14.4 跨学科实践：制作简易热机模型（培优考点练）物理新教材人教版九年级全一册

14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 ————————————⏩目录⏪———————————— ✍题型培优练································································································1 题型01 热机的工作原理与能量转化 题型02 设计简易热机模型方案并进行合理分析、优化 ✍拓展综合练································································································10 ✍中考真题练································································································12 ✍新题追踪练································································································15 ✍题型培优练 ✏题型01 热机的工作原理与能量转化 1. 热机的种类 （1）热机：将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为_________的机器，统称为热机。热机的种类很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （2）常见的内燃机通常包括___________和柴油机两大类。 （3）喷气发动机分为空气喷气发动机和___________喷气发动机两类。 2. 如图所示，在塑料盒中喷入少量酒精，将盒盖密封，用点火器引燃盒内酒精与空气的混合物，盒盖被冲出，内燃机的四个冲程中能量转化与此过程相似的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．排气冲程 D．做功冲程 3. 如图所示是小洋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。下列有关说法正确的是（　　） A．酒精燃烧越充分，其热值就越大 B．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 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能增大 D．通过改进简易热机模型的结构，其效率可达100% 4. 在跨学科实践活动中，某同学设计并制作了一个如图所示的简易热机模型，其通过酒精灯加热使水汽化，利用蒸汽推动活塞，活塞经曲柄连杆机构将直线运动转为旋转运动。下列说法正确的是（     ） A．酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值变小 B．用酒精灯给水加热是通过做功的方式增加水的内能 C．蒸汽推动活塞向下运动时，水蒸气的内能全部转化为活塞的机械能 D．蒸汽推动活塞向下运动的过程，能量转化与汽油机的做功冲程相同 5．在学校科技周展示中，物理兴趣小组的同学用塑料瓶自制了一个火箭模型，在瓶子的侧壁安装一个电火花发生器，按下按钮会产生电火花，从瓶口喷入酒精后，盖上锥形纸筒，按下按钮，纸筒立即向上飞出。下列说法正确的是（　　） A．瓶内酒精燃烧越充分，酒精热值越大 B．纸筒飞出过程中机械能转化为内能 C．纸筒飞出相当于热机工作时的做功冲程 D．火箭模型点火方式与柴油机相同 6．如图为某学生在科技节展示的小船，易拉罐中的水吸热后产生的大量水蒸气从小孔中冲出时，小船就能向前运动，且小孔处会出现“白气”。加热水使小船运动的过程中（　　） A．“白气”的运动属于扩散现象 B．蜡烛由于燃烧，其热值会变小 C．通过热传递的方式改变了易拉罐中水的内能 D．水蒸气推动小船时的能量转化与热机压缩冲程相同 7. 如图，易拉罐内装有适量的水，点燃酒精灯，空笔筒笔尖有蒸气喷出时，小风车会转动起来。下列说法中正确的是（   ） A．该装置是一个内燃机 B．蒸气喷出后内能减小 C．水蒸气喷出过程相当于汽油机的排气冲程 D．该装置燃烧的酒精越多，热机的效率越高 8. 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 9. 如图是同学们制作的一个简易热机模型。在易拉罐内装适量水，瓶口密封安装的吸管正对着小风扇。点燃下方的蜡烛，小风扇转动起来。下列说法正确的是（　　） A．罐内的水在加热过程中，温度升高，所含的热量增加 B．该过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同 C．通过改进热机模型的结构，其效率可达100% D．蜡烛用掉一部分后，蜡烛的热值变小 ✏题型02 设计简易热机模型方案并进行合理分析、优化 10. 跨学科实践：制作简易热机模型。 【项目分析】要完成热机模型的制作，需要重点考虑以下几个问题： （1）用_____作热源； （2）工作物质是_____； （3）选择比较坚固的金属容器，比如_____装工作物质； （4）将内能转化为机械能通过_____装置实现。 11. 小明制作了如图所示的简易热机模型，操作过程如下： ① 取一个空易拉罐，用铁丝根据易拉罐的形状制作支架； ② 向易拉罐内注入大约半罐水，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用密封胶将罐的开口处密封； ③ 将易拉罐放在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔芯喷出，推动风扇转动。 (1)上述过程中酒精燃烧时将___________能转化为内能，通过___________将一部分内能转移给水，水沸腾产生大量水蒸气。水蒸气对小风扇做功，将内能转化为___________能。 (2)该简易热机工作时相当于四冲程内燃机的___________冲程。 (3)该热机的效率小于100%是因为酒精燃烧产生的内能，除了有一部分用来对小风扇做功，还传给___________和___________等。 12. 实践小组制作了如图简易汽轮机模型，操作过程如下： ①取一个空易拉罐，用铁丝根据易拉罐的形状制作支架； ②向易拉罐内注入大约半罐水，将笔管的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用密封胶将罐的开口处密封； ③将易拉罐放在支架上，笔管的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔芯喷出，推动风扇转动。 （1）上述过程中酒精燃烧将化学能转化为内能，水沸腾产生大量水蒸气。水蒸气对小风扇做功，将内能转化为_______，这个过程相当于热机的_______冲程； （2）热机发展史也是一部机械效率提高史，如何提高该汽轮机效率，请你帮他们提出一条可行性措施_______。 13. 跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，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，扇叶就转动起来。 （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能____________________；水蒸气喷出，推动扇叶转动后，会因为内能减少温度降低而发生___________形成“白气”； （2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是：_______；（答出一条即可） （3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：___________。 14. 跨学科实践 小明在学习热机知识的基础上，准备制作一个简易热机模型。以下是部分方案内容，请你补充完整。 （1）项目分析：选择适合作为热源的物质，如酒精灯，酒精燃烧时将_______能转化为______。 （2）项目实施：组装铁架台，放置烧瓶和酒精灯，调试叶轮的位置，使烧瓶口的“L”形导管出口正对叶片，如图所示。点燃酒精灯，当大量白气从导管口喷出时，观察到叶轮转了起来。 （3）展示交流：汽轮机工作时，水蒸气内能减小，温度会________；如果想提高此汽轮机效率，可以采用的方法有：________（写出一条即可）。 15．在制作简易热机模型的活动中，小星和小葱同学分别展示了自己制作的热机模型，并进行了相关的研究。 (1)图甲是小星设计的蒸汽机模型。密封的易拉罐装有适量的水，利用酒精灯加热，当有蒸汽喷出时，手中的风车转动。此过程的能量转化：化学能→___________→___________；该模型存在的不安全因素是___________； (2)图乙是小葱制作的内燃机模型。用喷雾器往瓶内喷入适量酒精，启动电子打火器点燃酒精，活塞瞬间弹出。这个热机模型中，工作物质是___________，电子打火器相当于汽油机的___________； (3)同学们了解到，蒸汽机比内燃机的效率低很多，其主要原因是___________。 ✍拓展综合练 16. 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。某兴趣小组按照图示方法制作了一个简易热机模型，用酒精灯加热易拉罐中的水，水沸腾后产生蒸汽从管口喷出使小风扇转动。下列说法错误的是（　　） A．该热机模型利用了内能转化为机械能 B．罐中水的温度升高以后，水的比热容变大 C．增加易拉罐的保温性能可以提高该热机模型的效率 D．在测试过程中，发现扇叶不转动的原因可能是注入的水过少，产生的蒸汽量不足 17. 在学习完《热机》后，某同学设计了实验来演示热机的工作原理，如图所示，用酒精灯加热试管使水沸腾，水蒸气驱动叶轮转动，下列关于该实验分析正确的是（　　） A．加热试管使水沸腾，是通过做功的方式改变水的内能 B．叶轮转动时，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能 C．加热过程中，酒精灯中的酒精内能不变，热值变小 D．增大酒精灯的火焰，可提高该装置的效率 18. 物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下： ①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口； ②如图乙，向瓶内喷入适量酒精； ③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。 实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能 C．酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大 19. 如图某小组同学设计的简易热机模型，他们设想：点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，小风车就转动起来，此过程中烧瓶中水蒸气的内能______（选填“增大”或“减小”），是通过______（选填“做功”或“热传递”）方式改变的，但在实验过程中，发现小风车不转动，你的解决办法是______。 ✍中考真题练 20．（2026·四川达州·中考真题）如图所示，在热机的原理实验中，完全燃烧的酒精可放出_______J的热量；加热过程中观察到风车慢慢转动，其能量转化方式与内燃机的______冲程类似。（） 21．（2026·黑龙江·中考真题）热机是获取动力的主要机械，广泛应用于生产生活中。某科技小组在跨学科实践活动中，制定了以下学习流程。 项目提出及项目分析 (1)研究热机的工作原理。 如图甲所示，试管中的水沸腾后，橡胶塞被冲出，水蒸气的_____能转化为橡胶塞的______能，此过程与汽油机的_____冲程原理相同。在加热过程中，酒精灯内剩余酒精的热值______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 项目实施 (2)受上述实验启发，如图乙所示，小华在易拉罐内注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的笔管尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放在金属圈上并固定。笔管的尖端对准小风车的扇叶。点燃酒精灯，易拉罐中水的内能增加是通过_______的方式实现的，此过程______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 项目延伸 (3)展示交流后，小聪又用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖。如图丙所示扭转瓶子，轻轻松动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时出现“白雾”。“白雾”是水蒸气_____（填物态变化名称）形成的。 22．（2026·黑龙江·中考真题）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)气流冲击使风车转起来，这与热机的________冲程原理相同。 (2)实验中若闻到酒精气味，属于________现象。 (3)喷气时，笔尖应对准风车的________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (4)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是________。 A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） ✍新题追踪练 23．阅读短文，回答问题 图是17世纪一种原始热机的示意图，以下是它对外做一次功的简要概述： ①燃烧燃料，对锅炉里的水加热，产生大量的水蒸气； ②高温水蒸气通过锅炉与汽缸间的阀门进入汽缸； ③关闭锅炉与汽缸间的阀门，打开水箱与汽缸间的阀门，向汽缸里注入冷水； ④汽缸里大量的水蒸气液化成水； ⑤活塞向下运动，对连杆产生巨大的向下的拉力，从而对外提供动力做功。    （1）改变内能的方法有两种，①中通过________的方法使水的内能增大； （2）④中水蒸气液化，要________热量； （3）不计活塞质量，在④和⑤中，汽缸内大量水蒸气液化成水，导致汽缸内气压减小，在_____的作用下，活塞向下运动。 24. 热机发明后，一直在持续的改进和发展中。 材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧（图乙）。 材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在汽缸内燃烧）的四冲程循环理论：①汽缸向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入汽缸；②通过汽缸向内运动对进入汽缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从汽缸中排出。 材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。 阅读上面材料，回答下列问题： (1)传统蒸汽机的燃料在汽缸_______（选填“外”或“内”）部燃烧； (2)图丙所示是将_______能转化为______能； (3)根据材料知道热机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丁中表示的是_______冲程； (4)小锦同学阅读了某牌号汽车发动机说明书后，将内燃机的能量流向制成如图戊所示的图表，该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图己所示。请根据图戊给出的信息，该汽油机的效率为_____%；汽车按此效率以50 km/h的速度行驶1h， 耗油约为____kg（保留2位小数）。（汽油的热值为） 25. 某同学在科学晚会上分享了“自制简易热机模型”的制作过程（模型如图所示）： ①准备一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯等。 ②向易拉罐内部注入半罐水。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。 ③将易拉罐按图中方式放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 ④点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶转动起来。 请将该热机模型的说明书补充完整： （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→_____→_____。 （2）常见的易拉罐容积为240mL、330mL、500mL等，该模型使用240mL规格的易拉罐，可以减少_____（选填“误差”或“加热时间”）。为保证小风扇转动，笔杆_____（选填“能”或“不能”）插入水中。 （3）进行了调整后，再次测试，发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是_____。 A．增加酒精灯的高度，用其内焰加热 B．更换一个更细的喷嘴 C．降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 （4）工作物质推动扇叶转动时发生的能量转化与图中汽油机的_____冲程发生的能量转化相同（填字母）； A． B． C． D． （5）该热机模型的工作效率一定小于1，原因是_____。（写出一条合理即可） 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 ————————————⏩目录⏪———————————— ✍题型培优练································································································1 题型01 热机的工作原理与能量转化 题型02 设计简易热机模型方案并进行合理分析、优化 ✍拓展综合练································································································10 ✍中考真题练································································································12 ✍新题追踪练································································································15 ✍题型培优练 ✏题型01 热机的工作原理与能量转化 1. 热机的种类 （1）热机：将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为_________的机器，统称为热机。热机的种类很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （2）常见的内燃机通常包括___________和柴油机两大类。 （3）喷气发动机分为空气喷气发动机和___________喷气发动机两类。 【答案】（1）机械能；（2）汽油机；（3）火箭 【详解】（1）热机工作时，先通过燃料燃烧将化学能转化为高温、高压气体的内能，然后利用这些高温、高压气体膨胀做功，推动机器的部件运动，最终将内能转化为机械能对外输出。 （2）内燃机是热机中最常见的类型之一，它是通过燃料在汽缸内燃烧产生动力的机器。常见的内燃机主要分为两大类，一类是汽油机，其汽缸顶部有火花塞，通过火花塞点火使燃料燃烧；另一类是柴油机，汽缸顶部没有火花塞，而是通过压缩空气使汽缸内温度升高，达到燃料的着火点实现自燃。 （3）喷气发动机是依靠喷出气体产生的反作用力推动物体运动的发动机。根据工作时是否需要外界空气参与，我们将喷气发动机分为两类：一类是空气喷气发动机，它需要从外界吸入空气作为氧化剂，与燃料混合燃烧产生高温高压气体喷出，常见于飞机等飞行器；另一类是火箭喷气发动机，它不需要依赖外界空气，自身携带燃料和氧化剂，在没有空气的太空中也能正常工作，这也是火箭能够进入太空的重要原因。 2. 如图所示，在塑料盒中喷入少量酒精，将盒盖密封，用点火器引燃盒内酒精与空气的混合物，盒盖被冲出，内燃机的四个冲程中能量转化与此过程相似的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．排气冲程 D．做功冲程 【答案】D 【详解】按动点火器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被冲出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，是将内能转化为机械能的过程；四冲程内燃机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 3. 如图所示是小洋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。下列有关说法正确的是（　　） A．酒精燃烧越充分，其热值就越大 B．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 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能增大 D．通过改进简易热机模型的结构，其效率可达100% 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，酒精的热值是固定的，不会因为燃烧得更充分而变大，故A错误； B．气体推动纸杯飞出时，易拉罐内燃气的内能转化为纸杯的机械能，这与汽油机做功冲程中内能转化为机械能的能量转化是相同的，故B正确； C．纸杯飞出去时，易拉罐内的气体对纸杯做功，内能转化为纸杯的机械能，所以气体的内能会减小，故C错误； D．热机在工作过程中，总会有能量损失，例如燃料不完全燃烧、热量散失到空气中、废气带走热量等，所以热机的效率不可能达到100%，故D错误。 故选B 4. 在跨学科实践活动中，某同学设计并制作了一个如图所示的简易热机模型，其通过酒精灯加热使水汽化，利用蒸汽推动活塞，活塞经曲柄连杆机构将直线运动转为旋转运动。下列说法正确的是（     ） A．酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值变小 B．用酒精灯给水加热是通过做功的方式增加水的内能 C．蒸汽推动活塞向下运动时，水蒸气的内能全部转化为活塞的机械能 D．蒸汽推动活塞向下运动的过程，能量转化与汽油机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的特性，与质量无关。酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值不变，故A错误； B．用酒精灯给水加热，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误； C．蒸汽推动活塞时，水蒸气的内能大部分转化为活塞的机械能，但会有热量损失、克服摩擦等损耗，不可能全部转化，故C错误； D．蒸汽推动活塞向下运动时，内能转化为机械能，这与汽油机的做功冲程（内能转化为机械能）的能量转化形式相同，故D正确。 故选D。 5．在学校科技周展示中，物理兴趣小组的同学用塑料瓶自制了一个火箭模型，在瓶子的侧壁安装一个电火花发生器，按下按钮会产生电火花，从瓶口喷入酒精后，盖上锥形纸筒，按下按钮，纸筒立即向上飞出。下列说法正确的是（　　） A．瓶内酒精燃烧越充分，酒精热值越大 B．纸筒飞出过程中机械能转化为内能 C．纸筒飞出相当于热机工作时的做功冲程 D．火箭模型点火方式与柴油机相同 【答案】C 【详解】A．热值是燃料的特性，与质量无关，同种燃料的热值相同，酒精热值保持不变，故A错误； BC．气体对纸筒做功，纸筒飞出过程中内能转化为机械能，热机工作时的做功冲程是内能转化为机械能，那么纸筒飞出相当于热机工作时的做功冲程，故B错误，C正确； D．火箭模型点火方式为点燃式，柴油机点火方式为压燃式，二者点火方式不同，故D错误。 故选C。 6．如图为某学生在科技节展示的小船，易拉罐中的水吸热后产生的大量水蒸气从小孔中冲出时，小船就能向前运动，且小孔处会出现“白气”。加热水使小船运动的过程中（　　） A．“白气”的运动属于扩散现象 B．蜡烛由于燃烧，其热值会变小 C．通过热传递的方式改变了易拉罐中水的内能 D．水蒸气推动小船时的能量转化与热机压缩冲程相同 【答案】C 【详解】A．“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，“白气”的运动属于宏观物体的机械运动，扩散现象是分子的无规则运动，肉眼看不见，因此“白气”的运动不属于扩散现象，故A不符合题意； B．热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，与燃料是否燃烧、燃烧多少无关。蜡烛燃烧过程中，其热值不变，故B不符合题意； C．用燃烧的蜡烛加热易拉罐中的水，是通过热传递来增大水的内能，故C符合题意； D．水蒸气推动小船时蒸汽的内能转化为小船的机械能，与热机做功冲程相同，故D不符合题意。 故选C。 7. 如图，易拉罐内装有适量的水，点燃酒精灯，空笔筒笔尖有蒸气喷出时，小风车会转动起来。下列说法中正确的是（   ） A．该装置是一个内燃机 B．蒸气喷出后内能减小 C．水蒸气喷出过程相当于汽油机的排气冲程 D．该装置燃烧的酒精越多，热机的效率越高 【答案】B 【详解】A．该装置利用蒸气的内能做功，所以是一个蒸汽机。内燃机是燃料在密闭容器内燃烧转化的内能做功的机械。故A错误； B．蒸气喷出后，内能转化为小风车的机械能，蒸气对外做功，故蒸气内能减小。故B正确； C．水蒸气喷出过程相当于汽油机的做功冲程，内能转化为机械能。故C错误； D．热机的效率 则在有用功W相同时，燃烧的酒精越多，热机的效率越低。故D错误。 故选 B。 8. 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。 9. 如图是同学们制作的一个简易热机模型。在易拉罐内装适量水，瓶口密封安装的吸管正对着小风扇。点燃下方的蜡烛，小风扇转动起来。下列说法正确的是（　　） A．罐内的水在加热过程中，温度升高，所含的热量增加 B．该过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同 C．通过改进热机模型的结构，其效率可达100% D．蜡烛用掉一部分后，蜡烛的热值变小 【答案】B 【详解】A．热量是过程量，不能说物质所含的热量增加，故A错误； B．点燃易拉罐下面的酒精灯，当有水蒸气喷出时，扇叶就转动起来，水蒸气喷出推动扇叶转动，内能转化为机械能；该过程的能量转化与热机做功冲程的能量转化相同，都是将内能转化为机械能，故B正确; C．通过改进热机模型的结构，由于存在热损失，其效率小于100%，故C错误； D．热值是燃料的一种特性，蜡烛用掉一部分后，蜡烛的热值不变，故D错误。 故选B。 ✏题型02 设计简易热机模型方案并进行合理分析、优化 10. 跨学科实践：制作简易热机模型。 【项目分析】要完成热机模型的制作，需要重点考虑以下几个问题： （1）用_____作热源； （2）工作物质是_____； （3）选择比较坚固的金属容器，比如_____装工作物质； （4）将内能转化为机械能通过_____装置实现。 【答案】（1）酒精灯/蜡烛/燃气/煤气；（2）水沸腾后产生的水蒸气；（3）易拉罐（/铁罐）；（4）汽轮机/小风车/小叶轮 【详解】（1）热机工作需要持续的热源提供热量，酒精灯、蜡烛等是易获取且能稳定供热的热源。 （2）热机的工作物质需要能吸收热量后易膨胀做功，水受热变成水蒸气后，水蒸气体积膨胀明显，能对外做功，适合做工作物质。 （3）铁、铝、铜等这类金属物质，耐高温，导热性较好，硬度大，能承受工作物质（如水蒸气）受热膨胀产生的压力，所以用铁、铝、铜等物质做成的金属容器（如易拉罐等）适合装工作物质。 （4）因为汽轮机或小风车工作时，可以将水蒸气的内能转化为自身的机械能，可以对外做功，因此将内能转化为机械能可以通过汽轮机来实现。 11. 小明制作了如图所示的简易热机模型，操作过程如下： ① 取一个空易拉罐，用铁丝根据易拉罐的形状制作支架； ② 向易拉罐内注入大约半罐水，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用密封胶将罐的开口处密封； ③ 将易拉罐放在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔芯喷出，推动风扇转动。 (1)上述过程中酒精燃烧时将___________能转化为内能，通过___________将一部分内能转移给水，水沸腾产生大量水蒸气。水蒸气对小风扇做功，将内能转化为___________能。 (2)该简易热机工作时相当于四冲程内燃机的___________冲程。 (3)该热机的效率小于100%是因为酒精燃烧产生的内能，除了有一部分用来对小风扇做功，还传给___________和___________等。 【答案】(1)化学；热传递；机械；(2)做功；(3)周围空气；易拉罐 【详解】（1）酒精本身储存化学能，燃烧时将化学能转化为内能；酒精燃烧放热，通过热传递的方式将内能转移给水；水蒸气推动风扇转动对外做功，将内能转化为风扇的机械能。 （2）该简易热机工作时，水蒸气对外做功，将内能转化为机械能，相当于四冲程内燃机的做功冲程。 （3）该热机的效率小于100%是因为酒精燃烧产生的内能，除了有一部分用来对小风扇做功，还传给易拉罐和周围空气等，同时也有部分能量用于克服机械摩擦做功损失掉了。 12. 实践小组制作了如图简易汽轮机模型，操作过程如下： ①取一个空易拉罐，用铁丝根据易拉罐的形状制作支架； ②向易拉罐内注入大约半罐水，将笔管的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用密封胶将罐的开口处密封； ③将易拉罐放在支架上，笔管的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔芯喷出，推动风扇转动。 （1）上述过程中酒精燃烧将化学能转化为内能，水沸腾产生大量水蒸气。水蒸气对小风扇做功，将内能转化为_______，这个过程相当于热机的_______冲程； （2）热机发展史也是一部机械效率提高史，如何提高该汽轮机效率，请你帮他们提出一条可行性措施_______。 【答案】（1）机械能；做功；（2）给易拉罐包裹隔热材料，减少热量散失 【详解】（1）水蒸气推动小风扇转动，对外做功，将自身的内能转化为风扇的机械能。 热机的做功冲程的能量转化就是内能转化为机械能，因此该过程相当于热机的做功冲程。 （2）提高热机效率的思路是减少能量损耗，只要能减少该装置的热量散失、额外功损耗或工作物质泄漏，都可以提高效率，如①给易拉罐包裹隔热材料，减少热量散失。②优化笔管喷嘴的形状，让水蒸气的能量更集中地作用在扇叶上。③使用效率更高的酒精灯，减少燃料的浪费等。 13. 跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，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，扇叶就转动起来。 （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能____________________；水蒸气喷出，推动扇叶转动后，会因为内能减少温度降低而发生___________形成“白气”； （2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是：_______；（答出一条即可） （3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：___________。 【答案】（1）内能；机械能；液化；（2）见解析；（3）见解析 【详解】（1）酒精燃烧，是将酒精内部的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递转移给水和易拉罐，水吸热迅速的汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 水蒸气喷出，推动扇叶转动后，内能转化为机械能，内能减少，温度降低，水蒸气遇冷液化形成小液滴，即“白气”。 （2）扇叶不转动，说明没有足够的动力推动扇叶，可能的原因有： ①水的质量太少，产生的水蒸气量不足，无法提供足够的动力，即注入的水过少，产生的蒸汽量不足。 ②装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶，比如易拉罐开口处密封不好，蒸汽泄漏。 ③酒精灯提供的热量不足，水无法产生足够多的高温高压水蒸气，例如酒精灯火焰太小，水吸收的热量少，产生蒸汽的能量不够。 （3）提高简易汽轮机效率的措施（从结构角度 ）从“结构决定功能”的观念出发，可采取以下措施： ①增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。因为减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 ②优化蒸汽喷出通道（中性笔部分）：使蒸汽喷出时的流速更大、更集中，比如选择更细且光滑的笔管，减少蒸汽在通道内的能量损耗，让蒸汽能更有效地推动扇叶转动，提高能量转化效率。 ③改进扇叶结构：设计成更符合空气动力学的形状，比如类似飞机机翼的形状，或者增加扇叶的数量和面积（在合理范围内 ），使扇叶能更好地捕捉蒸汽的能量，将蒸汽的内能更充分地转化为机械能。 14. 跨学科实践 小明在学习热机知识的基础上，准备制作一个简易热机模型。以下是部分方案内容，请你补充完整。 （1）项目分析：选择适合作为热源的物质，如酒精灯，酒精燃烧时将_______能转化为______。 （2）项目实施：组装铁架台，放置烧瓶和酒精灯，调试叶轮的位置，使烧瓶口的“L”形导管出口正对叶片，如图所示。点燃酒精灯，当大量白气从导管口喷出时，观察到叶轮转了起来。 （3）展示交流：汽轮机工作时，水蒸气内能减小，温度会________；如果想提高此汽轮机效率，可以采用的方法有：________（写出一条即可）。 【答案】 化学 内能 降低 给叶轮转轴部分加润滑油减小转动摩擦 【详解】（1）酒精燃烧过程中，酒精的质量变小，产生了高温火焰，故此过程中是酒精的化学能转化为内能。 （3）汽轮机工作时，水蒸气从导管口喷出推动叶轮转动，水蒸气对外做功，其内能减小，温度会降低。 提高汽轮机效率，即提高能量的转化效率，减少能量损失。从结构角度考虑，给烧瓶增加保温层可以减少热量散失，使更多的内能用于产生水蒸气推动叶轮，从而提高效率；从做功角度考虑，给叶轮转轴部分加润滑油减小转动摩擦，可以减少克服摩擦力等做的功，增大有用功所占比例，也可以提高效率。 15．在制作简易热机模型的活动中，小星和小葱同学分别展示了自己制作的热机模型，并进行了相关的研究。 (1)图甲是小星设计的蒸汽机模型。密封的易拉罐装有适量的水，利用酒精灯加热，当有蒸汽喷出时，手中的风车转动。此过程的能量转化：化学能→___________→___________；该模型存在的不安全因素是___________； (2)图乙是小葱制作的内燃机模型。用喷雾器往瓶内喷入适量酒精，启动电子打火器点燃酒精，活塞瞬间弹出。这个热机模型中，工作物质是___________，电子打火器相当于汽油机的___________； (3)同学们了解到，蒸汽机比内燃机的效率低很多，其主要原因是___________。 【答案】(1) 内能；机械能；易拉罐可能因压强过大而爆炸；(2) 酒精；火花塞；(3)蒸汽机的废气带走了大量的能量 【详解】（1）酒精灯燃烧酒精，将化学能转化为内能（加热水汽化成水蒸气）；水蒸气喷出推动风车转动，将内能转化为机械能。 用酒精灯加热密封的易拉罐，内部蒸汽压强增大，容易导致易拉罐炸裂，存在安全隐患。 （2）热机中参与能量转化的物质是酒精（酒精被喷成雾状，点燃后发生能量转化）。 汽油机的火花塞在压缩冲程末产生电火花，点燃汽油和空气的混合物，而电子打火机在这里起到了点燃酒精的作用，相当于汽油机的火花塞。 （3）蒸汽机的废气带走大量能量（内能），能量损耗多；而内燃机的能量利用更集中，因此蒸汽机效率远低于内燃机。其主要原因是蒸汽机的废气带走了大量的能量（或能量损耗大）。 ✍拓展综合练 16. 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。某兴趣小组按照图示方法制作了一个简易热机模型，用酒精灯加热易拉罐中的水，水沸腾后产生蒸汽从管口喷出使小风扇转动。下列说法错误的是（　　） A．该热机模型利用了内能转化为机械能 B．罐中水的温度升高以后，水的比热容变大 C．增加易拉罐的保温性能可以提高该热机模型的效率 D．在测试过程中，发现扇叶不转动的原因可能是注入的水过少，产生的蒸汽量不足 【答案】B 【详解】A．水蒸气喷出推动小风扇转动，是水蒸气的内能转化为小风扇的机械能，故A正确，不符合题意； B．比热容是物质的固有特性，只与物质的种类、状态有关，和温度无关，因此水温度升高后比热容不变，故B错误，符合题意； C．增加易拉罐保温性能，可以减少热量向环境散失，更多内能可用来推动风扇做功，能提高模型效率，故C正确，不符合题意； D．若注入水过少，产生的蒸汽量不足，蒸汽对扇叶的推力太小，就会导致扇叶无法转动，故D正确，不符合题意。 故选B。 17. 在学习完《热机》后，某同学设计了实验来演示热机的工作原理，如图所示，用酒精灯加热试管使水沸腾，水蒸气驱动叶轮转动，下列关于该实验分析正确的是（　　） A．加热试管使水沸腾，是通过做功的方式改变水的内能 B．叶轮转动时，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能 C．加热过程中，酒精灯中的酒精内能不变，热值变小 D．增大酒精灯的火焰，可提高该装置的效率 【答案】B 【详解】A．加热试管使水沸腾，酒精灯火焰的热量传递给水，是通过热传递的方式改变水的内能，而不是做功，故A错误； B．水蒸气驱动叶轮转动时，水蒸气对外做功，将内能转化为叶轮的机械能，这正是热机的工作原理，故B正确； C．加热过程中，酒精灯内的酒精燃烧，内能减少；热值是燃料的特性，与燃料质量无关，因此酒精的热值不变，故C错误； D．增大酒精灯的火焰，虽然会使水吸收更多热量，但同时热量可能散失也会增加，装置的效率不一定提高，故D错误。 故选B。 18. 物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下： ①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口； ②如图乙，向瓶内喷入适量酒精； ③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。 实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能 C．酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大 【答案】B 【详解】A．步骤②中喷入酒精，使得燃料进入燃烧室，是在模拟吸气冲程，故A错误； B．步骤③中点火时，酒精燃烧，放出热量，将酒精的化学能转化为内能，故B正确； C．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故C错误； D．纸杯被顶出去时，瓶内气体对纸杯做功，瓶内气体的内能减小，故D错误。 故选B。 19. 如图某小组同学设计的简易热机模型，他们设想：点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，小风车就转动起来，此过程中烧瓶中水蒸气的内能______（选填“增大”或“减小”），是通过______（选填“做功”或“热传递”）方式改变的，但在实验过程中，发现小风车不转动，你的解决办法是______。 【答案】 减小 做功 换用更细的导管 【详解】点燃酒精灯，化学能转化为内能，给水加热，产生水蒸气，水蒸气从导管喷出，对外做功，推动小风车转动，即水蒸气对外做功，水蒸气的内能减小，这是通过做功的方式改变内能。 实验过程中，发现小风车不转动，通常是因为气流不够大、不够集中，可以换用更细的导管或减小出气口横截面积、换更轻的风车，这样小风车就可以转动起来了。 ✍中考真题练 20．（2026·四川达州·中考真题）如图所示，在热机的原理实验中，完全燃烧的酒精可放出_______J的热量；加热过程中观察到风车慢慢转动，其能量转化方式与内燃机的______冲程类似。（） 【答案】 做功 【详解】完全燃烧酒精放出的热量为 实验中，水受热汽化为水蒸气，高温蒸汽推动风车转动，能量转化为内能转化为机械能，内燃机的做功冲程为燃气的内能转化为活塞机械能，因此和做功冲程能量转化一致。 21．（2026·黑龙江·中考真题）热机是获取动力的主要机械，广泛应用于生产生活中。某科技小组在跨学科实践活动中，制定了以下学习流程。 项目提出及项目分析 (1)研究热机的工作原理。 如图甲所示，试管中的水沸腾后，橡胶塞被冲出，水蒸气的_____能转化为橡胶塞的______能，此过程与汽油机的_____冲程原理相同。在加热过程中，酒精灯内剩余酒精的热值______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 项目实施 (2)受上述实验启发，如图乙所示，小华在易拉罐内注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的笔管尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放在金属圈上并固定。笔管的尖端对准小风车的扇叶。点燃酒精灯，易拉罐中水的内能增加是通过_______的方式实现的，此过程______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 项目延伸 (3)展示交流后，小聪又用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖。如图丙所示扭转瓶子，轻轻松动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时出现“白雾”。“白雾”是水蒸气_____（填物态变化名称）形成的。 【答案】(1) 内；机械；做功；不变；(2) 热传递；遵循；(3)液化 【详解】（1）试管内水蒸气推动橡胶塞冲出时，水蒸气对塞子做功，自身的内能转化为橡胶塞的机械能； 汽油机的做功冲程也是内能转化为机械能，因此原理相同； 热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与质量无关，因此酒精灯内剩余酒精的热值不变。 （2）酒精灯加热过程中，热量从酒精灯传递给易拉罐和水，是通过热传递的方式改变水的内能； 能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化或转移过程都遵循能量守恒定律。 （3）瓶盖被冲出时，瓶内气体对外做功，内能减小、温度降低，瓶内气态水蒸气遇冷变为液态小水滴，也就是“白雾”，这个物态变化是液化。 22．（2026·黑龙江·中考真题）跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)气流冲击使风车转起来，这与热机的________冲程原理相同。 (2)实验中若闻到酒精气味，属于________现象。 (3)喷气时，笔尖应对准风车的________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (4)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是________。 A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） 【答案】(1)做功 (2)扩散 (3)扇叶 (4)B 【详解】（1）高温气流冲击风车，内能转化为机械能；热机做功冲程中燃气推动活塞，同样是内能转化为机械能，原理一致。 （2）酒精分子无规则运动扩散到空气中，人闻到酒精气味，属于扩散现象。 （3）气流冲击扇叶才能给扇叶施加推力，冲击轴心无法产生转动动力，因此笔尖应对准扇叶。 （4）喷出的水汽少、风车慢，是因为供热不足，水难以快速大量汽化成水蒸气。 A．仅添加酒精，单位时间内火焰放出的热量不变，加热效果无明显提升，故A不符合题意； B．煤油热值更大，相同质量燃料放出更多热量，加快水的汽化，产生更多高速水蒸气冲击风车，故B符合题意。 故选B。 ✍新题追踪练 23．阅读短文，回答问题 图是17世纪一种原始热机的示意图，以下是它对外做一次功的简要概述： ①燃烧燃料，对锅炉里的水加热，产生大量的水蒸气； ②高温水蒸气通过锅炉与汽缸间的阀门进入汽缸； ③关闭锅炉与汽缸间的阀门，打开水箱与汽缸间的阀门，向汽缸里注入冷水； ④汽缸里大量的水蒸气液化成水； ⑤活塞向下运动，对连杆产生巨大的向下的拉力，从而对外提供动力做功。    （1）改变内能的方法有两种，①中通过________的方法使水的内能增大； （2）④中水蒸气液化，要________热量； （3）不计活塞质量，在④和⑤中，汽缸内大量水蒸气液化成水，导致汽缸内气压减小，在_____的作用下，活塞向下运动。 【答案】 热传递 放出 外界大气压 【详解】（1）改变内能的方法有两种：做功和热传递。①中燃料燃烧对锅炉中的水加热，是将燃料燃烧的热量传递给了水，即通过热传递增大了水的内能。 （2）物体从气态变为液态的过程叫做液化，液化时放出热量。 （3）在④和⑤中，汽缸内大量水蒸气液化成水，气缸内气压减小，而外界大气压不变，若不计活塞质量，则在外界大气压作用下，活塞将向下运动。 24. 热机发明后，一直在持续的改进和发展中。 材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧（图乙）。 材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在汽缸内燃烧）的四冲程循环理论：①汽缸向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入汽缸；②通过汽缸向内运动对进入汽缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从汽缸中排出。 材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。 阅读上面材料，回答下列问题： (1)传统蒸汽机的燃料在汽缸_______（选填“外”或“内”）部燃烧； (2)图丙所示是将_______能转化为______能； (3)根据材料知道热机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丁中表示的是_______冲程； (4)小锦同学阅读了某牌号汽车发动机说明书后，将内燃机的能量流向制成如图戊所示的图表，该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图己所示。请根据图戊给出的信息，该汽油机的效率为_____%；汽车按此效率以50 km/h的速度行驶1h， 耗油约为____kg（保留2位小数）。（汽油的热值为） 【答案】(1)外；(2)机械；内；(3)做功；(4) 30；7.25 【详解】（1）传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧，内燃机的燃料在气缸内燃烧。 （2）图丙是压缩注射器内空气的装置，压缩空气时对空气做功，将机械能转化为内能。 （3）图丁中，两气门关闭，火花塞点火，高温高压燃气推动活塞向下运动，故为做功冲程。 （4）燃料释放的总热量，损耗的能量有： ，，， 损耗的总能量 该汽油机的效率 车速v=50km/h时，汽车匀速运动，处于平衡状态，受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，则汽车匀速行驶时牵引力 行驶1h的路程 有用功 燃料完全燃烧放热 耗油质量 25. 某同学在科学晚会上分享了“自制简易热机模型”的制作过程（模型如图所示）： ①准备一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯等。 ②向易拉罐内部注入半罐水。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。 ③将易拉罐按图中方式放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 ④点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶转动起来。 请将该热机模型的说明书补充完整： （1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→_____→_____。 （2）常见的易拉罐容积为240mL、330mL、500mL等，该模型使用240mL规格的易拉罐，可以减少_____（选填“误差”或“加热时间”）。为保证小风扇转动，笔杆_____（选填“能”或“不能”）插入水中。 （3）进行了调整后，再次测试，发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是_____。 A．增加酒精灯的高度，用其内焰加热 B．更换一个更细的喷嘴 C．降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 （4）工作物质推动扇叶转动时发生的能量转化与图中汽油机的_____冲程发生的能量转化相同（填字母）； A． B． C． D． （5）该热机模型的工作效率一定小于1，原因是_____。（写出一条合理即可） 【答案】（1）内能；机械能；（2）加热时间；不能；（3）B；（4）C；（5）酒精灯燃烧过程中，有热量损失 【详解】（1）实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来；酒精燃烧将化学能转化为内能，蒸汽推动扇叶转动，将内能转化为机械能，因此汽轮机模型工作过程的能量转化为：化学能→内能→机械能。 （2）易拉罐容积大，水的质量大，加热时间会变长，所以该模型使用240mL规格的易拉罐，可以减少加热时间。 该模型利用酒精灯加热易拉罐内的水，汽化为水蒸气，水蒸气喷出推动扇叶转动，所以笔杆不能插入水中。 （3）A．增加酒精灯的高度，用其内焰加热，温度更低，故A不符合题意； B．更换一个更细的喷嘴可以增大蒸汽喷出速度，能增大蒸汽喷射力，故B符合题意； C．扇叶转动时本质是可看作杠杆，降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心，会使动力臂变小，需要更大推力来推动，会转得更慢，故C不符合题意。故选B。 （4）工作物质推动扇叶转动时发生的能量转化是将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，四冲程汽油机中做功冲程是高温高压的气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，图C中，进气门和排气门关闭，火花塞有火花，是做功冲程，所以ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 （5）该热机模型，酒精灯燃烧过程中，有热量损失，故该热机的工作效率不可能达到1，即工作效率一定小于1。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 ✏题型01 热机的工作原理与能量转化 1. 【答案】（1）机械能；（2）汽油机；（3）火箭 2. 【答案】D 3. 【答案】B 4. 【答案】D 5．【答案】C 6．【答案】C 7. 【答案】B 8. 【答案】D 9. 【答案】B ✏题型02 设计简易热机模型方案并进行合理分析、优化 10. 【答案】（1）酒精灯/蜡烛/燃气/煤气；（2）水沸腾后产生的水蒸气；（3）易拉罐（/铁罐）；（4）汽轮机/小风车/小叶轮 11. 【答案】(1)化学；热传递；机械；(2)做功；(3)周围空气；易拉罐 12. 【答案】（1）机械能；做功；（2）给易拉罐包裹隔热材料，减少热量散失 13. 【答案】（1）内能；机械能；液化；（2）扇叶不转动，说明没有足够的动力推动扇叶，可能的原因有： ①水的质量太少，产生的水蒸气量不足，无法提供足够的动力，即注入的水过少，产生的蒸汽量不足。 ②装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶，比如易拉罐开口处密封不好，蒸汽泄漏。 ③酒精灯提供的热量不足，水无法产生足够多的高温高压水蒸气，例如酒精灯火焰太小，水吸收的热量少，产生蒸汽的能量不够。 （3）提高简易汽轮机效率的措施（从结构角度 ）从“结构决定功能”的观念出发，可采取以下措施： ①增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。因为减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 ②优化蒸汽喷出通道（中性笔部分）：使蒸汽喷出时的流速更大、更集中，比如选择更细且光滑的笔管，减少蒸汽在通道内的能量损耗，让蒸汽能更有效地推动扇叶转动，提高能量转化效率。 ③改进扇叶结构：设计成更符合空气动力学的形状，比如类似飞机机翼的形状，或者增加扇叶的数量和面积（在合理范围内 ），使扇叶能更好地捕捉蒸汽的能量，将蒸汽的内能更充分地转化为机械能。 14. 【答案】 化学 内能 降低 给叶轮转轴部分加润滑油减小转动摩擦 15．【答案】(1) 内能；机械能；易拉罐可能因压强过大而爆炸；(2) 酒精；火花塞；(3)蒸汽机的废气带走了大量的能量 ✍拓展综合练 16. 【答案】B 17. 【答案】B 18. 【答案】B 19. 【答案】 减小 做功 换用更细的导管 ✍中考真题练 20．【答案】 做功 21．【答案】(1) 内；机械；做功；不变；(2) 热传递；遵循；(3)液化 22．【答案】(1)做功 (2)扩散 (3)扇叶 (4)B ✍新题追踪练 23．【答案】 热传递 放出 外界大气压 24. 【答案】(1)外；(2)机械；内；(3)做功；(4) 30；7.25 25. 【答案】（1）内能；机械能；（2）加热时间；不能；（3）B；（4）C；（5）酒精灯燃烧过程中，有热量损失 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $