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气凝胶
图 6 - 4 - 1 是气凝胶在实验室里面的情形。其内部有很多孔隙，孔隙中充斥着空气，故而得名。
气凝胶有非常好的吸油效果和隔热效果。把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损。
气凝胶非常坚固耐用。它可以承受相当于自身重力几千倍的压力，在温度达到$1200°C$时才会熔化，坚固耐用程度不亚于钢材。气凝胶耐磨且富有弹性，所以很多职业登山者登山时所穿的鞋子是用气凝胶制成的。此外，气凝胶的折射率也很低，绝缘能力比玻璃纤维要强得多。由于具备这些特性，气凝胶成为航天探测中不可替代的材料。
我国科学家研制出世界上最轻的材料之一——全碳气凝胶，它的密度仅为$0.16mg/cm^{3}$。它是这样制成的：将含有石墨烯和碳纳米管这两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分，保留骨架。
(1)全碳气凝胶是世界上最轻的材料之一，这是指它的。“把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损”说明气凝胶的(均填选项字母)。
A. 吸收性好
B. 密度小
C. 折射率高
D. 隔热性好
(2)全碳气凝胶的密度仅为$0.16mg/cm^{3}$，$0.16mg/cm^{3}=\_\_\_\_\_\_g/cm^{3}$。
(3)它是这样制成的：将含有石墨烯和碳纳米管这两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分，保留骨架。“在低温环境下冻干”涉及的物态变化是。
(4)根据你对气凝胶性质的理解，判断下列说法不可能的是(填选项字母)。
A. 气凝胶制成的网球拍击球的能力会更强
B. 航天员将可以穿上用它制造的航天服
C. 气凝胶可以吸附水中所有的污染物
D. 把气凝胶覆盖在物体表面上可以预防爆炸损伤
(5)一架用钢材制成的、所需钢材的体积为$20m^{3}$的大型飞机，如果用密度仅为$3mg/cm^{3}$的硅气凝胶做成，它的质量最接近于(填选项字母)。
A. 一个成年人的质量
B. 一枚鸡蛋的质量
C. 一片鸡毛的质量
D. 一台大卡车的质量
]
气凝胶
图 6 - 4 - 1 是气凝胶在实验室里面的情形。其内部有很多孔隙，孔隙中充斥着空气，故而得名。
气凝胶有非常好的吸油效果和隔热效果。把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损。
气凝胶非常坚固耐用。它可以承受相当于自身重力几千倍的压力，在温度达到$1200°C$时才会熔化，坚固耐用程度不亚于钢材。气凝胶耐磨且富有弹性，所以很多职业登山者登山时所穿的鞋子是用气凝胶制成的。此外，气凝胶的折射率也很低，绝缘能力比玻璃纤维要强得多。由于具备这些特性，气凝胶成为航天探测中不可替代的材料。
我国科学家研制出世界上最轻的材料之一——全碳气凝胶，它的密度仅为$0.16mg/cm^{3}$。它是这样制成的：将含有石墨烯和碳纳米管这两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分，保留骨架。
(1)全碳气凝胶是世界上最轻的材料之一，这是指它的。“把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰会丝毫无损”说明气凝胶的(均填选项字母)。
A. 吸收性好
B. 密度小
C. 折射率高
D. 隔热性好
(2)全碳气凝胶的密度仅为$0.16mg/cm^{3}$，$0.16mg/cm^{3}=\_\_\_\_\_\_g/cm^{3}$。
(3)它是这样制成的：将含有石墨烯和碳纳米管这两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分，保留骨架。“在低温环境下冻干”涉及的物态变化是。
(4)根据你对气凝胶性质的理解，判断下列说法不可能的是(填选项字母)。
A. 气凝胶制成的网球拍击球的能力会更强
B. 航天员将可以穿上用它制造的航天服
C. 气凝胶可以吸附水中所有的污染物
D. 把气凝胶覆盖在物体表面上可以预防爆炸损伤
(5)一架用钢材制成的、所需钢材的体积为$20m^{3}$的大型飞机，如果用密度仅为$3mg/cm^{3}$的硅气凝胶做成，它的质量最接近于(填选项字母)。
A. 一个成年人的质量
B. 一枚鸡蛋的质量
C. 一片鸡毛的质量
D. 一台大卡车的质量
]答案
B
D
$1.6×10^{-4}$
升华
C
A
D
$1.6×10^{-4}$
升华
C
A
解析
【解析】
(1) “世界上最轻的材料之一”描述的是单位体积的质量小，即密度小，故选B；气凝胶放在玫瑰与火焰之间玫瑰无损，说明其能很好地隔绝热量，隔热性好，故选D。
(2) 进行单位换算：$0.16mg/cm^{3}=0.16×10^{-3}g/cm^{3}=1.6×10^{-4}g/cm^{3}$。
(3) “在低温环境下冻干”是指水由固态直接变为气态，该物态变化为升华。
(4) A选项，气凝胶坚固耐磨且富有弹性，制成网球拍击球能力更强是可能的；B选项，气凝胶是航天探测中不可替代的材料，制成航天服合理；C选项，气凝胶有吸油效果，但不能吸附水中所有污染物，该说法不可能；D选项，气凝胶坚固耐用，能承受大压力，覆盖物体预防爆炸损伤是可能的，故选C。
(5) 先统一单位：$3mg/cm^{3}=3kg/m^{3}$，根据$m=ρV$可得，硅气凝胶飞机的质量$m=3kg/m^{3}×20m^{3}=60kg$，接近一个成年人的质量，故选A。
【答案】
(1) B；D
(2) $1.6×10^{-4}$
(3) 升华
(4) C
(5) A
【知识点】
密度的物理意义、物态变化判断、密度的计算
【点评】
本题以气凝胶为载体，考查了密度、物态变化等多个物理知识点，体现了物理与科技生活的联系，要求学生能从材料中提取有效信息并结合物理知识分析问题。
【难度系数】
0.6
(1) “世界上最轻的材料之一”描述的是单位体积的质量小，即密度小，故选B；气凝胶放在玫瑰与火焰之间玫瑰无损，说明其能很好地隔绝热量，隔热性好，故选D。
(2) 进行单位换算：$0.16mg/cm^{3}=0.16×10^{-3}g/cm^{3}=1.6×10^{-4}g/cm^{3}$。
(3) “在低温环境下冻干”是指水由固态直接变为气态，该物态变化为升华。
(4) A选项，气凝胶坚固耐磨且富有弹性，制成网球拍击球能力更强是可能的；B选项，气凝胶是航天探测中不可替代的材料，制成航天服合理；C选项，气凝胶有吸油效果，但不能吸附水中所有污染物，该说法不可能；D选项，气凝胶坚固耐用，能承受大压力，覆盖物体预防爆炸损伤是可能的，故选C。
(5) 先统一单位：$3mg/cm^{3}=3kg/m^{3}$，根据$m=ρV$可得，硅气凝胶飞机的质量$m=3kg/m^{3}×20m^{3}=60kg$，接近一个成年人的质量，故选A。
【答案】
(1) B；D
(2) $1.6×10^{-4}$
(3) 升华
(4) C
(5) A
【知识点】
密度的物理意义、物态变化判断、密度的计算
【点评】
本题以气凝胶为载体，考查了密度、物态变化等多个物理知识点，体现了物理与科技生活的联系，要求学生能从材料中提取有效信息并结合物理知识分析问题。
【难度系数】
0.6
