中学校拡張に関する質問例7選
1. 鉄道の線路の継ぎ目に隙間があるのはなぜですか？
A. 列車との摩擦を減らす。
B. 鉄が膨張しても、レールは曲がらない。
C. 鉄が膨張しても、レールは木製の枕木から外れない。
D. 列車がその上を通過しても、レールは曲がらない。
討論
一般的に、物体は熱くなると膨張し、冷えると収縮します。これは鉄道の線路に使われる鉄にも当てはまります。線路は、太陽光や通過する列車によって金属が熱せられた際に、膨張する余地が残るように間隔を空けて設置されています。もし継ぎ目が十分に間隔を空けていないと、金属が膨張してしまい、膨張する余地がなくなるため、線路の両端が曲がってしまうのです。
正解はBです。
2. ガラスのコップは、急に熱湯を注ぐと割れることがあります。これは、
A. 外側は膨張したが、内側は膨張していない。
B. 内部は膨張したが、外部は膨張していない。
C. ガラスの膨張率は非常に小さいため、すぐに割れる。
D. ガラスの膨張率は非常に大きいため、すぐに割れる。
討論
正解はBです。
3. ある実験では、2つのバイメタルIとIIは3種類の金属1、2、3から構成されています。加熱すると、2つのバイメタルは図に示す方向に曲がります。このデータに基づいて、4人の人が
学生たちは次のような意見を述べた。
正しい意見は学生によって表明された…
A. AとB
B. AとD
C. BとC
D. CとD
討論
ほとんどの物体は、加熱（温度上昇）すると膨張し、冷却（温度低下）すると収縮します。しかし、同じ温度変化でも、物体の種類によって膨張や収縮の度合いは異なります。物体の膨張や収縮は、その物体の膨張係数によって決まります。膨張係数は膨張の大きさに正比例します。膨張係数が大きいほど膨張も大きくなり、膨張係数が小さいほど膨張は小さくなります。
バイメタルI：
バイメタルIでは、金属2は金属1よりも長さ膨張が大きいため、金属2は金属1よりも長くなります。したがって、金属2の膨張係数は金属1の膨張係数よりも大きくなります。
バイメタルII：
バイメタルIIでは、金属3は金属2よりも長さ膨張が大きいため、金属3は金属2よりも長くなります。したがって、金属3の膨張係数は金属2の膨張係数よりも大きくなります。
金属の線膨張係数を大きい順に並べると、金属3、金属2、金属1となる。
正解はCです。
4. 長距離送電の図を見てみましょう！
電気ケーブルは日中は緩く設置されているため、
A. 寒い天候でも、電線は断線しません。
B. 高温時は、電線を外すことができます。
C. 電流が流れても収縮しない
D. 日中、電線は急速に膨張する。
討論
電線は銅でできており、銅は高温になると膨張（長さが増加）し、低温になると収縮（長さが減少）します。電線は、夜間よりも気温が高い日中は緩めに設置されます。夜間は気温が下がり、電線も冷えるため収縮します。電線が緩めに設置されているのは、収縮時に過度のストレスがかかって損傷するのを防ぐためです。
夜間だけでなく、雨季には気温が非常に低くなり、電線も冷やされます。電線が張力のかかった状態で設置されている場合、冷えて収縮すると非常に強い張力がかかり、損傷する可能性があります。
正解はAです。
5. 朝、父はコーヒーを淹れました。コーヒーの入ったグラスに熱湯を注ぎました。すると突然、下の図のようにグラスが割れました。これは何が原因ですか…
A. ガラスの内側と外側の比熱が不均衡になる。
B. 内側のガラス壁の熱吸収能力は、外側の壁よりも大きい。
C. ガラスの内壁は膨張したが、外壁は膨張していない。
D. ガラスの内壁と外壁にかかる温水の圧力と空気圧が等しくなる。
バランスの取れた
討論
物体は加熱されると膨張（体積が増加）し、冷却されると収縮（体積が減少）します。ガラスが割れるのは、沸騰したお湯から熱を受けた後のガラスの膨張が原因です。
正解はCです。
6. 写真を見てください！
きつすぎる金属製のボトルキャップは、熱湯をかけると簡単に開けられる。 
ボトルキャップの膨張係数によって発生する可能性があります。
A. ガラス瓶の口の膨張係数よりも大きい
B. ガラス瓶の口の膨張係数よりも小さい
C. ボトル内の空気の膨張係数よりも大きい
D. ボトル内の空気の膨張係数よりも小さい
討論
鉄とガラスを一緒に熱湯に注ぐと、鉄はガラスよりも速く膨張します。これは、鉄の熱膨張係数がガラスの熱膨張係数よりも大きいためです。
膨張とは体積が増加することなので、金属製のボトルキャップの体積が増加すると、ボトルキャップの直径も増加します。ボトルキャップの直径の増加は、ガラス瓶の口の直径の増加よりも大きいため、ボトルキャップが緩くなり、開けやすくなります。
正解はAです。
7. 次の図と表を見てください！
実験図と金属の線膨張係数に関するデータに基づくと、鋼、銅、アルミニウム棒の正しい順序は...
A. P、Q、R
B. Q、P、R
C. Q、R、P
D.R、Q、P
討論
物体の膨張係数が大きいほど、その物体が受ける膨張も大きくなる。
上記の表の金属膨張係数データに基づくと、鋼の膨張係数が最も小さく、アルミニウムが最も大きい。したがって、膨張係数が小さい順から大きい順に並べると、鋼、銅、アルミニウムとなる。
拡張インジケーター画像に基づくと、拡張の順序は小さい順から大きい順にQ、P、Rとなります。
正解はBです。
質問元:
中学校／イスラム系中学校の理科全国統一試験問題
