14.4 跨学科实践-制作简易热机模型（分层作业）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（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、热机原理与模型任务 二、简易热机模型的工作过程 三、模型展示、交流与改进 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、热机原理与模型任务 1．（25-26九年级上·全国·课后作业）如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为　　　　　能的机器，完成这一能量转化的是　　　　　冲程。 2．（25-26九年级上·全国·课后作业）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 3．（25-26九年级上·全国·课后作业）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　　　　　　。 4．（25-26九年级上·吉林四平双辽·期中）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。 5．（25-26九年级上·期末）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　　　　　　。 6．（25-26九年级上·全国·课后作业）下图为汽油机工作时各冲程的示意图，请按要求填空。 （1）图甲的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程。 （2）图乙的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程，将　　　　　　　能转化为　　　　　　　能。 （3）图丙的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程，将气体的　　　　　　　能转化为　　　　　　　能。 （4）图丁的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程。 （5）其中图　　　　　　　的冲程提供动力对外做功，图　　　　　　　的冲程靠曲轴的惯性完成。 二、简易热机模型的工作过程 7．（2025·江西抚州·中考真题）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。 8．（25-26九年级上·期末）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 9．（25-26九年级上·全国·课后作业）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。 10．（2025·山东滨州阳信县·二模）如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验的下列分析： 燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为　　　　　　　　　　　能，相当于内燃机的　　　　　　　　　　　冲程；纸筒飞出后瓶内气体温度将　　　　　　　　　　　（选填“升高”、“降低”）。 11．（25-26九年级上·陕西榆林·期末）如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的玻璃容器安装在“船体”上，用蜡烛对玻璃容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。蜡烛对玻璃容器底部加热导致容器内水温升高，这是通过　　　　　　　　的方式改变水的内能。当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，该过程将内能转化为　　　　　　　　能，该过程中能量的总量　　　　　　　　。 12．（2026·湖南娄底·二模）图是某科技小组自制的简易热机。点燃蜡烛，易拉罐中产生蒸汽喷出推动扇叶转动。下列说法正确的是（       ） A. 燃料燃烧放出热量越多，其热值越大 B. 易拉罐中的蒸汽主要通过做功的方式增大内能 C. 蜡烛燃烧时化学能直接转化为机械能 D. 蒸汽推动扇叶转动起来的过程中，蒸汽的部分内能转化为扇叶的机械能 13．（2026·天津北辰区第一次·模拟）跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A. 酒精燃烧时，内能转化为化学能 B. 管口喷出的“白气”是水蒸气 C. 蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 D. 蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 14．（2026·湖北十堰张湾区四校联考·二模）如图所示。在跨学科实践中，小南制作了一个简易的热机模型——“蒸汽船”。他在铜制容器中盛入一定量的水之后安装在“船体”上，用酒精灯对铜制容器底部加热，一段时间后容器内水温升高产生水蒸气，铜管向右喷出水蒸气，“蒸汽船”向左行驶，下列说法正确的是（        ） A. 水在沸腾时有热量的散失，所以不遵守能量守恒定律 B. “蒸汽船”用酒精作燃料，是因为它的含有热量多 C. “蒸汽船”属于内燃机，工作物质是水 D. “蒸汽船”在向左运动时将内能转化为机械能 三、模型展示、交流与改进 15．（25-26九年级上·山西运城盐湖区·月考）跨学科实践 制作简易热机模型 在日常生活中，我们经常利用内能转化为机械能的原理。同学们成立了制作简易热机模型的项目团队，按照“项目提出、项目分析、项目实施、展示交流”的学习流程，研究了制作一个简易热机模型的方法，收集材料并组装了如图所示的简易热机装置。 取一个空易拉罐，根据易拉罐的形状制作支架，向易拉罐内注入大约半罐水，将笔外壳的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封；将易拉罐放在支架上，笔外壳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外壳喷出，推动风扇转动。这样就完成了一个简易热机模型的制作。 （1）该简易热机模型工作时，充当能量传递和转化的核心介质是　　　　　　　　　（选填“扇叶”或“水蒸气”）。 （2）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，热机的原理是先将　　　　　　　　　能转化为内能，再将内能转化为　　　　　　　　　能。 16．（25-26九年级上·山西太原·月考）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，笔尖对准小风扇的扇叶。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：　　　　　　→　　　　　　→机械能。 （2）某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项　　　　　　。（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。请你帮助他们提出一个可行性措施：　　　　　　。 17．（25-26九年级上·广东佛山·月考）某创新实践小组的学生在校园科技节上展示了“自制汽轮机”的实践过程： ①制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动，如图甲所示； ②组装“汽轮机”：按照如图乙所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片； ③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动了起来； ④探究思考： （1）给烧瓶中的水加热的过程中，是通过　　　　　　的方式改变水的内能； （2）汽轮机工作时，水蒸气对叶轮做功，水蒸气的内能转化为塞子的　　　　　　，此过程与图中汽油机的　　　　　　（选填字母）冲程工作原理相同； A．       B．       C．        D． （3）在标准大气压下，烧瓶中装有300g、初温为20℃的水，将水加热至沸腾需要吸收热量　　　　　　J；酒精灯里的酒精在燃烧的过程中，　　　　　　转化为内能。若酒精完全燃烧放出的热量只有14%被烧杯中水吸收，则需要完全燃烧酒精　　　　　　g；【水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg】 （4）汽轮机的效率比较低，以下措施不能提高热机效率的是（　　） A. 使燃料更充分燃烧 B. 减少机械间的摩擦 C. 尽量选用功率更大的发动机 D. 将燃烧排出的废气再利用 18．（25-26九年级上·河南焦作沁阳）如图所示是小光制作的简易热机模型。 （1）制作过程中，需要将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处　　　　　　　　　　　　。 （2）点燃易拉罐下面的酒精灯，当蒸汽喷出时，扇叶转动起来，此过程相当于内燃机的　　　　　　　　　　　　冲程。 （3）为了提高热机的效率，我们可以在气缸、管道等部位使用　　　　　　　　　　　　材料，以减少　　　　　　　　　　　　。 19．（25-26九年级下·安徽安庆）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　　　　　　　。 20．（25-26九年级上·广东广州·期中）跨学科实践：小小汽轮机 某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向烧瓶内部注入适量的水，塞上带导气管的塞子。将导气管的另一端管口对准叶轮的叶片。点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，叶片就转动起来。 （1）该装置工作时，涉及多处能量转化或转移，请仿照示例写出一例。 【示例】现象：酒精灯加热水使水温升高。 能量转化或转移：通过热传递使内能发生了转移。 现象：　　　　　　　　　　　。 能量转化或转移：　　　　　　　　　　　。 （2）实验时若叶轮不转动，原因：　　　　　　　　　　　，解决办法：　　　　　　　　　　　。 （3）这种热机的效率能不能达到100%？请你说明判断的理由：　　　　　　　　　　　 21．（25-26九年级上·期末）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，并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　　　　　　　　　　　机械能； （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：　　　　　　　　　　　。 【B 能力提升题】 22．（25-26九年级上·云南曲靖·期中）热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机等。热机在生产生活中非常重要，为了更好地了解热机的工作原理，某小组制作一个热机模型。在测试模型的过程中，有同学提出如果换用乙醇蒸气来驱动风车，效果是否会优于水蒸气，于是用如图所示装置进行实验。在桌面上点燃酒精灯，然后分别加热一支悬挂着的装着水的试管，在试管口放一个风车，将水加热至沸腾，使水蒸气喷到风车叶片上；接下来的操作是应换用装有　　　　　　　　　　的试管，用　　　　　　　　　（选填“相同”或“不同”）的酒精灯加热至乙醇沸腾，使乙醇蒸气喷到风车叶片上。对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，若　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，则说明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。（注：本实验选用的乙醇浓度为15%，不易燃，不易爆炸） 23．（25-26九年级上·湖北武汉洪山区·期中）小山同学利用易拉罐自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。点燃易拉罐下酒精灯，给易拉罐中的水加热。喷嘴喷出的蒸汽成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　） A. 罐中水的温度升高以后，水的比热容变大 B. 罐中水的内能增大是通过热传递方式实现的 C. 此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 D. 为提高蒸汽机的效率，可增加一个燃料燃烧密封装置 24．（25-26九年级上·辽宁大连中山区·期末）（多选）某兴趣小组按照图示方法制作了一个简易热机模型：向易拉罐内注入半罐水，将去掉笔芯的水性笔管插入罐中，并将易拉罐与水性笔连接处密封，笔尖对准小风扇的扇叶。点燃罐下的酒精灯加热，一段时间后，水性笔管一端有蒸汽喷出，扇叶转动。下列说法正确的是（       ） A. 酒精燃烧过程中化学能直接转化为机械能 B. 该热机模型利用了内能转化为机械能 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 25．（25-26九年级上·山东枣庄）跨学科实践：制作简易汽轮机模型 【项目提出】 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，制作简易汽轮机模型。 【项目实施】 （1）设计并制作：设计方案如图所示。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，用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 （2）测试实验：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→　　　　　　→　　　　　　。 ②此汽轮机模型属于　　　　　　（填“内”或“外”）燃机。 （3）实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，扇叶才开始转动，这是因为　　　　　　　　　　　　； ②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 【项目拓展】 （4）同学交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太阳能蒸汽机”。你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是：　　　　　　　　。（写出一条即可） 【C 拓展培优题】 26．（24-25九年级上·江苏苏州·期末）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易拉罐底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。以下说法正确的是（　　） A. 酒精燃烧越充分，其热值越大 B. 纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 C. 纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D. 纸杯飞出过程中的能量转化，与内燃机的压缩冲程相同 27．（2025·山东烟台蓬莱区·二模）如图是某同学制作的“酒精冲天炮”，使用时首先将少量酒精喷入塑料瓶，接着用热水淋湿瓶子，迅速将瓶子安装在装有电子打火器的发射器前端，随后按动开关引燃酒精蒸气，发现瓶子向下喷气的同时腾空而起。瓶内酒精燃烧，瓶子冲出过程的能量转化与汽油机的　　　　　　　　　　　冲程相同；瓶子向下喷气升空过程利用了物体间力的作用是　　　　　　　　　　　的；由于空气的作用，瓶子在下降过程中的机械能是　　　　　　　　　　　（选填增大，减小或不变） 28．（25-26九年级上·期末）如图小明用饮料瓶自制了火箭模型，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. 纸筒飞出后瓶内气体的内能增大，温度升高 B. 若瓶内酒精完全燃烧，热机效率将达100% C. 酒精不完全燃烧时热值变小 D. 燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 29．（25-26九年级上·广东深圳龙岗区·期末）【跨学科实践·制作简易热机模型】某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向易拉罐内部注入适量的水，塞上带导气管的塞子。将导气管的另一端管口对准叶轮的叶片。点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，叶片就转动起来。 （1）充当能量传递和转化的工作物质是　　　　　　　　　　； （2）将　　　　　　　　　　　转化为机械能通过小风车装置实现。 （3）某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项　　　　　　　　　　。 / 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（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、热机原理与模型任务 二、简易热机模型的工作过程 三、模型展示、交流与改进 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、热机原理与模型任务 1．（25-26九年级上·全国·课后作业）如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为　　　　　能的机器，完成这一能量转化的是　　　　　冲程。 【答案】① 机械    ② 做功 【详解】[1]热机是利用内能来做功的机器，其工作原理是通过燃料燃烧产生内能，再将内能转化为推动机械运转的机械能。所以从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为机械能的机器。 [2]内燃机工作过程包括吸气、压缩、做功和排气等冲程，其中只有做功冲程是燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。而吸气冲程和排气冲程无能量转化，压缩冲程是将机械能转化为内能。 2．（25-26九年级上·全国·课后作业）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。 3．（25-26九年级上·全国·课后作业）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。 4．（25-26九年级上·吉林四平双辽·期中）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)小问详解： 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)小问详解： 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)小问详解： 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)小问详解： 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。 5．（25-26九年级上·期末）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】① 减小    ② 做功    ③ 换用更细的导管 【详解】[1][2]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。 [3]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。 6．（25-26九年级上·全国·课后作业）下图为汽油机工作时各冲程的示意图，请按要求填空。 （1）图甲的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程。 （2）图乙的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程，将　　　　　　　能转化为　　　　　　　能。 （3）图丙的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程，将气体的　　　　　　　能转化为　　　　　　　能。 （4）图丁的进气阀　　　　　　　，排气阀　　　　　　　，活塞向　　　　　　　运动，是　　　　　　　冲程。 （5）其中图　　　　　　　的冲程提供动力对外做功，图　　　　　　　的冲程靠曲轴的惯性完成。 【答案】（1）① 打开    ② 关闭    ③ 下    ④ 吸气     （2）① 关闭    ② 关闭    ③ 上    ④ 压缩    ⑤ 机械    ⑥ 内     （3）① 关闭    ② 关闭    ③ 下    ④ 做功    ⑤ 内    ⑥ 机械     （4）① 关闭    ② 打开    ③ 上    ④ 排气     （5）① 丙    ② 甲、乙、丁      【详解】(1)小问详解： [1][2][3][4]图甲中，进气阀打开，排气阀关闭，活塞向下运动，为吸气冲程。 (2)小问详解： [1][2][3][4][5][6]图乙中，进气阀和排气阀均关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，此冲程消耗机械能，得到内能，是将机械能转化为内能。 (3)小问详解： [1][2][3][4][5][6]图丙中，进气阀和排气阀均关闭，活塞向下运动且火花塞点燃，为做功冲程，此冲程消耗内能，得到机械能，是将内能转化为机械能。 (4)小问详解： [1][2][3][4][5][6]图丁中，进气阀关闭，排气阀打开，活塞向上运动，为排气冲程。 (5)小问详解： [1][2]做功冲程，将内能转化为机械能，即图丙的冲程提供动力对外做功，除了做功冲程以外其余三个冲程都是靠曲轴的惯性完成的，即图甲乙丁的冲程靠曲轴的惯性完成。 二、简易热机模型的工作过程 7．（2025·江西抚州·中考真题）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】① 做功    ② 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。 8．（25-26九年级上·期末）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。 9．（25-26九年级上·全国·课后作业）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】① 内    ② 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。 10．（2025·山东滨州阳信县·二模）如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验的下列分析： 燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为　　　　　　　　　　　能，相当于内燃机的　　　　　　　　　　　冲程；纸筒飞出后瓶内气体温度将　　　　　　　　　　　（选填“升高”、“降低”）。 【答案】① 机械    ② 做功    ③ 降低 【详解】[1][2]燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，消耗燃气的内能，纸筒得到机械能，所以是将内能转化为机械能，由于内燃机的做功冲程将内能转化为机械能，所以纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程。 [3]纸筒飞出后，瓶内气体内能减少，所以温度将会降低。 11．（25-26九年级上·陕西榆林·期末）如图是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的玻璃容器安装在“船体”上，用蜡烛对玻璃容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。蜡烛对玻璃容器底部加热导致容器内水温升高，这是通过　　　　　　　　的方式改变水的内能。当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，该过程将内能转化为　　　　　　　　能，该过程中能量的总量　　　　　　　　。 【答案】① 热传递    ② 机械    ③ 保持不变 【详解】[1]蜡烛燃烧放出热量被水吸收，水温升高，增大了水的内能，这是通过热传递的方式改变水内能。 [2]当铜管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，此时气体内能减小，“船体”机械能增大，这个过程将内能转化为机械能。 [3]根据能量守恒定律可知，该过程中能量的总量保持不变。 12．（2026·湖南娄底·二模）图是某科技小组自制的简易热机。点燃蜡烛，易拉罐中产生蒸汽喷出推动扇叶转动。下列说法正确的是（       ） A. 燃料燃烧放出热量越多，其热值越大 B. 易拉罐中的蒸汽主要通过做功的方式增大内能 C. 蜡烛燃烧时化学能直接转化为机械能 D. 蒸汽推动扇叶转动起来的过程中，蒸汽的部分内能转化为扇叶的机械能 【答案】D 【详解】A．热值是燃料本身的固有属性，只和燃料的种类有关，与燃料燃烧放出热量的多少无关，故A错误； B．蜡烛燃烧加热易拉罐内的水产生蒸汽，蒸汽是通过热传递的方式增大内能，故B错误； C．蜡烛燃烧时，是将化学能转化为内能，不是直接转化为机械能，故C错误。 D．蒸汽喷出推动扇叶转动时，蒸汽对外做功，部分内能转化为扇叶的机械能，故D正确。 故选D。 13．（2026·天津北辰区第一次·模拟）跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A. 酒精燃烧时，内能转化为化学能 B. 管口喷出的“白气”是水蒸气 C. 蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 D. 蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 【答案】C 【详解】A．酒精燃烧时，将酒精储存的化学能转化为内能，故A错误； B．水蒸气是肉眼不可见的气体，管口喷出的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故B错误； C．蒸汽喷出时推动风车转动，将蒸汽的内能转化为风车的机械能，故C正确；  D．能量转化过程中不可避免存在能量损耗，如内能散失、克服摩擦消耗能量等，蒸汽的内能不可以全部转化为风车的机械能，故D错误。 故选 C。 14．（2026·湖北十堰张湾区四校联考·二模）如图所示。在跨学科实践中，小南制作了一个简易的热机模型——“蒸汽船”。他在铜制容器中盛入一定量的水之后安装在“船体”上，用酒精灯对铜制容器底部加热，一段时间后容器内水温升高产生水蒸气，铜管向右喷出水蒸气，“蒸汽船”向左行驶，下列说法正确的是（        ） A. 水在沸腾时有热量的散失，所以不遵守能量守恒定律 B. “蒸汽船”用酒精作燃料，是因为它的含有热量多 C. “蒸汽船”属于内燃机，工作物质是水 D. “蒸汽船”在向左运动时将内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化过程都遵守能量守恒，水沸腾时散失的热量并没有消失，只是转移到其他地方，仍然遵守能量守恒定律，故A错误； B．选择酒精作燃料是因为酒精的热值大，热量是过程量，不能说燃料“含有热量”，故B错误； C．内燃机是燃料在机器汽缸内部燃烧，这个蒸汽船是酒精在外部加热产生水蒸气，不属于内燃机，且工作物质是水蒸气不是水，故C错误； D．铜管向右喷出水蒸气时，“蒸汽船”向左行驶，这是因为蒸汽的内能转化为“蒸汽船”的机械能，使“蒸汽船”获得了向左的动力而运动，故D正确。 故选D。 三、模型展示、交流与改进 15．（25-26九年级上·山西运城盐湖区·月考）跨学科实践 制作简易热机模型 在日常生活中，我们经常利用内能转化为机械能的原理。同学们成立了制作简易热机模型的项目团队，按照“项目提出、项目分析、项目实施、展示交流”的学习流程，研究了制作一个简易热机模型的方法，收集材料并组装了如图所示的简易热机装置。 取一个空易拉罐，根据易拉罐的形状制作支架，向易拉罐内注入大约半罐水，将笔外壳的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封；将易拉罐放在支架上，笔外壳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外壳喷出，推动风扇转动。这样就完成了一个简易热机模型的制作。 （1）该简易热机模型工作时，充当能量传递和转化的核心介质是　　　　　　　　　（选填“扇叶”或“水蒸气”）。 （2）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，热机的原理是先将　　　　　　　　　能转化为内能，再将内能转化为　　　　　　　　　能。 【答案】（1）水蒸气     （2）① 化学    ② 机械      【详解】(1)小问详解： 该简易热机模型工作时，充当能量传递和转化的核心介质是水蒸气，给罐内的水加热，水汽化为高温的水蒸气，罐内的水蒸气通过笔外壳喷出，推动风扇转动，将内能转化为机械能。 (2)小问详解： [1][2]热机的工作原理是：燃料燃烧，发生化学变化，产生大量的热，先将化学能转化为内能，高温气体在做功冲程中对外做功，将内能转化为机械能。 16．（25-26九年级上·山西太原·月考）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，笔尖对准小风扇的扇叶。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：　　　　　　→　　　　　　→机械能。 （2）某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项　　　　　　。（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。请你帮助他们提出一个可行性措施：　　　　　　。 【答案】（1）① 化学能    ② 内能     （2）不要持续加热易拉罐     （3）增加易拉罐的保温性能      【详解】(1)小问详解： [1][2]汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 (2)小问详解： 由于需要将易拉罐密封，持续加热会导致罐内压力过大而发生爆炸，因此拟写注意事项为：不要持续加热易拉罐，避免罐内压力过大导致爆炸危险，加热时注意观察并保持安全距离。 (3)小问详解： 要提高简易汽轮机效率，可以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。减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 17．（25-26九年级上·广东佛山·月考）某创新实践小组的学生在校园科技节上展示了“自制汽轮机”的实践过程： ①制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动，如图甲所示； ②组装“汽轮机”：按照如图乙所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片； ③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动了起来； ④探究思考： （1）给烧瓶中的水加热的过程中，是通过　　　　　　的方式改变水的内能； （2）汽轮机工作时，水蒸气对叶轮做功，水蒸气的内能转化为塞子的　　　　　　，此过程与图中汽油机的　　　　　　（选填字母）冲程工作原理相同； A．       B．       C．        D． （3）在标准大气压下，烧瓶中装有300g、初温为20℃的水，将水加热至沸腾需要吸收热量　　　　　　J；酒精灯里的酒精在燃烧的过程中，　　　　　　转化为内能。若酒精完全燃烧放出的热量只有14%被烧杯中水吸收，则需要完全燃烧酒精　　　　　　g；【水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg】 （4）汽轮机的效率比较低，以下措施不能提高热机效率的是（　　） A. 使燃料更充分燃烧 B. 减少机械间的摩擦 C. 尽量选用功率更大的发动机 D. 将燃烧排出的废气再利用 【答案】（1）热传递     （2）① 机械能    ② C     （3）① 1.008×105    ② 化学能    ③ 24     （4）C      【详解】(1)小问详解： 改变内能的方式有两种，分别是做功和热传递，用酒精灯给烧瓶中的水加热，是通过热传递改变水的内能。 (2)小问详解： [1][2]汽轮机工作时，水蒸气推动塞子冲出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。而汽油机工作时压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，A图中进气门打开，是吸气冲程，D图中排气门打开，是排气冲程，C图中两气门关闭，活塞下行，火花塞点火，所以是汽油机的做功冲程，B图中两气门关闭，活塞上行，所以是汽油机的压缩冲程，所以汽轮机工作时，水蒸气对活塞做功，与图中汽油机的做功冲程工作原理相同，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 (3)小问详解： [1]将300g初温为20℃的水，加热到100℃需要吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×300×10-3kg×(100℃-20℃)=1.008×105J [2]酒精燃烧过程中，消耗化学能，内能增大，将化学能转化为内能。 [3]酒精完全燃烧放出的热量只有14%被烧杯中水吸收，则酒精完全燃烧放出的热量 完全燃烧酒精的质量 (4)小问详解： 热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，使燃料更充分燃烧、将燃烧排出的废气再利用、减少机械间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率。而热机效率与功率无关，所以尽量选用功率更大的发动机不能提高热机效率，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 18．（25-26九年级上·河南焦作沁阳）如图所示是小光制作的简易热机模型。 （1）制作过程中，需要将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处　　　　　　　　　　　　。 （2）点燃易拉罐下面的酒精灯，当蒸汽喷出时，扇叶转动起来，此过程相当于内燃机的　　　　　　　　　　　　冲程。 （3）为了提高热机的效率，我们可以在气缸、管道等部位使用　　　　　　　　　　　　材料，以减少　　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）密封     （2）做功     （3）① 隔热    ② 热量散失      【详解】(1)小问详解： 该模型需要让罐内水产生的水蒸气集中从笔尖喷出，推动扇叶，因此必须将罐的开口处密封，防止蒸汽漏气，才能保证蒸汽从笔尖喷出。 (2)小问详解： 该过程中水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，内燃机的做功冲程正是将内能转化为机械能，因此对应做功冲程。 (3)小问详解： 热机能量损失的主要原因之一是机件散热带走大量内能，在气缸、管道部位使用隔热材料，可以减少热量散失，从而提高热机效率。 19．（25-26九年级下·安徽安庆）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）① 机械能    ② 做功     （2）给易拉罐包裹隔热材料，减少热量散失      【详解】(1)小问详解： [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。 [2]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)小问详解： 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。 20．（25-26九年级上·广东广州·期中）跨学科实践：小小汽轮机 某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向烧瓶内部注入适量的水，塞上带导气管的塞子。将导气管的另一端管口对准叶轮的叶片。点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，叶片就转动起来。 （1）该装置工作时，涉及多处能量转化或转移，请仿照示例写出一例。 【示例】现象：酒精灯加热水使水温升高。 能量转化或转移：通过热传递使内能发生了转移。 现象：　　　　　　　　　　　。 能量转化或转移：　　　　　　　　　　　。 （2）实验时若叶轮不转动，原因：　　　　　　　　　　　，解决办法：　　　　　　　　　　　。 （3）这种热机的效率能不能达到100%？请你说明判断的理由：　　　　　　　　　　　 【答案】（1）① 蒸汽推动叶轮转动    ② 蒸汽的内能转化为叶轮的机械能     （2）① 蒸汽产生的动力不足    ② 增大酒精灯火焰，产生更多蒸汽     （3）见详解      【详解】(1)小问详解： [1][2]蒸汽从管口喷出具有内能，推动叶轮使其转动起来，叶轮获得了机械能，这是内能向机械能的转化过程。 现象：蒸汽推动叶轮转动。 能量转化或转移：蒸汽的内能转化为叶轮的机械能。 (2)小问详解： [1][2]如果叶轮不转动，可能是蒸汽产生的动力不足，增大酒精灯火焰可以使水更快地沸腾产生更多蒸汽，从而增大蒸汽的动力；可能是装置漏气，蒸汽的压力减小，导致无法推动叶轮转动，检查装置气密性，使烧瓶、塞子和导气管的密封良好。 (3)小问详解： 在热机工作过程中，燃料燃烧放出的能量，一部分用来做有用功推动叶轮转动，但是还有一部分能量会散失到周围环境中（如向外界散热、克服机械间的摩擦等），所以热机效率不能达到100%。 21．（25-26九年级上·期末）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，并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　　　　　　　　　　　机械能； （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     （2）笔尖喷出的蒸汽太少     （3）在易拉罐上半部分覆盖保温层      【详解】(1)小问详解： 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。 (2)小问详解： 在测试过程中，发现扇叶不转动，可能水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少。 (3)小问详解： 在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率。 【B 能力提升题】 22．（25-26九年级上·云南曲靖·期中）热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机等。热机在生产生活中非常重要，为了更好地了解热机的工作原理，某小组制作一个热机模型。在测试模型的过程中，有同学提出如果换用乙醇蒸气来驱动风车，效果是否会优于水蒸气，于是用如图所示装置进行实验。在桌面上点燃酒精灯，然后分别加热一支悬挂着的装着水的试管，在试管口放一个风车，将水加热至沸腾，使水蒸气喷到风车叶片上；接下来的操作是应换用装有　　　　　　　　　　的试管，用　　　　　　　　　（选填“相同”或“不同”）的酒精灯加热至乙醇沸腾，使乙醇蒸气喷到风车叶片上。对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，若　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，则说明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。（注：本实验选用的乙醇浓度为15%，不易燃，不易爆炸） 【答案】① 乙醇    ② 相同    ③ 乙醇蒸汽推动风车叶片转动的转速比水蒸气推动的慢 【详解】[1][2][3]根据控制变量法，应控制其他因素相同，只改变试管内液体的种类，用相同的酒精灯加热，对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，即可比较两种蒸气驱动风车的效果。故接下来的操作是：应换用装有乙醇的试管，用相同的酒精灯加热至乙醇沸腾，如果乙醇蒸气推动风车叶片转动的速度比水蒸气推动时慢，表明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。 23．（25-26九年级上·湖北武汉洪山区·期中）小山同学利用易拉罐自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。点燃易拉罐下酒精灯，给易拉罐中的水加热。喷嘴喷出的蒸汽成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　） A. 罐中水的温度升高以后，水的比热容变大 B. 罐中水的内能增大是通过热传递方式实现的 C. 此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 D. 为提高蒸汽机的效率，可增加一个燃料燃烧密封装置 【答案】A 【详解】A．不同的物质，比热容一般不同，其大小与温度无关，因此罐中水的温度升高以后，水的比热容不变，故A错误，符合题意； B．因为酒精灯火焰的温度高于罐中水的温度，所以罐中水从火焰中吸收热量，内能增大，这是通过热传递方式实现的，故B正确，不符合题意； C．热机工作时做功冲程中将内能转化为机械能，此实验中，喷嘴喷出的蒸汽成功地让风车转了起来，蒸汽的内能转化为风车的机械能，所以此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程，故C正确，不符合题意； D．增加一个燃料燃烧密封装置，可以减少热量的散失，将更多的内能转化为机械能，提高蒸汽机的效率，故D正确，不符合题意。 故选A。 24．（25-26九年级上·辽宁大连中山区·期末）（多选）某兴趣小组按照图示方法制作了一个简易热机模型：向易拉罐内注入半罐水，将去掉笔芯的水性笔管插入罐中，并将易拉罐与水性笔连接处密封，笔尖对准小风扇的扇叶。点燃罐下的酒精灯加热，一段时间后，水性笔管一端有蒸汽喷出，扇叶转动。下列说法正确的是（       ） A. 酒精燃烧过程中化学能直接转化为机械能 B. 该热机模型利用了内能转化为机械能 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】BCD 【详解】A．酒精燃烧过程中，是酒精的化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气的内能做功，推动扇叶转动，水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，并非酒精燃烧过程中化学能直接转化为机械能，故A错误； B．该热机模型中，水蒸气从笔管喷出推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，利用了内能转化为机械能，故B正确； C．增加易拉罐的保温性能，可以减少热量散失，使水能够吸收更多的热量，从而有更多的水蒸气的内能转化为机械能，能提高该热机模型的效率，故C正确； D．如果注入的水过少，产生的蒸汽量不足，提供的动力不够，就可能导致扇叶不转动，故D正确。 故选BCD。 25．（25-26九年级上·山东枣庄）跨学科实践：制作简易汽轮机模型 【项目提出】 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，制作简易汽轮机模型。 【项目实施】 （1）设计并制作：设计方案如图所示。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，用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 （2）测试实验：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→　　　　　　→　　　　　　。 ②此汽轮机模型属于　　　　　　（填“内”或“外”）燃机。 （3）实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，扇叶才开始转动，这是因为　　　　　　　　　　　　； ②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 【项目拓展】 （4）同学交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太阳能蒸汽机”。你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是：　　　　　　　　。（写出一条即可） 【答案】① 内能    ② 机械能    ③ 外    ④ 加热时间不足，无法产生足够的水蒸气    ⑤ B    ⑥ 环保无污染 【详解】（2）[1][2]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。 [3]内燃机是燃料在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功；此汽轮机模型酒精在空气中燃烧，蒸汽推动外面的扇叶转动，这两个过程都不在易拉罐内，因此此汽轮机模型属于外燃机。 （3）[4]加热很长时间后，扇叶才开始转动，这与水蒸气的量有关，加热时间不足，无法产生足够的水蒸气，不能使扇叶开始转动。 [5]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）[6]太阳能是可再生的清洁能源，故太阳能蒸汽机的优势是环保无污染。 【C 拓展培优题】 26．（24-25九年级上·江苏苏州·期末）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易拉罐底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。以下说法正确的是（　　） A. 酒精燃烧越充分，其热值越大 B. 纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 C. 纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D. 纸杯飞出过程中的能量转化，与内燃机的压缩冲程相同 【答案】C 【详解】A．燃料的热值是燃料的一种特性，热值的大小与燃料的种类有关，与质量和燃烧情况等无关，因此酒精是否充分燃烧，其热值不变，故A错误； BC．纸杯飞出去时，易拉罐内的酒精燃烧产生的气体对纸杯做功，气体的内能减小，故B错误，C正确； D．纸杯飞出过程中，内能转化为机械能，内燃机的压缩冲程中将机械能转化为内能，两者能量转化不同，故D错误。 故选C。 27．（2025·山东烟台蓬莱区·二模）如图是某同学制作的“酒精冲天炮”，使用时首先将少量酒精喷入塑料瓶，接着用热水淋湿瓶子，迅速将瓶子安装在装有电子打火器的发射器前端，随后按动开关引燃酒精蒸气，发现瓶子向下喷气的同时腾空而起。瓶内酒精燃烧，瓶子冲出过程的能量转化与汽油机的　　　　　　　　　　　冲程相同；瓶子向下喷气升空过程利用了物体间力的作用是　　　　　　　　　　　的；由于空气的作用，瓶子在下降过程中的机械能是　　　　　　　　　　　（选填增大，减小或不变） 【答案】① 做功    ② 相互    ③ 减小 【详解】瓶内酒精燃烧产生高温高压燃气推动瓶子做功，将内能转化为机械能，这与汽油机的做功冲程能量转化过程相同。 瓶子向下喷出气体时对气体施加向下的力，同时气体对瓶子施加向上的反作用力使其腾空而起，说明物体间力的作用是相互的。 瓶子在下降过程中受到空气阻力的作用，需要克服摩擦做功，使得部分机械能转化为内能，导致总机械能减小。 28．（25-26九年级上·期末）如图小明用饮料瓶自制了火箭模型，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. 纸筒飞出后瓶内气体的内能增大，温度升高 B. 若瓶内酒精完全燃烧，热机效率将达100% C. 酒精不完全燃烧时热值变小 D. 燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 【答案】D 【详解】A．瓶内气体推动纸筒飞出的过程，对纸筒做功，瓶内气体的一部分内能转化为纸筒的机械能，其内能减少，故A错误； B．瓶内的酒精燃烧的部分热量会散失在空气中，所以热机效率不可能达到100%，故B错误； C．热值只与燃料种类有关，与燃料质量无关，瓶内剩余酒精的热值不变，故C错误； D．燃气推动纸筒飞出的过程中，燃气对纸筒做功，将燃气的内能转化为机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能，所以此过程类似于内燃机的做功冲程，故D正确。 故选D。 29．（25-26九年级上·广东深圳龙岗区·期末）【跨学科实践·制作简易热机模型】某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向易拉罐内部注入适量的水，塞上带导气管的塞子。将导气管的另一端管口对准叶轮的叶片。点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，叶片就转动起来。 （1）充当能量传递和转化的工作物质是　　　　　　　　　　； （2）将　　　　　　　　　　　转化为机械能通过小风车装置实现。 （3）某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项　　　　　　　　　　。 【答案】（1）水蒸气     （2）内能     （3）加热过程中不要用手触摸易拉罐，以免烫伤      【详解】(1)小问详解： 汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。充当能量传递和转化的工作物质是水蒸气。 (2)小问详解： 汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 (3)小问详解： 实验过程中使用了酒精灯，且易拉罐中装有热水和蒸汽，存在烫伤或火灾等风险。因此可提出的注意事项如实验时要远离易燃物，防止酒精灯点燃易燃物引发火灾，或加热过程中不要用手触摸易拉罐，以免烫伤等。 / 学科网（北京）股份有限公司 $