Question

小宇同学参加了学校“研究性学习小组”，探究了“保温瓶塞跳出来的原因”和“研究磁性强弱是否与温度有关”的两个课题．他做的实验如下：

①取两只同样的玻璃瓶，一只灌满开水，另一只不灌满．灌好后，立即在两个瓶口上用橡皮圈箍上一层橡胶薄膜．不一会儿就会发现，灌满开水的瓶口薄膜保持动，未灌满开水的瓶口的薄膜向上凸了起来．如图A所示．
②将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图B（甲）所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下．
根据小宇的实验①进行分析，薄膜向上凸出来的原因：一是瓶内温度高的水______成水蒸气（填物态变化），二是瓶内气体受热膨胀，使瓶内气体压强______（填：“大于”、“小于”、“等于”）外界大气压．他又想到，第二天会出现较难拔出木塞的现象，这是因为瓶内温度降低，水蒸气______成水，瓶内气体压强低于外界大气压．
从小宇的实验②可得出的初步结论是______． 根据这一结论，他大胆设计了一个温度报警器，装置如图B（乙）所示，请简述它的工作原理______．

Answer 1

【答案】分析：薄膜向上凸的现象，是因为瓶内的气压与瓶外的大气压不相等造成的，分析瓶内的气压变化可以得出原因；
通过磁体吸引铁钉的多少说明磁体磁性的强弱．根据实验现象得出结论：温度影响磁性强弱，利用这一结论解释问题．
解答：解：①薄膜向上凸起，一是瓶内温度高的水汽化成水蒸气；二是因为瓶内气体压强大于外界大气压，内外产生向上的压力差；难拔出木塞是因为瓶内温度降低，水蒸气液化成水，瓶内气体压强小于外界大气压，内外产生向下的压力差；
②如图甲所示，开始上磁体的右端吸引了很多的铁钉，说明磁体的磁性很强，加热一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下，说明没有了磁性．实验表明温度影响磁体的磁性，即温度升高磁铁的磁性减弱．
如图乙所示，开始时磁体吸引弹簧开关，当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱直至消失，无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警．
（1）温度升高磁铁的磁性减弱（或磁性强弱与温度有关等）．
（2）给磁铁加热，磁铁的温度升高磁性减弱，对弹簧片的吸引力减小，弹簧片被弹回，电铃电路接通，电铃发声而报警．Q_放=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（98℃-78℃）=8.4×10⁴J．
故答案为：汽化；大于；液化；温度升高磁铁的磁性减弱；温度较低时磁体吸引弹簧开关，当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱直至消失，无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警．
点评：本题考查了学生对放热公式Q_放=cm△t、物态变化以及磁体的磁性强弱和温度关系的实验探究，会利用所学的知识解释身边的现象，同时也能利用转换法判断磁体的磁性强弱．