【分析】
1. 对于问题(1):“最轻的固体”描述的是单位体积内的质量大小,即密度小;玫瑰放在气凝胶与火焰间丝毫无损,说明气凝胶能有效阻挡热量传递,利用的是其隔热性,对应选项D。
2. 对于问题(2):先进行密度单位换算,将全碳气凝胶的密度换算为kg/m³,再根据密度公式计算1m³气凝胶的质量,最后结合吸油倍数算出最大吸油质量。
3. 对于问题(3):根据表格中凝胶时间和温度的对应数据,在坐标图中依次描出对应点,再用平滑曲线连接各点即可得到关系图像。
4. 对于问题(4):先根据钢材飞机的质量和钢材密度算出飞机的体积,由于气凝胶飞机与钢材飞机体积相同,再用气凝胶的密度乘以体积得到气凝胶飞机的质量,最后与选项中的物体质量对比得出答案。
5. 对于问题(5):根据气凝胶的隔热性、吸油性、透光性、隔音性等特性,结合生活实际设想合理的应用场景。
【解析】
(1) ①“世界上最轻的固体”指的是单位体积的气凝胶质量极小,即密度小;②气凝胶放在玫瑰与火焰之间,玫瑰丝毫无损,说明气凝胶能阻止热量传递到玫瑰上,利用的是其隔热性好的特点,故选D。
(2) 单位换算:$0.16\ \mathrm{mg/cm}^3 = 0.16\ \mathrm{kg/m}^3$
计算1m³全碳气凝胶的质量:$m = \rho V = 0.16\ \mathrm{kg/m}^3 × 1\ \mathrm{m}^3 = 0.16\ \mathrm{kg}$
最多吸油质量:$m_{\mathrm{油}} = 900 × m = 900 × 0.16\ \mathrm{kg} = 144\ \mathrm{kg}$
(3) 根据凝胶时间和温度的对应数据,在坐标图中准确描点,再用平滑曲线连接各点,得到的图像如下:

(4) 钢材飞机的体积:$V = \frac{m_{\mathrm{钢}}}{\rho_{\mathrm{钢}}} = \frac{160 × 10^3\ \mathrm{kg}}{7.9 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3} \approx 20.25\ \mathrm{m}^3$
气凝胶的密度换算:$3\ \mathrm{mg/cm}^3 = 3\ \mathrm{kg/m}^3$
气凝胶飞机的质量:$m_{\mathrm{气}} = \rho_{\mathrm{气}} V = 3\ \mathrm{kg/m}^3 × 20.25\ \mathrm{m}^3 \approx 60.75\ \mathrm{kg}$,该质量与一个成人的质量相近,故选C。
(5) 示例:利用其良好的隔热性制作防火服;利用超强的吸油性处理海上原油泄漏事故;利用透光性和隔热性制作节能隔音窗户等(合理即可)
【答案】
(1) 密度;D
(2) 144
(3) 见解析中的图像
(4) C
(5) 示例:利用其隔热性制作防火服(或利用吸油性处理海上原油泄漏、制作节能隔音窗户等,合理即可)
【知识点】
密度的计算与应用;单位换算;物质特性的实际应用
【点评】
本题以新型材料气凝胶为载体,将密度计算、单位换算与材料特性应用结合,既考查了物理基础知识,又体现了物理与科技、生活的联系,要求学生能从题干中提取有效信息,灵活运用物理知识解决实际问题。
【难度系数】
0.6