1.某同学设计了如图14.4-1甲、乙所示的热机模拟实验。
(1)如图甲所示,酒精燃烧时将能转化为能,再通过的方式使水的内能增加,部分水汽化为水蒸气;水蒸气推动风车转动,将水蒸气的能转化为风车的能。
(2)如图乙所示,蜡烛上方的热空气通过的方式将能转化为风车的能,推动风车转动。
(3)蒸汽机和汽油机都属于热机,其中图可以模拟蒸汽机的工作原理,而图则可以模拟汽油机的工作原理。(均选填“甲”或“乙”)


图14.4-1
图14.4-2

1.(1)化学 内 热传递 内 机械
(2)做功 内 机械
(3)甲 乙

【分析】
本题围绕热机模拟实验，考查能量转化、内能改变方式及热机工作原理的模拟。解题时，需明确：①燃料燃烧是化学能转化为内能，改变内能的方式有热传递和做功；②水蒸气推动物体是内能转机械能，热空气推动风车也是内能转机械能，前者对应蒸汽机，后者对应汽油机的工作原理。
【解析】
(1) 酒精燃烧属于化学变化，将化学能转化为内能；加热水时，热量从火焰传递到水，通过热传递的方式使水的内能增加；水蒸气推动风车转动，消耗水蒸气的内能，获得风车的机械能，故内能转化为机械能。
(2) 蜡烛上方的热空气推动风车转动，是热空气对风车做功，将内能转化为风车的机械能，该过程通过做功实现能量转化。
(3) 蒸汽机是利用水蒸气的内能做功，对应甲图的实验；汽油机是利用燃料燃烧产生的燃气内能做功，对应乙图的实验。
【答案】
(1)化学；内；热传递；内；机械
(2)做功；内；机械
(3)甲；乙
【知识点】
能量转化；内能的改变；热机原理
【点评】
本题通过模拟实验直观呈现热机的工作过程，考查基础知识点，贴近教材内容，帮助学生理解热机的能量转化和工作原理，难度适中。
【难度系数】
0.6

2.图14.4-2所示为汽油机模型，其厚壁有机玻璃圆筒内底部装有两根与静电起电机相连接的放电针。将适量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，点燃汽油，放电针相当于汽油机的。汽油燃烧后产生高温高压的气体，冲
开软木塞，这个过程可模拟四冲程汽油机工作时的冲程，将气体的能转化为软木塞的能。

2.放电针相当于汽油机的火花塞。汽油燃烧后产生高温高压的气体，冲开软木塞，这个过程可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程，将气体的内能转化为软木塞的机械能。

【分析】
本题围绕汽油机模型考查相关知识点，解题思路如下：1. 回忆汽油机的结构：汽油机依靠火花塞点火，题目中放电针放电点燃汽油，作用与火花塞一致，据此确定第一个空；2. 结合四冲程汽油机的工作特点：做功冲程是燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，本题中高温高压气体冲开软木塞，与做功冲程的过程和能量转化匹配，据此确定后续空。
【解析】
汽油机的点火部件是火花塞，本题中放电针放电点燃汽油，功能与火花塞相同，故放电针相当于汽油机的火花塞；四冲程汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，本题中汽油燃烧产生的高温高压气体冲开软木塞，模拟的是做功冲程，此过程中气体的内能转化为软木塞的机械能。
【答案】
火花塞；做功；内；机械
【知识点】
汽油机的结构；汽油机的冲程；能量的转化
【点评】
本题通过实验模型将汽油机的抽象知识具象化，考查基础知识点，帮助理解做功冲程的原理，难度适中，适合巩固相关概念。
【难度系数】
0.6

3. 提升题 同学们设计了如图14.4-3所示的简易汽轮机模型。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。

图14.4-3
(1)简易汽轮机模型工作过程的能量转化:化学能→能→能。
(2)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

。
(3)同学们对如何提高简易汽轮机模型的效率进行了激烈的讨论。请你依照“结构决定功能”的观念,从结构的角度思考,帮助他们提出一种可行性措施。

3.(1)内 机械
(2)水蒸气的内能太小,笔尖喷出的蒸汽太少
(3)在易拉罐上半部分覆盖保温层,可以减少热量的损失,提高简易汽轮机模型的效率。

【分析】
要解决这道题，需结合能量转化、内能利用的知识分析：
1. 第(1)问：梳理简易汽轮机的工作过程，明确各环节的能量变化，确定能量转化顺序。
2. 第(2)问：扇叶不转动说明喷出的蒸汽无法提供足够机械能，需从蒸汽的量、内能来源等角度分析可能的故障原因。
3. 第(3)问：依据“结构决定功能”，从减少能量损失的结构角度，思考提升效率的可行性措施。
【解析】
(1) 酒精灯燃烧时，消耗化学能，释放热量使罐内水的内能增加，水吸热汽化为水蒸气；水蒸气喷出时推动扇叶转动，将内能转化为扇叶的机械能，因此能量转化为：化学能→内能→机械能。
(2) 扇叶不转动，说明喷出的蒸汽没有足够的能量推动扇叶，可能的原因是：水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少（如罐内水太少、酒精灯火焰过小、加热时间不足，或装置密封不好导致蒸汽泄漏等）。
(3) 从结构角度提升效率，需减少热量损失，可在易拉罐上半部分覆盖保温层，减少加热过程中热量的散失，使更多的内能用于产生水蒸气，从而提高简易汽轮机模型的效率。
【答案】
(1) 内；机械
(2) 水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少（合理即可）
(3) 在易拉罐上半部分覆盖保温层，减少热量的损失，提高简易汽轮机模型的效率
【知识点】
能量转化、内能利用、热机效率
【点评】
本题以简易汽轮机模型为载体，考查能量转化、故障分析及效率提升，将物理知识与实际小制作结合，注重知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.5