1. 在学校“科技节”活动中，小帆用塑料瓶自制了“水火箭”，如图所示。用打气筒向瓶内打气，瓶内压强足够大时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力。打气过程是以的方式改变瓶内气体内能，“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能。“水火箭”被弹射出时的能量转化情况与四冲程汽油机工作过程中的冲程相同。

解：
用打气筒向瓶内打气时，活塞对瓶内气体做功，是以做功的方式改变瓶内气体的内能；
“水火箭”飞出后，瓶内气体对外做功，温度降低，内能减小；
“水火箭”被弹射出时，内能转化为机械能，该能量转化情况与四冲程汽油机工作过程中的做功冲程相同。
答案依次为：做功；减小；做功。

【分析】
要解答本题，需掌握三个核心知识点：改变内能的两种方式、内能与做功的关系、四冲程汽油机的能量转化规律。首先，明确改变内能的方式有做功和热传递，打气时是对气体做功；其次，气体对外做功时内能会减小；最后，回忆汽油机各冲程的能量转化，做功冲程是内能转化为机械能，与水火箭的能量转化一致。
【解析】
1. 改变内能的方式：用打气筒向瓶内打气时，活塞压缩瓶内气体，对气体施加力并做功，因此是通过做功的方式改变瓶内气体的内能；
2. 瓶内气体的内能变化：“水火箭”飞出时，瓶内气体推动水和火箭向外运动，气体对外做功，根据做功与内能的关系，气体对外做功时内能减小，温度降低，因此内能减小；
3. 能量转化与汽油机冲程：“水火箭”被弹射出时，瓶内气体的内能转化为火箭的机械能；四冲程汽油机的做功冲程中，燃气爆炸产生的内能转化为活塞的机械能，二者能量转化情况相同，因此对应做功冲程。
【答案】
做功；减小；做功
【知识点】
内能的改变方式；内能与做功的关系；汽油机的冲程
【点评】
本题考查内能和热机的基础概念，属于概念类基础题，直接考查核心知识点的记忆与应用，难度较低，适合作为基础巩固类题目。
【难度系数】
0.7

2. 某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的模型研究热机原理。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汽喷出时，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：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，原因可能是，解决办法是。
（3）这种热机的效率（选填“能”或“不能”）达到100％，请你说明判断的理由：。

解：
（1）现象：高温水蒸气喷出推动叶轮转动
能量转化或转移：水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
（2）原因：酒精灯火焰太小，产生的蒸汽推力不足
解决办法：调大酒精灯火焰，对水充分加热
（3）不能；热机工作时不可避免存在能量损失，比如部分内能随蒸汽散失、装置自身吸收部分热量、克服摩擦消耗部分能量，用来做有用功的能量始终小于燃料完全燃烧释放的总能量，因此效率无法达到100%。

【分析】
本题通过模拟热机的实验装置，考查能量转化、热机故障分析及热机效率的相关知识。解题时：
（1）需梳理装置中的能量变化过程，找到除示例外的能量转化/转移过程，重点关注水蒸气推动叶轮转动的过程；
（2）叶轮不转动的核心原因是蒸汽推力不足，从影响蒸汽产生的因素（如加热是否充分）分析原因并对应解决办法；
（3）判断热机效率能否达到100%，需依据热机效率的定义及能量损失的必然性分析。
【解析】
（1）装置中，水吸热汽化为高温水蒸气，喷出时推动叶轮转动，此过程中水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，对应现象为“高温水蒸气喷出推动叶轮转动”，能量转化为“水蒸气的内能转化为叶轮的机械能”；
（2）叶轮不转动，说明蒸汽的推力不足以带动叶轮，常见原因是酒精灯火焰太小，产生的蒸汽量少、压强小，推力不足；解决办法是调大酒精灯火焰，对水充分加热，产生足够的高压蒸汽；
（3）热机效率是有用功的能量与燃料完全燃烧释放总能量的比值，热机工作时不可避免存在能量损失（如部分内能随蒸汽散失、装置吸收热量、克服摩擦消耗能量等），有用功的能量始终小于总能量，因此效率不能达到100%。
【答案】
（1）高温水蒸气喷出推动叶轮转动；水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
（2）酒精灯火焰太小，产生的蒸汽推力不足；调大酒精灯火焰，对水充分加热
（3）不能；热机工作时不可避免存在能量损失，比如部分内能随蒸汽散失、装置自身吸收部分热量、克服摩擦消耗部分能量，用来做有用功的能量始终小于燃料完全燃烧释放的总能量，因此效率无法达到100%
【知识点】
能量的转化；热机原理；热机效率
【点评】
本题结合实验模型考查热机相关知识，将抽象的物理概念具象化，既考查学生对能量转化、热机效率等基础知识的掌握，又要求学生能联系实际分析实验故障，注重知识的应用能力，符合项目化学习的考查要求。
【难度系数】
0.6