Question

【題目】如圖所示，氣凝膠是一種多孔狀、類似海綿結構的硅元素固體，孔狀內有99.8%的空間．這種新材料密度僅為3kg/m3，看似脆弱不堪，其實非常堅固耐用，最高能承受1400℃的高溫．若將其壓縮至很小體積之后也能迅速復原．據悉2018年美國宇航局派宇航員登陸火星時，就將用它制成隔熱宇航服．

（1）從上述介紹中，可以判斷氣凝膠這種物質具有哪些優異的物理屬性？請說出兩點．

（2）有人做過這樣一個實驗：在一金屬塊表面涂上8mm厚的氣凝膠，結果在1kg的炸藥爆炸中氣凝膠毫發無損．若金屬塊的表面積為5m2，則覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質量為多少？

（3）某大型飛機采用現在盛行的超高強度結構鋼制造，重2.37×106N，若采用“氣凝膠”代替鋼材來制造一架同樣大小的飛機，則需“氣凝膠”的質量為多少？（鋼的密度為7.9×103kg/m3）

Answer 1

【答案】（1）氣凝膠這種物質具有密度小、耐高溫的優異的物理屬性；

（2）覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質量為0.12kg；

（2）采用“氣凝膠”代替鋼材來制造一架同樣大小的飛機，則需“氣凝膠“的質量為90kg．

【解析】試題分析：（1）認真審題，根據題意提供的信息找出氣凝膠優異的物理屬性；

（2）根據題意求出覆蓋在金屬塊上氣凝膠的體積，根據密度公式求出質量；

（3）知道鋼材的質量和鋼的密度，利用公式V=求出鋼材的體積即氣凝膠的體積，然后利用公式m=ρV求出氣凝膠的質量．

解：

（1）由題意知，“氣凝膠”的特點有：密度小、耐高溫、隔熱性好、富有彈性等．

（2）覆蓋在金屬塊上氣凝膠的體積：

V=Sh=5m2×8×10﹣3m=0.04m3，

由ρ=可得，覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質量：

m=ρV=3kg/m3×0.04m3=0.12kg；

（3）因為G=mg，

所以鋼材的質量：

m===2.37×105kg，

鋼材的體積：

V鋼===30m3，

由題知，氣凝膠的體積：

V=V鋼=30m3，

氣凝膠的質量：

m′=ρV′=3kg/m3×30m3=90kg．

答：

（1）氣凝膠這種物質具有密度小、耐高溫的優異的物理屬性；

（2）覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質量為0.12kg；

（2）采用“氣凝膠”代替鋼材來制造一架同樣大小的飛機，則需“氣凝膠“的質量為90kg．