Question

如圖所示，氣凝膠是一種多孔狀、類似海綿結(jié)構(gòu)的硅元素固體，孔狀內(nèi)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(shí)非常堅(jiān)固耐用，最高能承受1400℃的高溫．因?yàn)樗�耐磨且富有彈性，�?jù)悉2018年美國(guó)宇航局派宇航員登陸火星時(shí)，就用它做隔熱制成宇航服．
（1）有人做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在一金屬塊上涂上6×10^-3m厚的氣凝膠，結(jié)果在1kg的炸藥爆炸中氣凝膠毫發(fā)無(wú)損．若金屬塊的表面積為5m²，則覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質(zhì)量為多少千克？
（2）某大型飛機(jī)采用現(xiàn)在盛行的超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制造，重1.3×10⁶N，若采用“氣凝膠”代替鋼材來(lái)制造一架同樣大小的飛機(jī)，則需“氣凝膠“的質(zhì)量為多少千克？（鋼的密度=7.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題意求出覆蓋在金屬塊上氣凝膠的體積，根據(jù)密度公式求出質(zhì)量；
（2）知道鋼材的質(zhì)量和鋼的密度，利用密度公式ρ=

m

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(zhì)量．

解答：解：（1）覆蓋在金屬塊上氣凝膠的體積：
V=Sh=5m²×6×10^-3m=0.03m³，
由ρ=

m

V

可得，覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質(zhì)量：
m=ρV=3kg/m³×0.03m³=0.09kg；
（2）鋼材的體積：
V_鋼=

m鋼

ρ鋼

=

G鋼

ρ鋼g

=

1.3×106N

7.8×103kg/m3×10N/kg

=

50

3

m³，
由題知，氣凝膠的體積：
V=V_鋼=

50

3

m³，
氣凝膠的質(zhì)量：
m=ρV′=3kg/m³×

50

3

m³=50kg
答：（1）覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質(zhì)量為0.09kg；
（2）采用“氣凝膠”代替鋼材來(lái)制造一架同樣大小的飛機(jī)，則需“氣凝膠“的質(zhì)量為50kg．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式及其變形公式的掌握和運(yùn)用，知道鋼材的體積與氣凝膠的體積相等是本題的關(guān)鍵．