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.若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原.据悉2018年美国宇航局派宇航员登陆火星时,就将用它制成隔热宇航服.
(1)从上述介绍中,可以判断气凝胶这种物质具有哪些优异的物理属性?请说出两点.
(2)有人做过这样一个实验:在一金属块表面涂上8mm厚的气凝胶,结果在lkg的炸药爆炸中气凝胶毫发无损.若金属块为体积为1m3的立方体,则覆盖在金属块上的气凝胶质量为多少?
(3)某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造,重2.32×106N,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?(钢的密度为7.9×103kg/m3 , g取10N/kg )

【答案】
(1)解:由题意知,气凝胶的密度仅为3kg/m3,说明其密度小;

气凝胶非常坚固耐用,最高能承受1400℃的高温,说明其耐高温;

若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原,说明其弹性好.


(2)解:正方体金属块的体积V=1m3

由V=a3得,正方体金属块的边长:

a= = =1m,

则正方体的表面积:

S=6a2=6×(1m)2=6m2

覆盖在金属块上气凝胶的体积:

V=Sh=6m2×8×103m=0.048m3

由ρ= 得,覆盖在金属块上的气凝胶质量:

m=ρV=3kg/m3×0.048m3=0.144kg;


(3)解:由G=mg得,钢材的质量:

m= = =2.32×105kg,

由ρ= 得,钢材的体积:

V= = ≈29.37m3

由题意知,气凝胶的体积:

V=V=29.37m3

气凝胶的质量:

m′=ρV′=3kg/m3×29.37m3≈88kg.


【解析】(1)根据题意提供的信息找出气凝胶突出的物理特性;(2)根据题意求出覆盖在金属块上气凝胶的体积,根据密度公式的变形公式求出气凝胶的质量;(3)知道钢材的质量和钢的密度,利用密度公式的变形公式V= 求出钢材的体积即气凝胶的体积,然后利用公式m=ρV求出气凝胶的质量.
【考点精析】利用物质的物理特征对题目进行判断即可得到答案,需要熟知物质存在的三种状态:固态、气态、液态.

练习册系列答案
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【题目】如图一所示是小华物理学习小组探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做运动,这样做便于测量滑动摩擦力的大小.
(2)观察图甲、乙,发现弹簧测力计的示数F1<F2 , 说明:由此可知,在接触面粗糙程度相同时,越大,滑动摩擦力越大.
(3)观察图甲、丙,发现弹簧测力计的示数F1<F3 , 说明:压力一定时,接触面粗糙程度 , 滑动摩擦力越大.
(4)实验后,在交流的过程中,小华发现有同学设计的实验装置如图二所示,实验时,在托盘中放入适量的砝码,使木块做匀速直线运动. 请回答下列问题:
①为了测木块滑动摩擦力,需要测量物理量是(填编号).
A.木板的质量m1 B.木块的质量m2
C.砝码的质量m3 D.托盘和砝码的总质量m4
②木块的滑动摩擦力大小f=(用已知和测量的物理符号表示).
③小华猜想:摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,于是,他在上述实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一部分后,用剩下的部分继续进行实验,测得的滑动摩擦力变小,由此可知:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小,你认为她的探究过程存在的问题是 , 正确的做法是:小华将木块沿竖直方向切去一部分后,只要将 , 就可以进行实验并得出正确结论.

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