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： 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． 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= V3 = 1m33 =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=6m2×8×10﹣3m=0.048m3，由ρ= mV 得，覆盖在金属块上的气凝胶质量：m=ρV=3kg/m3×0.048m3=0.144kg； 解：由G=mg得，钢材的质量： m= Gg = 2.32×106N10N/kg =2.32×105kg，由ρ= mV 得，钢材的体积：V钢= m钢ρ钢 = 2.32×105kg7.9×103kg/m3 ≈29.37m3，由题意知，气凝胶的体积：V=V钢=29.37m3，气凝胶的质量：m′=ρV′=3kg/m3×29.37m3≈88kg．

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