1.阅读短文,回答问题。
气凝胶
如图甲所示,把玫瑰花隔着一层气凝胶放在3000 ℃的火焰上,几分钟后依然芬芳如故,保护它的神奇材料就是气凝胶。气凝胶——它身轻如烟,是世界上最轻的固体材料之一。有一种“全碳气凝胶”密度仅为3 mg/cm³,比氦气还要轻。如图乙所示,8 cm³的“全碳气凝胶”压在花蕊上,花蕊几乎没有变形的情景。科学家们研制出的一种称为“飞行石墨”的气凝胶,是由多孔的碳管在纳米尺度下交织在一起的三维网状结构,它可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原。

气凝胶对有机溶剂有超快的吸附速率和超高的吸附力。现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,但气凝胶最多能吸收自身质量900倍的有机溶剂,而且只吸油不吸水,因此气凝胶的这一特性可用来处理海上原油泄漏事件。
根据上述材料,回答下列问题:
(1)气凝胶放在玫瑰花与火焰之间,玫瑰花丝毫无损,这是利用了气凝胶的性好。“飞行石墨”气凝胶可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原,由此可判断,“飞行石墨”气凝胶的非常好。
(2)下列“全碳气凝胶”实际应用中,不可能实现的是 ()
A.清洗厨房的油烟机
B.吸除冰箱内的异味
C.做落地风扇的底座
D.做电影场景中倒塌的“墙壁”
(3)已知原油的密度为 $0.9× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,则100 cm³密度为3 mg/cm³的“全碳气凝胶”最多能吸收cm³的原油。
(4)“天宫一号”空间站隔热材料密度为 $0.6× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,隔热材料的质量为 $1.8× 10^3\ \mathrm{kg}$,若采用全碳气凝胶代替这种隔热材料“天宫一号”空间站减少的质量为kg。

1.(1)隔热 弹性 (2)C (3)300 (4)1 791

【分析】
本题围绕气凝胶的特性及应用展开，需先通读材料提取关键信息，再结合物理知识（隔热性、弹性、密度公式的应用）逐一分析各问题：
1. 第(1)问根据气凝胶保护玫瑰花和压缩后复原的特性判断对应的物理属性；
2. 第(2)问分析各选项是否符合气凝胶的特性（密度小、吸附性等），选出不可能实现的应用；
3. 第(3)问先利用密度公式计算气凝胶的质量，再根据吸附倍数得到原油质量，最后用密度公式计算原油体积；
4. 第(4)问先计算原隔热材料的体积，再计算替换为气凝胶后的质量，两者差值即为减少的质量。
【解析】
(1) 气凝胶能隔绝3000℃的火焰，保护玫瑰花不被损坏，利用了其隔热性好的特点；“飞行石墨”气凝胶被压缩至原体积的20%后能迅速复原，说明其弹性非常好。
(2) 选项分析：
A. 气凝胶可吸附有机溶剂，能清洗厨房油烟机的油污，可行；
B. 气凝胶是多孔结构，有吸附性，可吸除冰箱异味，可行；
C. 落地风扇底座需要质量大、密度大的材料，而气凝胶是世界上最轻的固体之一，密度极小，无法做底座，不可能实现；
D. 气凝胶密度小，做电影场景倒塌的“墙壁”更安全，可行。故选C。
(3) 全碳气凝胶的质量：$m_{胶}=\rho_{胶}V_{胶}=3\ \mathrm{mg/cm^3}×100\ \mathrm{cm^3}=300\ \mathrm{mg}=0.3\ \mathrm{g}$；
最多吸收原油的质量：$m_{油}=900×m_{胶}=900×0.3\ \mathrm{g}=270\ \mathrm{g}$；
原油的密度：$\rho_{油}=0.9×10^3\ \mathrm{kg/m^3}=0.9\ \mathrm{g/cm^3}$；
原油的体积：$V_{油}=\frac{m_{油}}{\rho_{油}}=\frac{270\ \mathrm{g}}{0.9\ \mathrm{g/cm^3}}=300\ \mathrm{cm^3}$。
(4) 原隔热材料的体积：$V=\frac{m_{材}}{\rho_{材}}=\frac{1.8×10^3\ \mathrm{kg}}{0.6×10^3\ \mathrm{kg/m^3}}=3\ \mathrm{m^3}$；
全碳气凝胶的密度：$\rho_{胶}=3\ \mathrm{mg/cm^3}=3\ \mathrm{kg/m^3}$；
替换后气凝胶的质量：$m_{胶}'=\rho_{胶}V=3\ \mathrm{kg/m^3}×3\ \mathrm{m^3}=9\ \mathrm{kg}$；
减少的质量：$\Delta m=m_{材}-m_{胶}'=1.8×10^3\ \mathrm{kg}-9\ \mathrm{kg}=1791\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1) 隔热；弹性 (2) C (3) 300 (4) 1791
【知识点】
隔热性、弹性、密度公式应用
【点评】
本题结合新材料气凝胶的实际应用，考查物理知识在生活中的迁移应用，需要学生从材料中提取关键信息，结合密度公式进行计算，难度适中，注重对学生信息处理和知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.5

2.LED灯具有节能、环保、使用寿命长等特点,一种LED灯发光的颜色会随电压的变化而变化,对应关系如下表所示。


(1)如图甲所示,将这种LED灯与定值电阻R串联,已知电源电压为4.2 V且保持不变,R=50 Ω。闭合开关S,毫安表的读数为20 mA,则此时LED灯发色光。
(2)当电流从二极管“+”极流入时,二极管对电流的阻碍作用很小,相当于一个阻值很小的电阻,我们把它称为正向电阻。如图乙所示的是单只二极管的I-U图线,由图可知,随着电压的升高,二极管的正向电阻(填“变大”“变小”或“不变”);当电压为0.6 V时,二极管的正向电阻为Ω。
(3)现有一盏标有“24 V 12 W”字样的LED灯,其亮度与“220 V 100 W”的白炽灯相当,则该款LED灯正常工作5小时比亮度相当的白炽灯省电kW·h。

2.(1)蓝 (2)变小 120 (3)0.44

【分析】
本题围绕LED灯的电学特性设置三个问题，解题思路如下：
(1) 第一问利用串联电路的电流、电压规律，结合欧姆定律计算LED灯两端电压，再对应表格确定发光颜色；
(2) 第二问根据正向电阻的定义（R=U/I），结合I-U图线分析电压升高时电阻的变化，再代入电压0.6V时的电流计算电阻；
(3) 第三问计算亮度相当的白炽灯与LED灯的功率差，根据电能公式W=Pt计算5小时内节省的电能。
【解析】
(1) 串联电路电流处处相等，毫安表读数I=20mA=0.02A，定值电阻R两端电压：$U_R=IR=0.02A×50Ω=1V$；电源电压$U_总=4.2V$，故LED灯两端电压：$U_{LED}=U_总-U_R=4.2V-1V=3.2V$；对应表格中电压3.2V时LED灯发蓝光，因此填“蓝”。
(2) 正向电阻$R=\frac{U}{I}$，从I-U图线可知，电压升高时，电流I的增长幅度大于电压U的增长幅度，故$R=\frac{U}{I}$变小；当电压为0.6V时，由图线得电流$I=5mA=0.005A$，正向电阻$R=\frac{0.6V}{0.005A}=120Ω$，因此依次填“变小”“120”。
(3) 白炽灯功率$P_白=100W=0.1kW$，LED灯功率$P_{LED}=12W=0.012kW$，功率差$\Delta P=P_白-P_{LED}=0.1kW-0.012kW=0.088kW$；正常工作时间$t=5h$，节省的电能$\Delta W=\Delta Pt=0.088kW×5h=0.44kW·h$，因此填“0.44”。
【答案】
(1)蓝；(2)变小、120；(3)0.44
【知识点】
欧姆定律、串联电路规律、电能计算
【点评】
本题结合LED灯的实际应用，将电学知识与生活场景结合，考查学生对串联电路特点、欧姆定律、电能计算的掌握，同时要求学生从表格、图像中提取有效信息，难度适中，注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6