1.【项目提出】
九年级即将举行跨学科实践，牛顿学习小组计划在课堂上展示热机模型。

【项目分析】
为保证热机模型能够顺利工作，应完成以下任务：了解热机获得动力的原理；选择合适的器材制作简易热机；优化热机结构，提高热机效率。
【项目实施】
(1)了解热机原理
①如图甲所示，热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。
(2)制作简易热机
实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯。
实验步骤：
①在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内。
②在易拉罐内加入少量的水。
③用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上，且保证留着喷气的中性笔位于罐子靠（填“上”或“下”）部分。
④将风扇平放在支架上，中性笔的尖端正对风扇扇叶，点燃酒精灯加热易拉罐（图乙），观察到水沸腾后有“白气”喷出，风扇转动，同时扇叶温度升高，内能（填“增大”或“减小”）。注意防止烫伤。
(3)优化热机结构
①同学们在测试过程中，发现加热一段时间后，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。以下两种解决方案中你认为可行的是。
A.更换一个更细的喷嘴
B.降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心

1.(1)内能;机械能;外
(2)上;增大
(3)加热时间不足,无法产生足够的水蒸气;A

【分析】
要解决这道跨学科实践题，需结合热机相关知识逐步分析：明确热机的能量转化规律，区分内燃机与外燃机的差异；制作热机时，需考虑水蒸气的特性确定喷嘴位置，结合内能与温度的关系判断内能变化；优化结构时，分析蒸汽量和喷射力不足的原因及解决方法。
【解析】
(1)①热机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能对外做功转化为机械能，因此能量转化为化学能→内能→机械能；②该模型中，酒精在罐外燃烧加热内部的水，属于外燃机（内燃机是燃料在气缸内燃烧，外燃机为外部加热）。
(2)③罐内水加热产生的水蒸气密度小会上升，因此中性笔的喷气部分应位于罐子靠上部分，利于蒸汽喷出；④扇叶温度升高，分子热运动加剧，内能增大。
(3)①加热后延迟转动，是因为需要先将罐内水加热至沸腾，产生足够多的水蒸气才能推动扇叶，即加热时间不足，无法产生足够的水蒸气；②蒸汽喷射力不足时，更换更细的喷嘴，相同量的蒸汽通过更细喷嘴时流速更快、冲击力更大，能增大喷射力，故选A。
【答案】
(1)内能；机械能；外
(2)上；增大
(3)加热时间不足，无法产生足够的水蒸气；A
【知识点】
能量转化、热机分类、内能变化
【点评】
本题结合简易热机模型的制作，考查热机核心知识，注重理论与实践结合，引导学生运用物理知识解决实际问题，培养跨学科实践能力。
【难度系数】
0.5

2. 新装置 如图所示的是某同学自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（）

A.飞出的纸杯相对于地面是静止的
B.酒精燃烧时，酒精的热值会变小
C.纸杯飞出与热机做功冲程的能量转化相同
D.通过改进热机模型的结构，其效率可达100%
（第2题）

2.C

【分析】
本题结合简易热机模型，考查多个基础物理概念，需逐一分析每个选项对应的物理原理：判断物体运动状态看相对位置变化；热值是燃料的固有属性，与质量无关；热机做功冲程的能量转化是内能转机械能；热机效率无法达到100%，因存在能量损失。通过分析各选项的正误，确定正确答案。
【解析】
A选项：飞出的纸杯相对于地面，位置不断发生变化，因此纸杯是运动的，A错误；
B选项：热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关，酒精燃烧时，酒精的热值不会改变，B错误；
C选项：纸杯飞出过程中，内能转化为机械能，与热机做功冲程的能量转化（内能转化为机械能）相同，C正确；
D选项：热机工作时，总会有能量散失（如废气带走热量、克服摩擦消耗能量等），因此热机的效率不可能达到100%，D错误。
【答案】
C
【知识点】
运动的相对性、热值、热机的效率
【点评】
本题以自制简易热机模型为载体，考查运动学、热学的基础知识点，需准确掌握各概念的核心内涵，逐一分析选项即可得出结论，题目难度适中，侧重基础概念的应用。
【难度系数】
0.6

3.如图所示的是小金制作的简易“蒸汽船”模型，将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上，用蜡烛对铜制容器底部加热，一段时间后铜管会向右喷蒸汽，“蒸汽船”就向左行驶。
(1)蜡烛对铜制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。
(2)铜管向右喷蒸汽，“船体”向左行驶，这个过程的能量转化与汽油机的冲程相同。

3.(1)热传递
(2)做功

【分析】
第(1)问，改变物体内能的方式有做功和热传递，判断依据是是否发生能量的转移或转化。蜡烛加热铜制容器时，热量从蜡烛传递到容器再到水，属于能量的转移，因此水温升高是通过热传递改变内能；第(2)问，蒸汽向右喷时，蒸汽的内能转化为船体的机械能，使船体运动，汽油机的做功冲程是内能转化为机械能，二者能量转化一致，对应做功冲程。
【解析】
(1) 改变内能的两种方式为做功和热传递。蜡烛燃烧释放的热量通过铜制容器传递给容器内的水，该过程仅发生能量的转移，无其他形式能量的转化，因此是通过热传递的方式改变水的内能。
(2) 铜管喷蒸汽时，蒸汽对外做功，将自身的内能转化为船体的机械能，使船体向左行驶；汽油机的做功冲程中，燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，因此该过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同。
【答案】
(1)热传递；(2)做功
【知识点】
内能的改变；汽油机冲程；能量转化
【点评】
本题结合简易蒸汽船模型考查基础物理知识，将抽象的内能改变、热机冲程知识点融入生活实例，便于理解，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5