第4節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易熱機(jī)模型第十四章內(nèi)能的利用01基礎(chǔ)過(guò)關(guān)02能力進(jìn)階目錄

1.

如圖所示為科技小組制作的熱機(jī)模型，燃料燃燒將試管中的水加熱

后，水蒸氣從橡皮塞小孔沖出推動(dòng)風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是

（

D

）A.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為風(fēng)車(chē)的機(jī)械能B.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量完全傳給了水和水蒸氣C.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，水蒸氣的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成風(fēng)車(chē)的機(jī)械能D.這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本展示了蒸汽機(jī)的工作原理，蒸汽機(jī)屬于熱機(jī)的一種D

第1題1232.

（2024·揭陽(yáng)段考）張斌是班里的小發(fā)明家，剛剛學(xué)了熱機(jī)的他，

制作了如圖所示的模型，他在透明塑料盒的底部鉆一個(gè)孔，把電火花發(fā)

生器的放電針緊緊地塞進(jìn)孔中，打開(kāi)塑料盒蓋，向盒內(nèi)滴入數(shù)滴酒精，

再將盒蓋蓋緊，然后按動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕……

第2題（1）在此過(guò)程中，酒精燃燒后的燃?xì)獾?/p>

?能轉(zhuǎn)化為盒蓋的機(jī)

械能。內(nèi)123（2）在這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，你應(yīng)當(dāng)注意觀察的是

?。A.電火花發(fā)生器B.盒內(nèi)的酒精C.盒蓋跳起的現(xiàn)象D.盒蓋跳起的瞬間盒內(nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象D

第2題（3）汽油機(jī)的工作過(guò)程的

?沖程與這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化

是一致的。做功123

3.小明同學(xué)在學(xué)習(xí)了熱機(jī)的有關(guān)知識(shí)后，自己找來(lái)一些器材制作了一

個(gè)雞蛋紙船，如圖所示。其中紙船用硬蠟紙折成，雞蛋用注射器開(kāi)孔吸

出蛋清蛋黃，蛋殼里注一半的水，塑料管的一端斜插入雞蛋里的水面

上，另一端斜向下，整個(gè)雞蛋用兩根彎鐵絲（未畫(huà)出）放在船上使之固

定，雞蛋下放著裝有棉花和酒精的小鐵瓶蓋，用塑料片粘一個(gè)船舵，凡

是開(kāi)口處都用膠水和塑料紙粘好，做好雞蛋紙船后，將小船放進(jìn)裝有水的塑料臉盆中，使塑料管口浸入船尾水面下，然后用火柴點(diǎn)燃酒精，小船尾部噴射水蒸氣使小船破浪前進(jìn)。第3題123（1）為紙船提供動(dòng)力的熱機(jī)模型由哪幾部分構(gòu)成？其熱源和工作物質(zhì)

分別是什么？解：（1）蛋殼、塑料管、水、瓶蓋酒精燈酒精水蒸氣第3題123（2）蛋殼在被加熱過(guò)程中會(huì)被燒壞破裂嗎？為什么？解：（2）蛋殼在加熱過(guò)程中不會(huì)被燒壞破裂。因?yàn)樗序v時(shí)溫度保持在沸點(diǎn)，不再升高，水的沸點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下是100℃，蛋殼在這樣的溫度下不會(huì)被燒壞第3題123（3）是什么力推動(dòng)紙船前進(jìn)？它的施力物體是誰(shuí)？解：（3）因?yàn)橐徊糠指邏核魵馐艿诫u蛋內(nèi)其他水蒸氣壓力而向后噴出，噴出的水蒸氣同時(shí)對(duì)內(nèi)部的水蒸氣有一個(gè)反作用力，這個(gè)力就是推動(dòng)小船航行的力，它的施力物體是噴出的水蒸氣第3題123（4）在這個(gè)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化過(guò)程如何？解：（4）首先是酒精燃燒時(shí)，把它的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為火焰的內(nèi)能，火焰的內(nèi)能通過(guò)熱傳遞轉(zhuǎn)移給水，從而形成高溫高壓的水蒸氣，水蒸氣噴射后，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為船的機(jī)械能第3題123熱量、熱值與熱效率的計(jì)算類(lèi)型一

熱平衡方程1.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，一質(zhì)量為2kg的金屬塊，被加熱到500℃后，立即

投入質(zhì)量為1kg，溫度為20℃的冷水中，不計(jì)熱量損失，最終水的溫度

升高到80℃。求：[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]（1）水吸收的熱量。

123456（2）金屬塊的比熱容。

1234562.有一個(gè)質(zhì)量為10kg，溫度為60℃的鐵球，投入到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸

水中加熱較長(zhǎng)時(shí)間。然后將鐵球取出，放入裝有質(zhì)量是4.6kg，初溫是

48℃的水的容器中，直到它們達(dá)到熱平衡，忽略熱量損失。已知：c水＝

4.2×103J/（kg·℃），c鐵＝0.46×103J/（kg·℃），則：（1）鐵球在沸水中吸收的熱量是多少？解：（1）鐵球在沸水中吸收的熱量Q鐵吸＝c鐵m鐵（t－t0）＝0.46×103J/（kg·℃）×10kg×（100℃－60℃）＝1.84×105J123456（2）鐵球和容器中的水熱平衡時(shí)的溫度是多少？解：（2）將鐵球取出，放入裝有質(zhì)量為4.6kg，初溫是48℃的水的容

器中，直到它們達(dá)到熱平衡，忽略熱量損失，則水吸收的熱量等于鐵球

放出的熱量，即Q吸＝Q放，設(shè)熱平衡時(shí)的溫度為t'，所以c水m水（t'－t0'）＝c鐵m鐵（t－t'），即4.2×103J/（kg·℃）×4.6kg×（t'－48℃）＝0.46×103J/（kg·℃）×10kg×（100℃－t'），解得t'＝58℃123456類(lèi)型二

熱效率3.頁(yè)巖氣是一種清潔新能源，對(duì)加快節(jié)能減排和大氣污染防治具有重

要意義。頁(yè)巖氣的熱值約為3.0×107J/m3。（1）完全燃燒2.1m3的頁(yè)巖氣，放出多少熱量？解：（1）

2.1m3的頁(yè)巖氣完全燃燒后放出的熱量Q放＝Vq＝2.1m3×3.0×107J/m3＝6.3×107J123456（2）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，完全燃燒2.1m3的頁(yè)巖氣，假設(shè)熱量被水完全

吸收，能使質(zhì)量為200kg、初溫為20℃水溫度升高多少攝氏度？[c水＝

4.2×103J/（kg·℃）]

1234564.小明學(xué)習(xí)了燃料的熱值后，很想知道家中使用的天然氣的熱值的大

小。但在教材的燃料熱值表中沒(méi)有查閱到。于是，他在家里將裝有2kg

水的水壺放到天然氣灶上去燒，水從20℃加熱至80℃的過(guò)程中，觀察到

天然氣表的數(shù)字變化了0.035m3。他通過(guò)上網(wǎng)查閱得知天然氣灶的效率

約為36％，已知水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg·℃）。求：（1）在這個(gè)過(guò)程中水吸收的熱量。解：（1）在這個(gè)過(guò)程中水吸收的熱量Q吸＝c水m水（t－t0）＝

4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（80℃－20℃）＝5.04×105J123456（2）天然氣的熱值。

123456類(lèi)型三

熱機(jī)效率5.小明家新買(mǎi)了一輛以汽油為燃料的小汽車(chē)。細(xì)心的小明發(fā)現(xiàn)行駛的

速度不同時(shí)，耗油量不同。當(dāng)小汽車(chē)以90km/h的速度勻速行駛時(shí)最省

油，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為25kW，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為30％。若小汽車(chē)以最

省油的速度行駛270km，求在此過(guò)程中：第5題123456（1）汽車(chē)受到的阻力。

第5題123456（2）汽車(chē)牽引力做的功。解：（2）汽車(chē)牽引力做的功W＝Fs＝1000N×2.7×105m＝2.7×108J第5題（3）消耗汽油的質(zhì)量（汽油的熱值q汽取4.5×107J/kg）。

1234566.如表是某品牌小轎車(chē)的一些技術(shù)參數(shù)。其中排氣量是指發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸

的工作容積，一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量越大，功率越大?？杖急仁?/p>

指氣缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比。汽油的熱值為4.6×107J/kg。當(dāng)該發(fā)動(dòng)

機(jī)以最大功率工作時(shí)，氣缸內(nèi)汽油和空氣的混合密度為1.5kg/m3，1min

內(nèi)高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功2500次。求發(fā)動(dòng)機(jī)以最大功率工作時(shí)：排氣量1.8L