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【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6mm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1.58×106N,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?(g取10N/kg、钢的密度为7.9×103kg/m3

【答案】(1)密度小、耐高温、隔热性好、富有弹性(2)0.09kg(3)60kg.

【解析】(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 ×6×10-3 m=0.03m3

ρ=m/V可得,覆盖在金属块上的气凝胶质量:m=ρV=3kg/m3 ×0.03m3 =0.09kg;

(3)钢材的质量:m=G/g=1.58×106N/10N/kg=1.58×105 kg,

ρ=m/V可得钢材的体积:V =m/ρ=1.58×105kg/7.9×103kg/m3=20m3

由题知,气凝胶的体积:V=V =20m3

气凝胶的质量:m′=ρV′=3kg/m3 ×20m3 =60kg。

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(1)如图甲所示:

(a)在探究“电流与电压关系”的实验中,滑动变阻器除保护电路外,还有 的作用.

(b)在探究“电流与电阻的关系”的实验中,定值电阻R1由5Ω换成10Ω,接下来滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)调节;若电源电压为6V,R1的可选最大电阻为20Ω,为保证电阻R1两端电压为2V,那么滑动变阻器R2阻值应不小于 Ω.

(2)他做完实验后,把定值电阻换成小灯泡,又完成了“测量额定电压是2.5V小灯泡电功率”的实验,如图乙所示,他要连接电路时,发现电流表的指针偏向左侧无刻度处,原因可能是 .解除故障后,正确连接电路,闭合开关,他发现小灯泡过亮,为了完成实验,接下来他的操作是,立即断开开关,把 ;再闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,记下各组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图丙所示图象,根据图象可知小灯泡的额定电流是 .额定功率是 W;灯泡的电阻是 的(填“变化”或“不变”).

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