题目内容
如图甲所示,塑料挂钩的吸盘能“吸”在平滑的墙面上,是由于 的存在;挂钩能够承受一定的拉力而不脱落,是由于吸盘受到墙面的 力作用。图乙中吸盘的直径为 cm。
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以塑料挂钩为背景考查大气压的综合应用、摩擦力的种类、刻度尺的使用等知识。使用塑料吸盘时,先挤走里边的空气,使其内部近似真空,气体压强非常小,外界大气压的作用就把它压在了光滑的墙面上;大气压强非常大,所以对挂钩产生的压力也很大,使挂钩与墙面之间有较大的摩擦力,摩擦力方向向上,是它的作用使挂钩可以承受较大的拉力而不脱落。刻度尺的分度值为1 cm,估测3后面的示数为3.2 cm,减去2.0 cm,就是吸盘的直径d=3.2 cm-2.0 cm=1.2 cm。
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。
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