Question

【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？

（3）某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造，重2.37×106N，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）

Answer 1

【答案】（1）气凝胶这种物质具有密度小、耐高温的优异的物理属性；

（2）覆盖在金属块上的气凝胶质量为0.12kg；

（2）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90kg．

【解析】试题分析：（1）认真审题，根据题意提供的信息找出气凝胶优异的物理属性；

（2）根据题意求出覆盖在金属块上气凝胶的体积，根据密度公式求出质量；

（3）知道钢材的质量和钢的密度，利用公式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．

解：

（1）由题意知，“气凝胶”的特点有：密度小、耐高温、隔热性好、富有弹性等．

（2）覆盖在金属块上气凝胶的体积：

V=Sh=5m2×8×10﹣3m=0.04m3，

由ρ=可得，覆盖在金属块上的气凝胶质量：

m=ρV=3kg/m3×0.04m3=0.12kg；

（3）因为G=mg，

所以钢材的质量：

m===2.37×105kg，

钢材的体积：

V钢===30m3，

由题知，气凝胶的体积：

V=V钢=30m3，

气凝胶的质量：

m′=ρV′=3kg/m3×30m3=90kg．

答：

（1）气凝胶这种物质具有密度小、耐高温的优异的物理属性；

（2）覆盖在金属块上的气凝胶质量为0.12kg；

（2）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90kg．