暑假预习作业07 跨学科实践：制作简易热机模型（预习培优）八年级物理新教材人教版

**基本信息** 以简易热机模型制作为核心，通过知识梳理构建能量转化体系，题型分层训练实现原理应用到综合改进的闭环，突出科学探究与模型建构。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |知识梳理|核心原理+能量转化表格|四阶段能量转化公式（化学能→内能→机械能）、做功影响因素规律|从热机本质（内能做功）到能量转化链条，再到现象规律（白雾液化、效率<100%）| |题型速练|5模块各4题（实验原理/能量转化/构造应用/制作模型/综合应用）|四冲程对比法、能量转化方向判断、热机识别技巧|原理理解→能量分析→生活应用→模型制作→改进优化，形成完整认知链| |易错总结|6条必考知识点|白雾成因辨析、效率极限认知、转化顺序不可颠倒|针对高频易错点（内能≠做功、液化现象）强化科学思维，巩固物理观念|

完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假预习作业04 跨学科实践：制作简易热机模型 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一、简易热机模型实验原理（共4小题） 二、简易热机能量转化（共4小题） 三、简易热机构造特点及生活原型应用（共4小题）（易错★★） 四、制作简易热机模型（共4小题）（难★★★） 五、简易热机模型综合应用与改进（共4小题）（易错★★） 03 巩固提升练 04 能力培优练 知识梳理 先预习，再听课，快乐过暑假 一、简易热机核心原理 热机工作有两层核心含义：利用内能可以对外做功，实现内能向机械能的转化；物体具有内能，不一定能对外做功（内能不足、气压不足时无法推动塞子）。 二、热机模型核心能量转化四种形式 转化阶段 能量转化公式 适用范围 燃料加热阶段 化学能→内能 酒精、蜡烛等燃料燃烧加热水的过程 水升温汽化阶段 内能转移（水吸热增内能） 水吸热升温、沸腾汽化，无对外做功阶段 对外做功阶段 内能→机械能 水蒸气推动木塞冲出，热机核心工作过程 能量损耗阶段 内能→热能（散失） 试管散热、空气散热、摩擦损耗全过程 注意：核心考查能量转化方向，所有工作过程均遵循能量守恒定律。 三、热机做功、内能变化与现象规律 1.当装置条件不变时，加热时间越长，水吸收内能越多，水蒸气内能越大，对外做功的能力越强，木塞冲出越有力。 2.当加热条件相同时，试管内水量越少，水升温沸腾越快，产生高压水蒸气速度越快，热机做功响应速度越快。 3.当水蒸气推动木塞做功后，自身内能减小、温度降低，水蒸气遇冷液化，试管口出现白雾。 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 一、简易热机模型实验原理（共4小题） 1.小花在制作简易热机模型的实践活动中，往瓶内喷入雾状酒精，点火使酒精燃烧，纸杯立刻飞起，纸杯飞起过程中与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 【答案】A 【详解】纸杯飞起过程是内能转化为机械能，与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是做功冲程。故选A。 2.如图所示是科技小组制作的实验装置，燃料燃烧将试管中的水加热后，水蒸气从橡皮塞小孔冲出推动风车转动，下列说法正确的是（　　） A．在这个实验中，燃料的化学能直接转化为风车的机械能 B．在这个实验中，燃料燃烧产生的热量完全传给了水和水蒸气 C．在这个实验中，水蒸气的内能全部转化成风车的机械能 D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理，蒸汽机属于热机的一种 【答案】D 【详解】A．在这个实验中，燃料的化学能转化为内能，内能再转化为风车的机械能，故A错误； B．在能量转化过程中会有能量的损耗，燃料燃烧产生的热量不能完全传给了水和水蒸气，故B错误； C．在能量转化过程中会有能量的损耗，水蒸气的内能不能全部转化成风车的机械能，故C错误； D．在四冲程的热机中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做功冲程相同，故该实验基本展示了蒸汽机的工作原理，故D正确。 故选D。 3.喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙所示的过程，与四冲程汽油机的一个冲程相似，这个冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，将机械能转化为内能，这一过程与四冲程汽油机的压缩冲程相似。 故选B。 4.如果请你设计一辆在月球上使用的月球车，考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上使用的动力装置是（　　） A．柴油机 B．汽油机 C．喷气发动机 D．电动机 【答案】D 【详解】月球表面没有空气，燃料不能燃烧，所以柴油机、汽油机、空气喷气发动机都不能使用，应该使用电动机，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 二、简易热机能量转化（共4小题） 1.如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】纸杯飞出过程中，罐内气体体积膨胀，对外做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，罐内气体的内能减小；内燃机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，故纸杯飞出过程中，能量转化情况与内燃机的做功冲程相同，故D正确，ABC错误。 故选D。 2.小组同学按照图装置，制作了简易热机模型。试管里盛适量水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口喷出“白气”，纸风车转动起来。以下对此过程中的分析正确的是（　　） A．此热机模型的效率可以达到100% B．酒精燃烧过程中，化学能转化为内能 C．水在沸腾过程中，温度不变、质量减少、内能减少 D．玻璃管口冒出的“白气”说明水分子在做无规则运动 【答案】BC 【详解】A．热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，该过程中，酒精燃烧的热量会有损失，因此此热机模型的效率不可能达到100%，故A错误； B．酒精内部储存的化学能通过燃烧释放，转化为试管和水的内能，故B正确； C．水在沸腾的过程中，吸收热量，但温度保持不变，沸腾是剧烈的汽化现象，水从液态变为气态的过程，水越来越少，水蒸气越来越多，所以水的质量越来越少，水的状态发生了变化，所以水的内能减小，故C正确； D．玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，是液化现象，不是分子的无规则运动，“白气”直接可见，故D错误。 故选BC。 3.如图所示，在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出。此过程中，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的______能转变为橡胶塞的机械能。此实验与内燃机______冲程能量转化原理相同。 【答案】 内 做功 【详解】[1][2]在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，酒精燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动橡胶塞做功，燃气的内能转化为橡胶塞的机械能。在内燃机的压缩冲程中，机械能转化为内能，做功冲程中，内能转化为机械能，所以此实验与内燃机做功冲程能量转化原理相同。 4.汽油机和柴油机属于内燃机，内燃机在工作时燃料在气缸内直接燃烧，将燃料燃烧产生的_______能转化为_______能，请你再列举出一种热机：_______。 【答案】 内 机械 见解析 【详解】[1][2]热机是将内能转化为机械能的机器。燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类。 [3]常见的热机除了大家熟悉的还有其他类型，比如蒸汽机，利用煤等燃料燃烧产生的热量将水加热成蒸汽，蒸汽膨胀推动活塞做功。比如汽轮机，蒸汽进入汽轮机后，冲击叶片，使转子旋转，带动发电机发电。还有汽车发动机等。 三、简易热机构造特点及生活原型应用（共4小题）（易错★★） 1.点燃题图所示的走马灯底部的蜡烛，扇叶可以在热空气的驱动下转动起来。该过程与汽油机工作中的哪个冲程的能量转化过程相似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【解析】略 2.如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 【答案】B 【详解】A．蜡烛燃烧放出的热量被水吸收，使水的内能增大，这是通过热传递的方式改变水的内能，故A错误； BD．当铜管向右喷蒸汽时，“船体”向左运动，这个过程的能量转化是内能转化为机械能。这与热机做功冲程的能量转化相同，故B正确，D错误； C．水在沸腾时，一部分水吸收热量变为水蒸气，剩余的水内能减小，但水和水蒸气总的能量不变，符合能量守恒定律，故C错误。 故选B。 3.中国现代交通运输发展情况总体呈现出显著的提升和进步。下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是（　　） A． C919客机 B．载重汽车 C．纯电动汽车 D．远洋货轮 【答案】C 【详解】A．C919客机使用航空燃油发动机，通过燃烧燃料产生动力，将内能转化为机械能，属于热机，故A不符合题意； B．载重汽车通常使用柴油或汽油发动机，将内能转化为机械能，属于热机，故B不符合题意； C．纯电动汽车使用电动机驱动，将电能转化为机械能，不是利用内能工作的机器，故不是热机，故C符合题意； D．远洋货轮通常使用大型柴油发动机或涡轮机，通过燃料燃烧提供动力，将内能转化为机械能，属于热机，故D不符合题意。 故选C。 4.如图是小明设计的简易实验装置，用手握住烧瓶的外壁，会看到液柱向左移动。这是因为空气受热膨胀对液柱做功，此能量转化过程与热机的_______冲程原理相同。 【答案】做功 【详解】瓶内的空气受热膨胀对液柱做功，将内能转化为机械能，热机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，所以，此能量转化过程与热机的做功冲程原理相同。 四、制作简易热机模型（共4小题）（难★★★） 1.制作简易热机模型 (1)汽油机属于内燃机，它的工作物质是______。汽油机的______冲程将内能转化成机械能。 (2)蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力。水蒸气推动活塞运动，该过程的能量转化是______。蒸汽机的燃烧室在气缸外，属于外燃机，蒸汽机的工作物质是______。 对点精练 【答案】(1) 气缸内的空气和汽油的混合物 做功 (2) 内能转化为机械能 水蒸气 【详解】（1）[1]汽油机气缸内的工作物质为空气和汽油的混合物，汽油燃烧将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能。 [2]汽油机的做功冲程，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （2）[1]水蒸气推动活塞运动，该过程的能量转化是水蒸气的内能转化为活塞的机械能。 [2]蒸汽机的燃烧给锅炉内水加热，产生大量水蒸气，水蒸气对外做功，即蒸汽机的工作物质是水蒸气。 2.如图是某同学制作的简易热机模型，对该热机的下列说法，错误的是（　　） A．酒精燃烧，化学能转化为内能 B．易拉罐里的水温度升高，水分子热运动变剧烈 C．被喷出的水蒸气烫伤比等温的热水烫伤更严重 D．该热机属于蒸汽机，效率与内燃机大致相同 【答案】D 【详解】A．酒精燃烧是化学反应，将储存在酒精中的化学能转化为内能，用来加热易拉罐中的水，故A正确，不符合题意； B．分子在不停地做无规则运动，水温度越高，水分子的热运动越剧烈，故B正确，不符合题意； C．被喷出的水蒸气烫伤比等温的热水烫伤更严重，原因是水蒸气液化会放出热量，故C正确，不符合题意； D．该热机属于蒸汽机，其实际工作效率仅10%~20%；内燃机（汽油机 20%~30%、柴油机 30%~45%）效率远高于蒸汽机，故D错误，符合题意。 故选D。 3.在学校科技节活动中，小明用饮料瓶自制了火箭模型，如图，他在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器（按下按钮会产生电火花）。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，关于此过程分析正确的是（　　） A．酒精没有完全燃烧的情况下，热值将变小 B．纸筒飞出后瓶内气体的内能增大，温度升高 C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 D．闻到了浓浓的酒精味，这是因为分子间存在斥力 【答案】C 【详解】A．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，所以，在酒精没有完全燃烧的情况下其热值将不变，故A错误； B．纸筒飞出过程中，燃气推动纸筒做功，将内能转化为机械能，所以瓶内气体的内能减小，温度降低，故B错误； C．燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，相当于内燃机的做功冲程，故C正确； D．能闻到酒精的气味说明酒精分子在不停地做无规则的运动，故D错误。 故选C。 4.图为某小组制作的一个简易热机模型。将瓶盖去掉，先向其中喷入适量雾状酒精，然后用纸杯盖住瓶口。按下点火器的按钮后，观察到纸杯向上飞起。下列说法正确的是（    ） A．能闻到酒精的气味说明分子是运动的 B．实验中喷入雾状酒精，目的是增大与氧气的接触面积，使其完全燃烧，增大酒精的热值 C．纸杯飞起时，瓶口会出现白雾，说明瓶内气体的内能减少，温度降低 D．燃气推动纸杯飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 【答案】ACD 【详解】A．能闻到酒精的气味，这是扩散现象，说明酒精分子在永不停息地做无规则运动，故A正确； B．热值是物质的固有属性，只与燃料的种类有关（如酒精的热值固定），与燃烧是否充分、燃料的形态无关，故B错误； C．气体对纸杯做功，纸杯飞出，瓶内气体内能减小，温度降低，瓶口的白雾是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故C正确； D．燃气推动纸杯飞出去，将内能转化为机械能，而内燃机的做功冲程也将内能转化机械能，因此燃气推动纸杯飞出的过程相当于内燃机的做功冲程，故D正确。 故选ACD。 五、简易热机模型综合应用与改进（共4小题） 1.在如图所示的“汽油机模型”实验中，将适量的汽油喷入厚壁有机玻璃圆筒内，用软木塞塞住筒口，筒内底转有两根与静电起电机（电源）相连接的放电针，当放电针释放电火花时，以下说法正确的是（　　） A．汽油的热值随其质量的减小而减小 B．此装置可模拟四冲程汽油机工作时的压缩冲程 C．电火花放电使汽油燃烧的过程，将电能转化为汽油的化学能 D．燃气将软木塞冲出的过程，燃气的内能转化为软木塞的机械能 【答案】D 【详解】A．燃料的热值是燃料的特性，不会随着质量的改变而改变，故A错误； B．将适量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，所以，该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程，故B错误； C．当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，该过程中电能转化为内能，故C错误； D．汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，燃气的内能转化为软木塞的机械能，燃气的内能减小，故D正确。 故选D。 2.某校的科技活动周举办了一场水火箭发射比赛。图甲是小明用可乐瓶制作的水火箭，图乙是水火箭的示意图。小明先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭随即飞向空中。下列分析正确的是（　　） A．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 C．水火箭升空过程中高压气体的内能转化为水火箭的机械能 D．在水火箭发射的整个过程中，能量总量越来越少 【答案】C 【详解】A．使用打气筒向瓶内打气的过程是机械能转化为内能，汽油机的做功冲程中内能转化为机械能，能量转化的方式不同，故A错误； B．水从水火箭中喷出，瓶中气体对外做功，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故B错误； C．水火箭升空过程中，水从水火箭中喷出，瓶中气体对外做功，高压气体的内能转化为水火箭的机械能，故C正确； D．根据能量守恒定律可知，在整个过程中，能量总量是保持不变的，故D错误。 故选C。 3.如图所示是柴油机的四个冲程的示意图，该柴油机一个工作循环中活塞往复运动_______次，对外做功_______次 【答案】 2 1 【详解】[1][2]四冲程柴油机，一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，内燃机的一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2圈，经过4个冲程，只有做功冲程对外做功1次。 4.设计制作简易热机模型 【项目分析】（1）热机的工作原理是什么？ （2）热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】某小组同学制作了如图所示的“汽轮机”。 （1）制作叶轮：将两个塑料瓶盖口对口粘在一起，用小刀在瓶盖侧边切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中；在两瓶盖中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使瓶盖能在铁丝上自由转动。 （2）组装“汽轮机”：用铁丝将制作的“叶轮”固定在底座上，并按照如图所示组装器材，调整“叶轮”的位置，使导管的管口正对着“叶轮”上方的铝片。 （3）“汽轮机”工作：点燃酒精灯给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 【交流】 (1)根据所学的知识判断，该“汽轮机”属于_______（选填“内燃机”或“蒸汽机”）； (2)该“汽轮机”的燃料是_________，工作时燃料的化学能转化为水和水蒸气的_________能，高温水蒸气由导管喷出对叶轮做功，又将_________能转化为_________能； (3)“汽轮机”工作时，水蒸气不易推动叶轮转动，则可进行的改进措施有： ①将叶轮__________（选填“靠近”或“远离”）导管口；②__________________。 【答案】(1)蒸汽机 (2) 酒精 内 内 机械 (3) 靠近 减小铁丝与瓶盖之间的摩擦/提高蒸汽的温度 【详解】（1）由题意可知，“汽轮机”工作时，酒精灯给烧瓶中的水加热，大量的“白气”喷出带动叶轮转动，这说明该“汽轮机”属于蒸汽机。 （2）[1]由题意可知，制作的“汽轮机”是利用酒精灯加热的，该“汽轮机”的燃料是酒精。 [2]酒精燃烧，消耗燃料的化学能，得到水和水蒸气的内能，所以是将燃料燃烧的化学能转化为水和水蒸气的内能。 [3][4]汽轮机工作时，水蒸气推动叶轮转动，水蒸气对叶轮做功，消耗水蒸气的内能，得到叶轮的机械能，因此是将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。 （3）[1]“汽轮机”工作时，水蒸气不易推动叶轮转动，改进的措施有将叶轮靠近导管口，提高蒸汽的利用率。 [2]换用火焰更大的酒精灯，能使水更快、更剧烈地汽化，产生更多、流速更快的水蒸气，从而对叶轮产生更大的推力；还可以提高蒸汽的温度；还可以减小瓶盖和铁丝之间的摩擦，加润滑剂等减少叶轮转动阻力。 终极易错总结（考前必看） 1.有内能≠能做功，必须有温度差、压力差才能对外做功。 2.白雾是液化现象，不是汽化，做功后温度降低才会液化。 3.热机核心本质：利用内能对外做功，区别于做功改变内能。 4.能量转化顺序不可颠倒：化学能→内能→机械能。 补充必考知识点 1 简易热机做功过程，与四冲程汽油机做功冲程原理、能量转化完全一致，是热机最基础的实物模型。 2 实验中所有能量损耗不可避免，因此简易热机效率永远小于100%，不存在效率100%的热机。 3 选用轻质软木塞、密闭试管，目的是减小摩擦阻力和能量散失，提升热机能量利用率。 4 木塞飞出后机械能不会凭空产生，全部由水蒸气的内能转化而来，严格遵循能量守恒定律。 5 试管口白雾不是气体，是高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴，属于物态变化现象。 6 该模型仅模拟热机做功过程，无吸气、压缩、排气冲程，区别于完整四冲程内燃机。 一、单项选择题 1.如图所示是小卓同学自制的简易热机模型，他在空易拉罐底部钻一个小孔，向易拉罐内喷入少量酒精并盖上纸杯，用打火器从底部小孔点火后，酒精燃烧，纸杯飞出。关于简易热机模型，下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧过程，将内能转化为化学能 B．酒精燃烧时，酒精的热值会减小 C．气体推动纸杯飞出过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同 D．通过改进简易热机模型的结构，其效率可达100% 【答案】C 【详解】A．酒精燃烧过程中，消耗了化学能，产生了内能，因此是将化学能转化为内能，故A错误； B．热值是燃料的一种属性，与燃料的种类有关，与其是否燃烧无关，因此酒精燃烧时，酒精的热值不变，故B错误； C．气体推动纸杯飞出的过程，是将内能转化为机械能，在汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此能量转化相同，故C正确； D．改进后的简易热机模型在使用时不可避免地要有热损失，因此其效率不可能达到100%，故D错误。 故选C。 2.如图所示，用充气的气球模拟“喷气火箭”，把封口的夹子松开，球内气体向左喷出，气球向右运动。此过程中（　　） A．气球的弹性势能增大 B．气球喷出的气体内能减小 C．气球内部温度升高 D．此过程的能量转化与汽油机压缩冲程的相同 【答案】B 【详解】A．把封口的夹子松开，球内气体向外喷出，气球弹性形变变小，气球的弹性势能变小，故A不符合题意； BC．喷出的气体对外做功，内能会减小，温度会降低，故B符合题意，C不符合题意； D．喷出的气体对外做功，内能减小，将内能转化为机械能，与汽油机做功冲程的能量转化形同，故D不符合题意。 故选B。 3. 如图是小明用塑料瓶制作的水火箭。小明先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列说法正确的是（　　） A．水火箭上升过程中瓶内气体温度升高 B．瓶内气体是通过热传递改变内能的 C．水火箭升空时与热机的压缩冲程工作原理相似 D．水火箭升空时的机械能由高压气体内能转化而来 【答案】D 【详解】AB．水火箭升空时，是里面的气体对外做功，内能减小，温度降低，通过做功的方式改变物体的内能，故AB错误； C．水火箭升空时，是里面的气体对外做功，将内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故C错误； D．水火箭升空过程中高压气体的内能转化为水火箭的机械能，故D正确。 故选 D。 4.下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（   ） A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的压缩程度比柴油机大 【答案】B 【详解】A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故A错误； B．柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都是热机，因为燃料都是在气缸内燃烧，又都叫做内燃机，故B正确； CD．柴油机的飞轮大、压缩比大，柴油燃烧产生燃气的气压大，其效率较高，但是柴油机比汽油机笨重，故CD错误。 故选B。 5.下列所述的工具在工作过程中使用热机的是（   ） A．滑板 B．柴油车 C．脚踏船 D．皮筏艇 【答案】B 【详解】热机是将内能转化为机械能的机器，其工作过程依赖燃料燃烧产生的内能做功，将内能转化为机械能。滑板通过人力推动或重力下滑运动，不涉及燃料燃烧或内能转化，未使用热机。柴油车以柴油为燃料，通过燃烧柴油产生内能，驱动活塞运动并转化为机械能，属于热机的应用。脚踏船依靠人力踩踏驱动桨叶划水，能量来源为人体肌肉的化学能转化为机械能，未使用热机。皮筏艇一般通过桨划水前进，依赖人力或水流动力，不涉及燃料燃烧或内能转化，未使用热机。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6.下列关于火箭的说法正确的是（　　） A．火箭使用的是喷气发动机，其与内燃机的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、曲轴等那样的传动结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动 【答案】C 【详解】AB．喷气式发动机与内燃式发动机的工作原理不同，它的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，这种气体从尾部以极高的速度喷出，同时产生很大的反作用力推动火箭向前运动，由于它不需要活塞、螺旋桨等那样的转动装置，从而就少了能量的损失，大大提高了火箭的飞行速度，故AB错误； C．火箭是热机的一种，工作时先将燃料的化学能转化为内能，再通过做功的方式将内能转化为火箭的机械能，故C正确； D．火箭升空时向地面喷出了高温高压的燃气，由于物体间力的作用是相互的，高温高压的燃气对火箭施加了一个向上的反作用力，使火箭升空，故D错误。 故选C。 7.如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【答案】B 【详解】A．柴油机在吸气冲程吸进的是空气，汽油机在吸气冲程吸进的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程是将内能转化为机械能，使机器获得动力；而吸气、压缩、排气冲程靠曲轴的惯性来完成，故除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成，故B正确； C．柴油机顶部是喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向气缸内喷入雾状柴油，遇到高温高压的空气而燃烧；汽油机顶部是火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使汽油和空气的混合物剧烈燃烧。二者结构和点火方式不同，柴油机顶部的喷油嘴不能替换成火花塞，故C错误； D．汽油机气缸内的燃料是通过火花塞产生电火花点燃的，属于点燃式；而柴油机气缸内的燃料是在压缩冲程末，由喷油嘴喷入雾状柴油，遇到高温高压空气自行燃烧的，属于压燃式，故D错误。 故选B。 二、填空题 8.制作简易热机模型 （1）准备材料：一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就______。 【答案】转动起来 【详解】酒精灯加热易拉罐内的水，产生大量水蒸气，使罐内气压增大，高温高压的水蒸气从笔管尖端高速喷出，冲击小风扇的扇叶，对扇叶施加力的作用，使扇叶转动起来，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 9.如图所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。其工作原理是：酒精灯火焰通过 ___________的方式增加了汽缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，内能 ___________（填“增大”或“减小”），温度 ___________（填“升高”或“降低”）。酒精灯继续加热汽缸内空气从而实现往复工作。 【答案】 热传递 减小 降低 【详解】[1]点燃酒精灯，酒精灯火焰的温度高于汽缸内空气的温度，汽缸内空气吸收热量，其温度升高、内能增加，这是通过热传递的方式来改变空气内能的。 [2][3]高温的空气推动活塞做功，空气的内能转化为活塞的机械能，所以汽缸内空气的内能减小，温度降低。 10.如图所示，一个纸风车放在点燃的酒精灯火焰上方，风车会转动起来。在这个过程中，酒精的______能通过燃烧转化为燃气的______能，最终转化为风车的______能。 【答案】 化学 内 机械/动 【详解】[1][2][3]酒精燃烧，化学能转化成内能，火焰上方空气加热后体积膨胀，根据可知空气密度变小，会向上运动，流动的空气吹动风车转动，使风车得到动能，因此是酒精的化学能最终转化成了风车的机械能（或动能）。 11.如图所示，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离。活塞飞出的过程相当于热机的________冲程，该过程中乙醚燃烧产生的内能转化为活塞的________能。 【答案】 做功 机械 【详解】[1]塑料瓶内的乙醚燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞瞬间向前飞出一段距离，这与热机的做功冲程中燃气推动活塞做功的过程是相似的，所以活塞飞出的过程相当于热机的做功冲程。 [2]在活塞飞出的过程中，乙醚燃烧释放出内能，高温高压的燃气推动活塞运动，使活塞获得了动能，也就是将乙醚燃烧产生的内能转化为了活塞的机械能。 12.如图所示为苏打水气泡机的使用过程：主机把气弹中的高压CO2气体快速打入水瓶内预先调制好的饮料中，从而制出冰冷气泡饮料。常温的饮料充气后变凉，是由于高压CO2气体从气弹中冲出时对外做功，其_______减少，温度降低，同时通过______方式使饮料的温度降低。汽油机中______冲程所包含的原理，与高压CO2气体从气弹喷出的过程相同。 【答案】 内能 做功 做功 【详解】[1][2]高压CO2气体从气弹中冲出时对外做功，内能转化为机械能，使饮料的内能减小、温度降低，因此是做功的方式改变了饮料的内能。 [3]高压CO2气体从气弹中冲出时对外做功，内能转化为机械能，此过程的能量转化情况与汽油机的做功冲程的能量转化相同。 13.能量是物理学研究的永恒主题。从牛顿提出蒸汽机模型，到瓦特将之变成现实，再到后来的内燃机，热机的发展历程倾注了无数科学家的不懈努力。 (1)如图（a）中，水蒸气使叶轮转动，实现了_____的转化，该过程相当于图（b）中四冲程内燃机的_____冲程； (2)内能需要依靠燃烧燃料获得，为了提高对内能的利用效率，请说出一项图（b）相比图（a）的改进之处：_____。 【答案】(1) 内能和机械能 做功 (2)将燃料燃烧过程改在热机内部进行 【详解】（1）[1][2]由图可知，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能会转化为风车的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。 （2）（a）图燃料在外部燃烧，热损失多，效率低，（b）图燃料在气缸内部燃烧，热损失少，效率相对较高。 14.利用易拉罐做以下几个小实验， （1）如图1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，可以看到油柱______，这是利用气体的______制作简易温度计； （2）如图2，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，可以看到罐底出现“白霜”这是空气中的水蒸气发生了______现象； （3）如图3，将易拉罐底部开一圆孔倒出饮料，放入滴有酒精的小块脱脂棉花，轻轻晃动易拉罐，把电火花发生器紧紧塞进孔中，按动按钮，观察到罐子飞出去了，这个过程与汽油机的______冲程能量转化方式一致。 【答案】 上升 热胀冷缩 凝华 做功 【详解】（1）[1][2]空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，由于热胀冷缩，罐内气体受热体积会膨胀，使管内油柱上升。 （2）[3]冰中加盐会降低冰的熔点，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，罐内的冰会在0℃以下开始熔化，因熔化过程要吸收热量，所以使罐壁的温度降低且低于0℃，空气中的水蒸气遇到0℃以下的罐底发生凝华现象，由水蒸气直接变为小冰晶附着在罐壁上，所以出现“白霜”。 （3）[4]按动电火花发生器按钮，会点燃罐内酒精，酒精燃烧产生高温高压的燃气而向外喷气做功，所以罐子飞出去。这一过程是酒精的化学能转化为内能，再由内能转化为罐子的机械能，与汽油机的做功冲程能量转化方式一致。 15.【项目提出】制作简易热机模型 【项目分析】①热机的工作原理是什么？②热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】 ①制作叶轮：取一个空易拉罐，剪下一块圆形片，再将圆形金属片剪成螺旋桨的形状.最后，在中心钻孔，用铁丝穿过小孔，如图甲； ②组装“汽轮机”：在另一个易拉罐盖旁打个孔，倒出饮料后往其内部装入半罐水，如图乙；用铁丝制作支架，最后组装器材，如图丙，该“汽轮机”属于_______（选填“内燃机”或“外燃机”）； ③“汽轮机”工作：点燃固体酒精，加热易拉罐中的水直至沸腾，当孔周围出现大量的“白气”时，再将叶轮移到正对孔的位置。该“汽轮机”工作时，图丙中的水蒸气的_______能转化为叶轮的_______能，这是通过_______方式改变水蒸气能量。 【展示交流】 ①小昕发现，该“汽轮机”工作时，叶轮转动断断续续，根据这一现象，请你提出一条改进措施：______； ②小昕改进问题后，叶轮能持续稳定转动，但速度慢，小阳提议用干抹布覆盖储水罐顶部，尝试后叶轮转动速度变快，该操作提高了“汽轮机”的_______。 A．燃料热值    B．输出功率    C．输出效率 【答案】 外燃机 内 机械 做功 增大酒精灯火焰或增加水量、用密封性更好的容器 B 【详解】[1]汽轮机”类型 该“汽轮机”属于外燃机。它是通过外部加热水产生水蒸气来推动叶轮转动的，燃料在装置外部燃烧，符合外燃机的特点。 [2][3][4]水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，这是通过做功方式改变水蒸气能量的。水蒸气推动叶轮转动时，自身的内能减少，转化为叶轮的机械能，这个过程是通过做功的方式来实现能量转化的。 [5]增大酒精灯火焰或增加水量、用密封性更好的容器，以持续产生稳定的水蒸气，让叶轮转动更平稳。 [6]用干抹布覆盖储水罐顶部，减少了热量散失，使水蒸气的内能更集中地转化为叶轮的机械能，从而加快了叶轮转速，提升了输出功率。AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 1.小明学习完热机后，利用厨房里的蒸蛋器自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出蒸汽，小明将自制的风车放在蒸蛋器上方，成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　） A．蒸蛋器内部温度越高，水蒸发越快 B．水的内能增大是通过热传递方式实现的 C．水的温度升高以后，水的比热容变小 D．此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 【答案】C 【详解】A．蒸发的快慢与液体温度、液体表面积、液体表面空气流动速度有关，温度越高，蒸发越快，故A正确，不符合题意； B．改变内能的方式有两种，分别是做功和热传递，由题意可知，水内能增大是通过热传递实现的，故B正确，不符合题意； C．比热容与物质的种类有关，与温度无关，所以温度升高，水的比热容不变，故C错误，符合题意； D．由题意可知，简易“蒸汽机”的能量转化是将内能转化为机械能，做功冲程是将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选C。 2.如图是小明制作的汽轮机模型，在试管中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后产生的蒸汽就能冲击叶轮转动。在这一过程中，水蒸气的______能转化为叶轮的______能，这一过程与汽油机的______冲程作用相似。 【答案】 内 机械 做功 【详解】[1][2]水蒸气由水吸热汽化而成，水汽化时吸收热量，内能增大，当其从试管口喷出时，水蒸气冲击叶轮，对叶轮做功，使叶轮转动起来，即水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。 [3]此过程中，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，这与汽油机的做功冲程能量转化情况相同，做功冲程也是燃气内能转化为活塞的机械能。 3.制作简易热机模型。 （1）准备材料：一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将______放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的______，当有蒸汽喷出时，______就转动起来。此热机模型属于______（选填“内燃”或“外燃”）机。 【答案】 易拉罐 酒精灯 扇叶 外燃 【解析】【小题1】[1]由题可知，易拉罐内装有水，笔插入后需要密封，因此整个装置需要固定在支架上。 [2]这里需要加热易拉罐内的水，使水沸腾产生蒸汽。根据材料，应使用酒精灯进行加热。 [3]蒸汽从笔的尖端喷出，对外做功，推动小风扇的扇叶转动。 [4]该热机模型中，燃料（酒精）在外部燃烧，属于外燃机 18 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假预习作业04 跨学科实践：制作简易热机模型 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一、简易热机模型实验原理（共4小题） 二、简易热机能量转化（共4小题） 三、简易热机构造特点及生活原型应用（共4小题）（易错★★） 四、制作简易热机模型（共4小题）（难★★★） 五、简易热机模型综合应用与改进（共4小题）（易错★★） 03 巩固提升练 04 能力培优练 知识梳理 先预习，再听课，快乐过暑假 一、简易热机核心原理 热机工作有两层核心含义：利用内能可以对外做功，实现内能向机械能的转化；物体具有内能，不一定能对外做功（内能不足、气压不足时无法推动塞子）。 二、热机模型核心能量转化四种形式 转化阶段 能量转化公式 适用范围 燃料加热阶段 化学能→内能 酒精、蜡烛等燃料燃烧加热水的过程 水升温汽化阶段 内能转移（水吸热增内能） 水吸热升温、沸腾汽化，无对外做功阶段 对外做功阶段 内能→机械能 水蒸气推动木塞冲出，热机核心工作过程 能量损耗阶段 内能→热能（散失） 试管散热、空气散热、摩擦损耗全过程 注意：核心考查能量转化方向，所有工作过程均遵循能量守恒定律。 三、热机做功、内能变化与现象规律 1.当装置条件不变时，加热时间越长，水吸收内能越多，水蒸气内能越大，对外做功的能力越强，木塞冲出越有力。 2.当加热条件相同时，试管内水量越少，水升温沸腾越快，产生高压水蒸气速度越快，热机做功响应速度越快。 3.当水蒸气推动木塞做功后，自身内能减小、温度降低，水蒸气遇冷液化，试管口出现白雾。 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 一、简易热机模型实验原理（共4小题） 1.小花在制作简易热机模型的实践活动中，往瓶内喷入雾状酒精，点火使酒精燃烧，纸杯立刻飞起，纸杯飞起过程中与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 2.如图所示是科技小组制作的实验装置，燃料燃烧将试管中的水加热后，水蒸气从橡皮塞小孔冲出推动风车转动，下列说法正确的是（　　） A．在这个实验中，燃料的化学能直接转化为风车的机械能 B．在这个实验中，燃料燃烧产生的热量完全传给了水和水蒸气 C．在这个实验中，水蒸气的内能全部转化成风车的机械能 D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理，蒸汽机属于热机的一种 3.喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙所示的过程，与四冲程汽油机的一个冲程相似，这个冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4.如果请你设计一辆在月球上使用的月球车，考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上使用的动力装置是（　　） A．柴油机 B．汽油机 C．喷气发动机 D．电动机 二、简易热机能量转化（共4小题） 1.如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 2.小组同学按照图装置，制作了简易热机模型。试管里盛适量水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口喷出“白气”，纸风车转动起来。以下对此过程中的分析正确的是（　　） A．此热机模型的效率可以达到100% B．酒精燃烧过程中，化学能转化为内能 C．水在沸腾过程中，温度不变、质量减少、内能减少 D．玻璃管口冒出的“白气”说明水分子在做无规则运动 3.如图所示，在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出。此过程中，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的______能转变为橡胶塞的机械能。此实验与内燃机______冲程能量转化原理相同。 4.汽油机和柴油机属于内燃机，内燃机在工作时燃料在气缸内直接燃烧，将燃料燃烧产生的_______能转化为_______能，请你再列举出一种热机：_______。 三、简易热机构造特点及生活原型应用（共4小题） 1.点燃题图所示的走马灯底部的蜡烛，扇叶可以在热空气的驱动下转动起来。该过程与汽油机工作中的哪个冲程的能量转化过程相似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2.如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 3.中国现代交通运输发展情况总体呈现出显著的提升和进步。下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是（　　） A． C919客机 B．载重汽车 C．纯电动汽车 D．远洋货轮 4.如图是小明设计的简易实验装置，用手握住烧瓶的外壁，会看到液柱向左移动。这是因为空气受热膨胀对液柱做功，此能量转化过程与热机的_______冲程原理相同。 四、制作简易热机模型（共4小题） 1.制作简易热机模型 (1)汽油机属于内燃机，它的工作物质是______。汽油机的______冲程将内能转化成机械能。 (2)蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力。水蒸气推动活塞运动，该过程的能量转化是______。蒸汽机的燃烧室在气缸外，属于外燃机，蒸汽机的工作物质是______。 对点精练 2.如图是某同学制作的简易热机模型，对该热机的下列说法，错误的是（　　） A．酒精燃烧，化学能转化为内能 B．易拉罐里的水温度升高，水分子热运动变剧烈 C．被喷出的水蒸气烫伤比等温的热水烫伤更严重 D．该热机属于蒸汽机，效率与内燃机大致相同 3.在学校科技节活动中，小明用饮料瓶自制了火箭模型，如图，他在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器（按下按钮会产生电火花）。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，关于此过程分析正确的是（　　） A．酒精没有完全燃烧的情况下，热值将变小 B．纸筒飞出后瓶内气体的内能增大，温度升高 C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 D．闻到了浓浓的酒精味，这是因为分子间存在斥力 4.图为某小组制作的一个简易热机模型。将瓶盖去掉，先向其中喷入适量雾状酒精，然后用纸杯盖住瓶口。按下点火器的按钮后，观察到纸杯向上飞起。下列说法正确的是（    ） A．能闻到酒精的气味说明分子是运动的 B．实验中喷入雾状酒精，目的是增大与氧气的接触面积，使其完全燃烧，增大酒精的热值 C．纸杯飞起时，瓶口会出现白雾，说明瓶内气体的内能减少，温度降低 D．燃气推动纸杯飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 五、简易热机模型综合应用与改进（共4小题） 1.在如图所示的“汽油机模型”实验中，将适量的汽油喷入厚壁有机玻璃圆筒内，用软木塞塞住筒口，筒内底转有两根与静电起电机（电源）相连接的放电针，当放电针释放电火花时，以下说法正确的是（　　） A．汽油的热值随其质量的减小而减小 B．此装置可模拟四冲程汽油机工作时的压缩冲程 C．电火花放电使汽油燃烧的过程，将电能转化为汽油的化学能 D．燃气将软木塞冲出的过程，燃气的内能转化为软木塞的机械能 2.某校的科技活动周举办了一场水火箭发射比赛。图甲是小明用可乐瓶制作的水火箭，图乙是水火箭的示意图。小明先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭随即飞向空中。下列分析正确的是（　　） A．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 C．水火箭升空过程中高压气体的内能转化为水火箭的机械能 D．在水火箭发射的整个过程中，能量总量越来越少 3.如图所示是柴油机的四个冲程的示意图，该柴油机一个工作循环中活塞往复运动_______次，对外做功_______次 4.设计制作简易热机模型 【项目分析】（1）热机的工作原理是什么？ （2）热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】某小组同学制作了如图所示的“汽轮机”。 （1）制作叶轮：将两个塑料瓶盖口对口粘在一起，用小刀在瓶盖侧边切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中；在两瓶盖中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使瓶盖能在铁丝上自由转动。 （2）组装“汽轮机”：用铁丝将制作的“叶轮”固定在底座上，并按照如图所示组装器材，调整“叶轮”的位置，使导管的管口正对着“叶轮”上方的铝片。 （3）“汽轮机”工作：点燃酒精灯给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 【交流】 (1)根据所学的知识判断，该“汽轮机”属于_______（选填“内燃机”或“蒸汽机”）； (2)该“汽轮机”的燃料是_________，工作时燃料的化学能转化为水和水蒸气的_________能，高温水蒸气由导管喷出对叶轮做功，又将_________能转化为_________能； (3)“汽轮机”工作时，水蒸气不易推动叶轮转动，则可进行的改进措施有： ①将叶轮__________（选填“靠近”或“远离”）导管口；②__________________。 终极易错总结（考前必看） 1.有内能≠能做功，必须有温度差、压力差才能对外做功。 2.白雾是液化现象，不是汽化，做功后温度降低才会液化。 3.热机核心本质：利用内能对外做功，区别于做功改变内能。 4.能量转化顺序不可颠倒：化学能→内能→机械能。 补充必考知识点 1 简易热机做功过程，与四冲程汽油机做功冲程原理、能量转化完全一致，是热机最基础的实物模型。 2 实验中所有能量损耗不可避免，因此简易热机效率永远小于100%，不存在效率100%的热机。 3 选用轻质软木塞、密闭试管，目的是减小摩擦阻力和能量散失，提升热机能量利用率。 4 木塞飞出后机械能不会凭空产生，全部由水蒸气的内能转化而来，严格遵循能量守恒定律。 5 试管口白雾不是气体，是高温水蒸气遇冷液化形成的小水滴，属于物态变化现象。 6 该模型仅模拟热机做功过程，无吸气、压缩、排气冲程，区别于完整四冲程内燃机。 一、单项选择题 1.如图所示是小卓同学自制的简易热机模型，他在空易拉罐底部钻一个小孔，向易拉罐内喷入少量酒精并盖上纸杯，用打火器从底部小孔点火后，酒精燃烧，纸杯飞出。关于简易热机模型，下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧过程，将内能转化为化学能 B．酒精燃烧时，酒精的热值会减小 C．气体推动纸杯飞出过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同 D．通过改进简易热机模型的结构，其效率可达100% 2.如图所示，用充气的气球模拟“喷气火箭”，把封口的夹子松开，球内气体向左喷出，气球向右运动。此过程中（　　） A．气球的弹性势能增大 B．气球喷出的气体内能减小 C．气球内部温度升高 D．此过程的能量转化与汽油机压缩冲程的相同 3. 如图是小明用塑料瓶制作的水火箭。小明先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列说法正确的是（　　） A．水火箭上升过程中瓶内气体温度升高 B．瓶内气体是通过热传递改变内能的 C．水火箭升空时与热机的压缩冲程工作原理相似 D．水火箭升空时的机械能由高压气体内能转化而来 4.下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（   ） A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的压缩程度比柴油机大 5.下列所述的工具在工作过程中使用热机的是（   ） A．滑板 B．柴油车 C．脚踏船 D．皮筏艇 6.下列关于火箭的说法正确的是（　　） A．火箭使用的是喷气发动机，其与内燃机的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、曲轴等那样的传动结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动 7.如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 二、填空题 8.制作简易热机模型 （1）准备材料：一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就______。 9.如图所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。其工作原理是：酒精灯火焰通过 ___________的方式增加了汽缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，内能 ___________（填“增大”或“减小”），温度 ___________（填“升高”或“降低”）。酒精灯继续加热汽缸内空气从而实现往复工作。 10.如图所示，一个纸风车放在点燃的酒精灯火焰上方，风车会转动起来。在这个过程中，酒精的______能通过燃烧转化为燃气的______能，最终转化为风车的______能。 11.如图所示，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离。活塞飞出的过程相当于热机的________冲程，该过程中乙醚燃烧产生的内能转化为活塞的________能。 12.如图所示为苏打水气泡机的使用过程：主机把气弹中的高压CO2气体快速打入水瓶内预先调制好的饮料中，从而制出冰冷气泡饮料。常温的饮料充气后变凉，是由于高压CO2气体从气弹中冲出时对外做功，其_______减少，温度降低，同时通过______方式使饮料的温度降低。汽油机中______冲程所包含的原理，与高压CO2气体从气弹喷出的过程相同。 13.能量是物理学研究的永恒主题。从牛顿提出蒸汽机模型，到瓦特将之变成现实，再到后来的内燃机，热机的发展历程倾注了无数科学家的不懈努力。 (1)如图（a）中，水蒸气使叶轮转动，实现了_____的转化，该过程相当于图（b）中四冲程内燃机的_____冲程； (2)内能需要依靠燃烧燃料获得，为了提高对内能的利用效率，请说出一项图（b）相比图（a）的改进之处：_____。 14.利用易拉罐做以下几个小实验， （1）如图1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，可以看到油柱______，这是利用气体的______制作简易温度计； （2）如图2，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，可以看到罐底出现“白霜”这是空气中的水蒸气发生了______现象； （3）如图3，将易拉罐底部开一圆孔倒出饮料，放入滴有酒精的小块脱脂棉花，轻轻晃动易拉罐，把电火花发生器紧紧塞进孔中，按动按钮，观察到罐子飞出去了，这个过程与汽油机的______冲程能量转化方式一致。 15.【项目提出】制作简易热机模型 【项目分析】①热机的工作原理是什么？②热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】 ①制作叶轮：取一个空易拉罐，剪下一块圆形片，再将圆形金属片剪成螺旋桨的形状.最后，在中心钻孔，用铁丝穿过小孔，如图甲； ②组装“汽轮机”：在另一个易拉罐盖旁打个孔，倒出饮料后往其内部装入半罐水，如图乙；用铁丝制作支架，最后组装器材，如图丙，该“汽轮机”属于_______（选填“内燃机”或“外燃机”）； ③“汽轮机”工作：点燃固体酒精，加热易拉罐中的水直至沸腾，当孔周围出现大量的“白气”时，再将叶轮移到正对孔的位置。该“汽轮机”工作时，图丙中的水蒸气的_______能转化为叶轮的_______能，这是通过_______方式改变水蒸气能量。 【展示交流】 ①小昕发现，该“汽轮机”工作时，叶轮转动断断续续，根据这一现象，请你提出一条改进措施：______； ②小昕改进问题后，叶轮能持续稳定转动，但速度慢，小阳提议用干抹布覆盖储水罐顶部，尝试后叶轮转动速度变快，该操作提高了“汽轮机”的_______。 A．燃料热值    B．输出功率    C．输出效率 1.小明学习完热机后，利用厨房里的蒸蛋器自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出蒸汽，小明将自制的风车放在蒸蛋器上方，成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　） A．蒸蛋器内部温度越高，水蒸发越快 B．水的内能增大是通过热传递方式实现的 C．水的温度升高以后，水的比热容变小 D．此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 2.如图是小明制作的汽轮机模型，在试管中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后产生的蒸汽就能冲击叶轮转动。在这一过程中，水蒸气的______能转化为叶轮的______能，这一过程与汽油机的______冲程作用相似。 3.制作简易热机模型。 （1）准备材料：一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将______放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的______，当有蒸汽喷出时，______就转动起来。此热机模型属于______（选填“内燃”或“外燃”）机。 14 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $