第4节 跨学科实践:制作简易热机模型 · 练习题（共20题）

在学校科技周展示中，物理兴趣小组的同学用塑料瓶自制了一个火箭模型，在瓶子的侧壁安装一个电火花发生器，按下按钮会产生电火花，从瓶口喷入酒精后，盖上锥形纸筒，按下按钮，纸筒立即向上飞出。下列说法正确的是（　　）

如图所示，一个纸风车放在点燃的酒精灯火焰上方，风车会转动起来。在这个过程中，酒精的________能通过燃烧转化为燃气的 _______能，最终转化为风车的 __________能。

张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图－1－13所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮。 （1）在此过程中，酒精燃烧后的燃气的_______能转化为盒盖的机械能； （2）在这一实验过程中，你应当注意观察的是________； A． 揿动电火花发生器 B． 盒内的酒精 C． 盒盖跳起的现象 D． 盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 （3）汽油机的工作过程的_________冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。

如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　）

如图是小明在校园科技节中展示的小制作，塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚挥发充满整个塑料瓶后，启动电子打火机，活塞瞬间向前飞出，同时闻到了乙醚的气味。“闻到气味”属于_________现象；活塞从瓶口飞出时能量转化与热机__________冲程相同。

能量是物理学研究的永恒主题。从牛顿提出蒸汽机模型，到瓦特将之变成现实，再到后来的内燃机，热机的发展历程倾注了无数科学家的不懈努力。 (1)如图（a）中，水蒸气使叶轮转动，实现了__________________的转化，该过程相当于图（b）中四冲程内燃机的__________冲程； (2)内能需要依靠燃烧燃料获得，为了提高对内能的利用效率，请说出一项图（b）相比图（a）的改进之处：__________________________ 。

模型运动锦标赛中制作的一种燃油模型车，动力装置是一个微型内燃机。为了提高内燃机的工作效率，下列做法可行的是（　　）

如图所示是科技小组制作的实验装置，燃料燃烧将试管中的水加热后，水蒸气从橡皮塞小孔冲出推动风车转动，下列说法正确的是（　　）

如图是小明用塑料瓶制作的水火箭。小明先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列说法正确的是（　　）

小明学习完热机后，利用厨房里的蒸蛋器自制了一个简易“蒸汽机”，如图所示。在使用过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出蒸汽，小明将自制的风车放在蒸蛋器上方，成功地让风车转了起来。下列说法错误的是（　　）

2024年4月24日是第九个“中国航天日”，物理社团的同学们制作了水火箭，如图是水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合题中信息，以下说法错误的是（　　）

如图是小明制作的简易“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）当管向右喷蒸汽时“船体”向左运动，这个过程的能量转化是： _________能转化为_________能．这与热机的___________冲程相同。

如图是小明设计的简易实验装置，用手握住烧瓶的外壁，会看到液柱向左移动。这是因为空气受热膨胀对液柱做功，此能量转化过程与热机的_______冲程原理相同。

利用易拉罐做以下儿个小实验 （1）如图1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，可以看到油柱___________，这是利用气体的________制作简易温度计； （2）如图2，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，可以看到罐底出现“白霜”这是空气中的水蒸气发生了_________现象； （3）如图3，将易拉罐底部开一圆孔倒出饮料，放入滴有酒精的小块脱脂棉花，轻轻晃动易拉罐，把电火花发生器紧紧塞进孔中，按动按钮，观察到罐子飞出去了，这个过程与汽油机的_______冲程能量转化方式一致。

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，如图甲所示。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处湿漉漉的，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，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。该发动机对外做功的是 ________________（进气/排气）冲程。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功___________次； （3）和传统汽油机相比，压缩空气动力车的优点是 __________。

在跨学科实践课上，某小组在老师的指导下开展了“设计火箭发射系统”的项目式学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容： 【项目分解】（1）制作简易火箭  （2）优化火箭发射系统 【项目实施】 （1）制作简易火箭 通过课堂学习，同学们知道火箭属于___________机。于是同学们以酒精为燃料制作简易火箭。如图甲，饮料瓶剪掉底，用纸壳做支架就制成箭体。用喷壶向瓶内喷适量酒精后迅速将火箭立在桌面上，用如图乙所示的打火器在火箭底部引燃酒精蒸汽，燃气就将瓶体顶飞出去了。简易火箭发射过程的能量转化流程图如图丙，请你补充完整：①_________，②____________。 （2）优化火箭发射系统 同学们在实践过程中考虑到直接用打火器点火距离火箭太近不安全，于是设计了如图丁的电路，将火箭扣在电热丝上，闭合开关一段时间后，电热丝的温度升高，从而引燃箭体内酒精蒸气，完成火箭的发射。 【项目拓展】 （3）经查阅资料，2023年7月12日，我国自主研制的朱雀二号遥二运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功。这是全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭。火箭专用的燃料被称为推进剂，推进剂在火箭发动机中加速燃烧为火箭飞行提供能量。液态甲烷可以作为低温推进剂，因为甲烷的比热容较__________________ ，是良好的冷却剂。另外液态甲烷的温度与液态氧的温度很接近，这就节省了如液氧液氢方案给燃料剂箱和氧化剂箱做隔热的成本。

小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化，则下列说法正确的是（　　）

如图所示是小明用可乐瓶制作的水火箭。在瓶中装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气。打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中，此过程的能量转化情况与热机的__________冲程相同，瓶内气体通过_________的方式改变内能。

如图是景颇族祖先创造的点火器模型，用牛角做套筒、木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，可点燃艾绒。点火器的原理是利用_________的方式，使空气内能___________（选填“增大”或“减小”）。这个过程从能量转化角度看，和热机工作过程中的__________冲程相似。

如图甲所示为小乐制作的简易“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”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___________改变水的内能； （2）铜管向右喷蒸汽，“蒸汽船”向左行驶，这个过程的能量转化与如图乙所示的汽油机的_________（选填字母）冲程相同。