1.在“制作简易热机模型”实践活动的展示交流环节,小迪展示的是蒸汽机模型,她选择烧瓶、酒精灯、带导管的橡皮塞和小风扇,组装了如图甲所示的模型。

(1)小迪讲解:图甲中,用酒精灯加热烧瓶内的水,水蒸气从导管中喷出,推动小风扇转动,将能转化为能,实现了利用来做功的目的。
(2)小迪提出问题:内能需要依靠燃料燃烧获得,为了提高内能的利用效率,图乙相比图甲有什么改进之处?(写出一条即可)。

吸气 压缩 做功 排气
乙

(1)内 机械 内能
(2)燃料在气缸内部燃烧,能量损失少,效率相对较高

【分析】
首先分析第(1)问：酒精灯加热烧瓶内的水，使水的内能增加，产生的水蒸气从导管喷出，推动小风扇转动，此过程消耗水蒸气的内能，转化为小风扇的机械能，属于利用内能做功的过程。第(2)问：图甲是外燃式蒸汽机，燃料在外部燃烧，热量易散失；图乙是内燃机，燃料在气缸内部燃烧，可减少热量损失，据此分析改进之处。
【解析】
(1) 水蒸气被加热后具有内能，喷出时推动小风扇转动，将水蒸气的内能转化为小风扇的机械能，实现了利用内能做功的目的。
(2) 图甲为外燃机，燃料在气缸外燃烧，热量散失多；图乙为内燃机，燃料在气缸内部燃烧，减少了热量的散失，提高了内能的利用效率。
【答案】
(1)内 机械 内能
(2)燃料在气缸内部燃烧，能量损失少，效率相对较高
【知识点】
内能的利用、热机、热机效率
【点评】
本题结合实践活动考查热机的能量转化及效率相关知识，紧密联系实际，注重基础概念的理解与应用，难度适中。
【难度系数】
0.6

2.小恩同学设计并制作了如下的汽轮机模型，并开展了相关的探究活动。
(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。
(2)组装“汽轮机”:组装器材,注意调整叶轮的位置,使导管的管口正对着叶片,如图所示。

(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。
(4)探究思考
①汽轮机的工作原理是。
②请从内能的利用效率方面作出评价:。

①燃料燃烧时化学能转化为内能,内能再转化为机械能
②内能损失多,汽轮机效率低

【分析】要解答本题，需结合实验过程分析能量转化和内能利用的特点：首先，加热烧瓶中的水时，燃料的化学能转化为内能，使水沸腾产生高温水蒸气；水蒸气喷出冲击叶轮，推动叶轮转动，将内能转化为机械能，这就是汽轮机的工作原理。对于内能利用效率，简易装置中，燃料燃烧释放的内能大部分会散失到环境中或被装置吸收，只有少量内能转化为机械能，因此效率低。
【解析】① 燃料燃烧时，消耗化学能，转化为内能，使烧瓶内的水升温、沸腾产生高温高压的水蒸气；水蒸气喷出后对叶轮做功，将自身的内能转化为叶轮的机械能，因此汽轮机的工作原理是：燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。② 该简易汽轮机中，燃料燃烧释放的内能，一部分散失到空气中，一部分被烧瓶、导管等装置吸收，只有极少部分内能用来推动叶轮转化为机械能，所以内能损失多，汽轮机的内能利用效率低。
【答案】①燃料燃烧时化学能转化为内能，内能再转化为机械能；②内能损失多，汽轮机效率低
【知识点】能量转化、内能利用、热机效率
【点评】本题通过简易汽轮机模型，考查能量转化和内能利用效率的相关知识，结合实验现象分析原理，注重基础知识点的应用，难度适中。
【难度系数】0.6

3.小东学习了热机后，想制作一个压缩空气动力小车。
(1)小东将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来了，如图所示。这说明力可以改变物体的。细心的小东还发现喷完气的气球嘴内壁湿漉漉的，原因是。
(2)为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接起来，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，示意图如图所示。该发动机对外做功的是（选填“进气”或“排气”）冲程。若该发动机的转速为1200 r/min，则1 s内发动机对外做功次。
(3)和传统汽油机相比，压缩空气动力汽车的优点是。

(1)运动状态 球内气体对外做功,导致内能减小、温度降低,水蒸气遇冷液化形成小水滴
(2)进气 20
(3)无污染

【分析】
本题分三个小问题逐一分析：
(1) 首先，力的作用效果包括改变物体形状和运动状态，小车从静止变为运动，运动状态发生改变；气球喷气时内部气体对外做功，内能减少、温度降低，气球内水蒸气遇冷液化成小水滴，导致内壁湿润。
(2) 该发动机的工作循环中，进气冲程是压缩空气进入气缸推动活塞做功，排气冲程仅排出气体不做功；转速1200r/min换算为20r/s，结合工作循环特点，每转对应一次做功，因此1s内做功20次。
(3) 压缩空气动力汽车依靠压缩空气做功，无需燃烧化石燃料，不会产生有害尾气，这是其相比传统汽油机的核心优点。
【解析】
(1) 当气球向右喷气时，小车向左运动，说明力可以改变物体的运动状态；气球内气体喷出时对外做功，内能减小，温度降低，气球中的水蒸气遇冷液化成小水滴，附着在气球嘴内壁，导致内壁湿漉漉。
(2) 该发动机的进气冲程中，压缩空气进入气缸，推动活塞对外做功；排气冲程仅排出气体，不对外做功。转速1200r/min=20r/s，结合工作循环规律，每转对应一次做功，因此1s内发动机对外做功20次。
(3) 传统汽油机依靠燃烧汽油工作，会排放尾气污染环境；压缩空气动力汽车不消耗化石燃料，无尾气排放，对环境无污染，这是其主要优点。
【答案】
(1) 运动状态；球内气体对外做功，导致内能减小、温度降低，水蒸气遇冷液化形成小水滴
(2) 进气；20
(3) 无污染
【知识点】
力的作用效果、液化现象、热机工作原理
【点评】
本题紧密联系生活实际，将物理知识应用于动力小车和动力汽车的设计中，考查基础知识点，注重理论与实践结合，难度适中。
【难度系数】
0.7