Question

1．閱讀短文，回答問題
全碳氣凝膠
“全碳氣凝膠”是浙江大學的科學家發(fā)明的一種新型材料，它是將石墨烯和碳納米管兩種材料加入水中，在低溫下凍干后再除去水分，保留“骨架”，研制出的一種超輕材料．
“全碳氣凝膠”構(gòu)造類似于海綿，具有良好的導電性，是世界上最輕的材料之一，密度僅為0.16mg/cm³．一個杯子大小的氣凝膠靜止在葉尖上，葉子只發(fā)生了微小彎曲，如圖1所示．它還可吸收相當于自身質(zhì)量900倍的油，有望在海上漏油、凈水、凈化空氣等污染領(lǐng)域發(fā)揮重要作用．
（1）密度僅為0.16mg/cm³，“0.16mg/cm³”表示的物理含義是1cm³的全碳氣凝膠質(zhì)量為0.16mg；體積是1m³的全碳氣凝膠質(zhì)量為160g．
（2）讓100cm³大小的“氣凝膠”“踩”在狗尾巴草上，纖細的草須一點都沒有被壓彎，如圖2所示．若將其壓縮至很小體積之后也能迅速復原，則可判斷，“全碳氣凝膠”材料至少具有密度小和彈性好的特點．
（3）下列“全碳氣凝膠”實際應用中，不可能實現(xiàn)的是C
A．清洗廚房的油煙機
B．吸除冰箱內(nèi)的異味
C．做打樁機的重錘
D．做電影場景中倒塌的“墻壁”
（4）1dm³的“全碳氣凝膠”最多能吸收的有機溶劑重力為1.44N．（g取10N/Kg）
（5）航天飛機的總質(zhì)量為2×10⁶kg，航天飛機的材料密度約為4.0×10³kg/m³，若采用氣凝膠制造一架同樣大小的飛機，則需“氣凝膠”質(zhì)量80kg．

Answer 1

分析 （1）單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量叫這種物質(zhì)的密度；已知物質(zhì)的密度和體積，利用公式m=ρV得到其質(zhì)量；
（2）根據(jù)題干中所給氣凝膠的結(jié)構(gòu)特點進行解答；
（3）根據(jù)材料的性能和使用制造時不同的用途來分析解答；
（4）已知物質(zhì)質(zhì)量和吸附有機溶劑的能力，可以得到吸附的有機溶劑的質(zhì)量，利用G=mg得到重力；
（5）已知飛機的質(zhì)量和鋼材的密度，可計算出飛機的體積，又知“氣凝膠”的密度，利用密度公式變形可求得飛機的質(zhì)量．

解答 解：
（1）“0.16mg/cm³”表示的物理含義是體積是1cm³的全碳氣凝膠質(zhì)量為0.16mg；
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，體積是1m³的氣凝膠的質(zhì)量為m=ρV=0.16mg/cm³×10⁶cm³=1.6×10⁵mg=160g；
（2）由“100cm³大小的“氣凝膠”“踩”在花蕊上，纖細的花蕊一點都沒有被壓彎”和“將其壓縮至很小體積之后也能迅速復原”可判斷：“氣凝膠”至少具有密度小和彈性好的特點；
（3）由“它還可吸收相當于自身質(zhì)量900倍的油，有望在海上漏油、凈水、凈化空氣等污染領(lǐng)域發(fā)揮重要作用”可知，氣凝膠具有超強的吸附能力和凈化功能，所以可以用來清洗油煙機、吸除冰箱異味；但氣凝膠的密度非常小，可以做電影場景中倒塌的“墻壁”，但不能用來做打樁機的重錘．故選C；
（4）1dm³的“全碳氣凝膠”的質(zhì)量為m′=ρV′=0.16mg/cm³×10³cm³=1.6×10²mg=160mg；
氣凝膠吸附的有機溶劑質(zhì)量為M′=900m′=900×160mg=144000mg=0.144kg，
有機溶劑的重力為G=M′g=0.144kg×10N/kg=1.44N；
（5）飛機體積V₀=$\frac{m″}{ρ}$=$\frac{2×1{0}^{6}kg}{4.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=500m³，
需要氣凝膠的質(zhì)量為m_膠=ρV₀=0.16mg/cm³×5×10⁸cm³=8×10⁷mg=80kg．
故答案為：
（1）1cm³的全碳氣凝膠質(zhì)量為0.16mg；160；
（2）密度；彈性；  
（3）C；
（4）1.44；         
（5）80．

點評 此題以新材料的特點考查了物質(zhì)屬性、密度單位的物理意義和計算公式的應用，體現(xiàn)了物理知識與科學發(fā)展的密切關(guān)系，難度不大，注意單位換算要正確．