Question

1．阅读短文，回答问题
全碳气凝胶
“全碳气凝胶”是浙江大学的科学家发明的一种新型材料，它是将石墨烯和碳纳米管两种材料加入水中，在低温下冻干后再除去水分，保留“骨架”，研制出的一种超轻材料．
“全碳气凝胶”构造类似于海绵，具有良好的导电性，是世界上最轻的材料之一，密度仅为0.16mg/cm³．一个杯子大小的气凝胶静止在叶尖上，叶子只发生了微小弯曲，如图1所示．它还可吸收相当于自身质量900倍的油，有望在海上漏油、净水、净化空气等污染领域发挥重要作用．
（1）密度仅为0.16mg/cm³，“0.16mg/cm³”表示的物理含义是1cm³的全碳气凝胶质量为0.16mg；体积是1m³的全碳气凝胶质量为160g．
（2）让100cm³大小的“气凝胶”“踩”在狗尾巴草上，纤细的草须一点都没有被压弯，如图2所示．若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原，则可判断，“全碳气凝胶”材料至少具有密度小和弹性好的特点．
（3）下列“全碳气凝胶”实际应用中，不可能实现的是C
A．清洗厨房的油烟机
B．吸除冰箱内的异味
C．做打桩机的重锤
D．做电影场景中倒塌的“墙壁”
（4）1dm³的“全碳气凝胶”最多能吸收的有机溶剂重力为1.44N．（g取10N/Kg）
（5）航天飞机的总质量为2×10⁶kg，航天飞机的材料密度约为4.0×10³kg/m³，若采用气凝胶制造一架同样大小的飞机，则需“气凝胶”质量80kg．

Answer 1

分析 （1）单位体积的某种物质的质量叫这种物质的密度；已知物质的密度和体积，利用公式m=ρV得到其质量；
（2）根据题干中所给气凝胶的结构特点进行解答；
（3）根据材料的性能和使用制造时不同的用途来分析解答；
（4）已知物质质量和吸附有机溶剂的能力，可以得到吸附的有机溶剂的质量，利用G=mg得到重力；
（5）已知飞机的质量和钢材的密度，可计算出飞机的体积，又知“气凝胶”的密度，利用密度公式变形可求得飞机的质量．

解答 解：
（1）“0.16mg/cm³”表示的物理含义是体积是1cm³的全碳气凝胶质量为0.16mg；
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，体积是1m³的气凝胶的质量为m=ρV=0.16mg/cm³×10⁶cm³=1.6×10⁵mg=160g；
（2）由“100cm³大小的“气凝胶”“踩”在花蕊上，纤细的花蕊一点都没有被压弯”和“将其压缩至很小体积之后也能迅速复原”可判断：“气凝胶”至少具有密度小和弹性好的特点；
（3）由“它还可吸收相当于自身质量900倍的油，有望在海上漏油、净水、净化空气等污染领域发挥重要作用”可知，气凝胶具有超强的吸附能力和净化功能，所以可以用来清洗油烟机、吸除冰箱异味；但气凝胶的密度非常小，可以做电影场景中倒塌的“墙壁”，但不能用来做打桩机的重锤．故选C；
（4）1dm³的“全碳气凝胶”的质量为m′=ρV′=0.16mg/cm³×10³cm³=1.6×10²mg=160mg；
气凝胶吸附的有机溶剂质量为M′=900m′=900×160mg=144000mg=0.144kg，
有机溶剂的重力为G=M′g=0.144kg×10N/kg=1.44N；
（5）飞机体积V₀=$\frac{m″}{ρ}$=$\frac{2×1{0}^{6}kg}{4.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=500m³，
需要气凝胶的质量为m_胶=ρV₀=0.16mg/cm³×5×10⁸cm³=8×10⁷mg=80kg．
故答案为：
（1）1cm³的全碳气凝胶质量为0.16mg；160；
（2）密度；弹性；  
（3）C；
（4）1.44；         
（5）80．

点评 此题以新材料的特点考查了物质属性、密度单位的物理意义和计算公式的应用，体现了物理知识与科学发展的密切关系，难度不大，注意单位换算要正确．