题目内容

小月在研究“物体的重力跟质量的关系”的实验中。她用天平、弹簧测力计等工具测得了不同物体的质量和相应的重力,并把测得的数据记录在下面的表格中。根据实验数据,可以得出物体的重力跟质量的关系式G=

练习册系列答案
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液压机

2012年9月24日,由我国自主设计研制的首台4万吨模锻液压机(如图1所示),在西安正式投产,至此,中国成为继德、美、法、俄之后又一个拥有大型模锻液压机的国家。这台液压机产生的巨大力量足以举起北京鸟巢体育馆4.2万吨的主体钢架。截至目前,4万吨大型模锻液压机项目已成功进行了航空发动机涡轮盘等典型航空精密模锻件的生产和试制任务,解决了飞机框、起落架、航空发动机盘类件等重要构件成型的难题,从而使中国大飞机项目的研制得到保障。

液压机为什么能产生这么巨大的力量呢?图2是液压机的原理图。它有两个大小不同的液缸,液缸里充满水或油。两个液缸里都有活塞。假设小活塞的横截面积是S1,加在小活塞上的向下的压力是F1,那么小活塞对液体的压强p=。小活塞对液体的压强p能够大小不变的被液缸内的水或油传递给大活塞。如果大活塞的横截面积是S2,那么在大活塞上产生的向上的压力F2=pS2,把大活塞顶起来。因此,在小活塞上加不大的压力,在大活塞上就可以得到很大的压力。实际的液压机,为了能够连续工作,还要添加必要的零件。大型模锻液压机的构造就更为复杂了。

(1)大型模锻液压机可用来生产 等典型航空精密模锻件。

(2)在液压机的液缸中,液体对大活塞的压强 (选填“大于”、“等于”或“小于”)小活塞对液体的压强。

(3)生活中能够支撑起汽车的油压千斤顶(图3所示)就是应用液压机原理工作的。假如油压千斤顶的小活塞的横截面积是4cm2,大活塞的横截面积是120cm2,在小活塞上加2800N的压力,请计算:在大活塞上能产生多大的举力?

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纳米材料的小尺寸效应

物质的尺度加工到1~100nm,它的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比,会发生变化,这些物质组成的材料称为“纳米材料”。

纳米材料在声、光、电、磁、热、力学等性能呈现出“新奇”的现象。随着颗粒尺寸变小,在一定条件下会引起颗粒性质改变。由此引起的宏观物理性质的变化称为“小尺寸效应”。纳米材料小尺寸效应主要表现在如下方面:

1.特殊光学性质:所有金属在纳米状态时都呈现黑色。尺寸越小颜色愈黑,银白色的铂变成铂黑,金属铬变成铬黑。金属超微颗粒对光的反射率很低,通常低于l%,约几微米厚度就能完全消光。利用此特性可制造高效率光热、光电转换材料,以很高效率将太阳能转变为热能、电能。还可用于红外敏感元件、红外隐身技术等。

2.特殊热学性质:通常晶体具有固定的熔点,当晶体达到纳米尺寸时却截然不同。例如:金的熔点为1064℃,而直径为10nm的金粉熔点降低到940℃,直径为5nm的金粉熔点降低到830℃。此特性可应用于粉末冶金工业。

3.特殊电学、磁学性质:纳米材料的导电性有所改变。例如:铜颗粒达到纳米尺寸就变得不能导电;通常绝缘的二氧化硅颗粒在20nm时却开始导电。此外,纳米材料呈现出超顺磁性,科学家发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中都存在超微磁性颗粒,使这类生物在地磁场导航下能辨别方向,具有回归的本领。

4.特殊力学性质:氟化钙纳米材料在室温下可大幅度弯曲而不断裂。研究表明,人的牙齿具有高强度,是因为它由磷酸钙等纳米材料构成。纳米金属要比传统金属硬3~5倍。金属陶瓷复合纳米材料不但强度高且韧性好,制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。

纳米材料小尺寸效应还表现在超导电性,介电性能、声学特性以及化学性能等方面。

纳米技术目前已成功应用于许多领域,在工业、农业、能源、环保、医疗、国家安全等都有广泛应用,图34是1993年中国科学院北京真空物理实验室自行操纵原子写出的“中国”二字,标志着我国开始在世界纳米领域占有一席之地。

请回答下列问题:

(1)铜颗粒达到纳米尺寸就可以变成 (选填:“导体”或“绝缘体”) 。

(2)金属陶瓷复合纳米材料强度高且韧性好,请对此种材料提出一项可以应用于人体的设想:

(3)小东针对纳米材料的“特殊光学性质”,提出了一个问题:金属的颜色会变黑吗?

请你判断这是不是一个可以探究的科学问题。答:

(4)请你针对纳米材料“特殊热学性质”,提出一个可以探究的科学问题:

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