题目内容
【题目】如图所示,气凝胶是一种多孔状、类似海绵结构的硅元素固体,孔状内有99.8%的空间。这种新材料密度仅为3kg/m3,看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用,最高能承受1400℃的高温。因为它耐磨且富有弹性,据悉2018年美国宇航局派宇航员登陆火星时,就准备用它制成宇航服。
⑴有人做过这样一个实验:在一金属块上涂上6×10-3m厚的气凝胶,结果在1kg的炸药爆炸中气凝胶毫发无损。若金属块的表面积为5m2,则覆盖在金属块上的气凝胶质量为多少千克?
⑵某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造,重1.3×106N,若采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机,则需“气凝胶"的质量为多少千克?(钢的密度=7.8×103kg/m3,g取10N/kg))
【答案】(1)0.09kg;(2)50kg
【解析】试题分析:(1)覆盖在金属块上气凝胶的体积:V=Sh=5m2×6×10-3m=0.03m3,
由ρ=m/V可得,覆盖在金属块上的气凝胶质量:m=ρV=3kg/m3×0.03m3=0.09kg;
(2)钢材的体积:V钢=m钢/ρ钢=G钢/ρ钢g=1.3×106N/7.8×103kg/m3×10N/kg=50m3,
由题知,气凝胶的体积:V=V钢=503m3,气凝胶的质量:m=ρV′=3kg/m3×50/3m3=50kg
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