Question

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8mm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，质量是2.37×10⁵kg，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？（钢的密度为7.9×10³kg/m³）

【答案】（1）气凝胶这种物质具有密度小、耐高温的优异的物理属性；（2）0.12kg；（2）90kg

【解析】试题分析：（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=5m²×8×10-³m=0.04m³，由ρ=m/V可得，覆盖在金属块上的气凝胶质量：m=ρV=3kg/m³×0.04m³=0.12kg；

（3）因为G=mg，所以钢材的质量：m=G/g=2.37×106N/10N/kg=2.37×10⁵kg，

钢材的体积：V_钢=m_钢/ρ_钢=2.37×105kg7.9×103kg/m³=30m³，

由题知，气凝胶的体积：V=V_钢=30m³，气凝胶的质量：m′=ρV′=3kg/m³×30m³=90kg

考点：密度公式的应用；重力的计算

【题型】综合题
【结束】
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如题1图所示，小明和小刚用细棉线连接了两个可乐饮料的纸杯制成了一个“土电话”。

（1）他们用“土电话”能实现10m间的通话，证明_________________能传播声音。

（2）相距同样远，讲话者以相同的响度讲话，如果改用细金属丝连接“土电话”，则听到的声音就大些。这一实验表明：_________________的传声效果更好。

（3）如果用“土电话”时，另一个同学捏住棉线的某一部分，则听的一方就听不到声音了，这是由于：捏住棉线时，___________________，发声也停止了。

（4）某研究小组利用以上两个纸杯和一些长短、粗细不同的琴弦，又进行了探究“音调和哪些因素有关”的活动。他们选用的琴弦长度、材料在题2图中已标出（其中琴弦的的直径关系：a＝c＝d＜b)，并且每根琴弦固定在“音箱”上的松紧程度一致。

①若他们想研究“音调的高低与琴弦长度”的关系应选择琴弦____________（选填符号a、b、c 或d）。

②若选择琴弦a和b，则是为了研究音调的高低与_____________________的关系。

③若有同学选择c和d进行研究，并推理得出：琴弦长度越长，振动越慢，音调就越低的结论。该同学探究过程中存在什么问题？

答：____________________________________________________________。

④两位同学还可以选择琴弦____________（选填符号a、b、c或d），研究“琴弦音调高低与材料的关系”。

Answer

固体 金属丝 振动停止 a、d 琴弦的粗细 没有控制材料相同 a、c

【解析】（1）细棉线是固体，能实现通话，说明固体也是传声的一种介质；

（2）因为相距同样远，且说话的响度也相同，但改用金属丝连接土电话，听到的声音大，唯一的原因肯定就是金属丝的传声性能比棉线的好；

（3）说话声引起棉线振动，棉线把这种振动由近及远地传到远方，如果用手捏住棉线的某一部分，则振动就会停止，也就听不到声音了；

（4）①研究音调高低和琴弦长度的关系，保持材料和粗细相同．选择a和d．

②选择a和b，材料和长度相同，探究音调高低跟粗细的关系．

③选择c和d，不能探究音调高低的影响因素，因为琴弦的材料、长度都不相同，无法进行控制变量．

④选择a和c，长度和粗细相同，探究音调高低跟材料的关系．

故答案为： (1). 固体 (2). 金属丝 (3). 振动停止 (4). a、d (5). 琴弦的粗细 (6). 没有控制材料相同 (7). a、c

【点睛】本题考查了声音的产生和音调高低的影响因素，利用控制变量法探究琴弦音调跟琴弦长度、粗细、材料、松紧的关系，该题中的小实验可以自己动手按题意完成，做了实验，你就会更好的理解本题包含的物理知识。