電話線時，應多預留 m鐵絲電話線。

Answer 1

以信息給予題的形式主要考查控制變量法、類比法及比熱容等知識。第（1）題，由123的三組實驗數據可以看出，材料相同，升高溫度越高，伸長量越大，所以物體受熱時的伸長量跟升高的溫度有關。第（2）題，要得出“金屬導線受熱時膨脹的長度與原長有關”的結論，需控制材料、升高的溫度相同，故選擇456第（3）題，當雙金屬片所處的環境溫度升高時，雙金屬片由于受熱向上彎曲，使電路斷開，停止加熱，說明下面的金屬片膨脹比上面的金屬片要大，根據上表1 4數據可知在相同條件下，黃銅比康銅膨脹的長度大，所以雙金屬片下面與固定觸點接觸的一邊所用的材料應是黃銅。第（4）題，①單位質量的某種物質，溫度升高1℃，吸收的熱量叫做這種物質的比熱容，表達式為c＝。根據“線脹系數”的定義，可寫出線脹系數的表達式為α＝。②在線脹系數的表達式中，ΔL、L的單位是m，Δt的單位是℃，所以線脹系數的單位是℃^-1。③由題意知，α＝1.2×10^-5℃^-1，L＝50 m，Δt＝30℃－（﹣20℃）＝50℃，所以伸長的長度ΔL＝LαΔt＝50 m×1.2×10^-5℃^-1×50℃＝0.03 m。