Question

小华同学通过观察发现：架设在高压线杆上的金属导线在夏天时比在冬天时下垂得要明显，这是为什么呢？通过与同学们讨论交流，他明白了这是由于金属导线热胀冷缩导致的。金属导线受热时，在各个方向上都会膨胀；在冷却时，都会收缩。金属导线受热时膨胀的长度与哪些因素有关呢？同学们经过讨论提出了如下猜想：

猜想一：金属导线受热时膨胀的长度与金属导线升高的温度有关；

猜想二：金属导线受热时膨胀的长度与金属导线的原长有关；

猜想三：金属导线受热时膨胀的长度与金属导线的材料有关。

同学们感到要亲自实验收集数据验证上述猜想存在困难，于是请老师帮忙从材料研究所找到了下表中的实验数据。

实验序号	材料	升高的温度/℃	原长/m	膨胀的长度/mm	实验序号	材料	升高的温度/℃	原长/m	膨胀的长度/mm
1	黄铜	10	1.0	0.19	5	康铜	10	1.2	0.18
2	黄铜	20	1.0	0.38	6	康铜	10	1.3	0.20
3	黄铜	30	1.0	0.57	7	铝	10	1.0	0.23
4	康铜	10	1.0	0.15

（1）比较表中序号为1 2 3的三组数据可得出的结论是：金属导线受热时膨胀的长度与金属导线 升高的温度 有关。

（2）比较表中序号为_________ , , 的三组数据可得出的结论是：金属导线受热时膨胀的长度与金属导线的原长有关。

（3）某自动温控电路的原理图，如图所示。其中的双金属片由长度相同的黄铜片和康铜片铆合在一起制成，它与固定触点构成温控开关。当双金属片所处的环境温度升高时，双金属片由于受热向上弯曲，使电路断开，停止加热。

运用上表中的实验数据进行分析，该温控开关的双金属片与固定触点接触的一边所用的材料应该是 黄铜 ，得出这一结论的理由是 。

（4）小明同学在研究热胀冷缩的资料时，看到一个没有学习过的物理概念：“线胀系数”，其定义是：单位长度的细物体，温度升高1℃时，伸长的长度，叫这种物质的线胀系数。请你回顾比热容的定义和表达式，利用类比法写出线胀系数的表达式为 （线胀系数用α表示、长度用L表示、伸长用ΔL表示），线胀系数的单位是 。已知铁的线胀系数为1.2×10^-5，两根电话线杆间的距离为50 m，工人师傅在夏天气温为30℃时架设电话线，若冬天最低可能降到-20℃，通过计算说明，两根电线杆之间架设电话线时，应多预留 m铁丝电话线。

Answer 1

以信息给予题的形式主要考查控制变量法、类比法及比热容等知识。第（1）题，由123的三组实验数据可以看出，材料相同，升高温度越高，伸长量越大，所以物体受热时的伸长量跟升高的温度有关。第（2）题，要得出“金属导线受热时膨胀的长度与原长有关”的结论，需控制材料、升高的温度相同，故选择456第（3）题，当双金属片所处的环境温度升高时，双金属片由于受热向上弯曲，使电路断开，停止加热，说明下面的金属片膨胀比上面的金属片要大，根据上表1 4数据可知在相同条件下，黄铜比康铜膨胀的长度大，所以双金属片下面与固定触点接触的一边所用的材料应是黄铜。第（4）题，①单位质量的某种物质，温度升高1℃，吸收的热量叫做这种物质的比热容，表达式为c＝。根据“线胀系数”的定义，可写出线胀系数的表达式为α＝。②在线胀系数的表达式中，ΔL、L的单位是m，Δt的单位是℃，所以线胀系数的单位是℃^-1。③由题意知，α＝1.2×10^-5℃^-1，L＝50 m，Δt＝30℃－（﹣20℃）＝50℃，所以伸长的长度ΔL＝LαΔt＝50 m×1.2×10^-5℃^-1×50℃＝0.03 m。