14.4跨学科实践：制作简易热机模型（巩固练习）2025-2026学年人教版物理九年级全一册　

班级：九年级（ ）班 姓名： 14.4跨学科实践：制作简易热机模型（巩固练习）原卷版 一、单选题 1．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，水蒸气吹动小风扇转动（叶片横截面的设计原理如图所示，一面较平，另一面较弯曲），同时观察到扇叶周围出现“白气”。下列说法正确的是（   ） A．根据，酒精燃烧过程中质量逐渐减少，热值变大 B．热机工作过程中将内能全部转化为机械能 C．扇叶周围的“白气”是液态的 D．此时扇叶会逆时针转动 2．如图是蒸汽机工作的原理示意图，关于蒸汽机的工作过程中所涉及的物理知识，下列说法正确的是（   ） A．燃料燃烧产生的内能全部转化为蒸汽的内能 B．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增大 C．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，其能量的转化过程与汽油机的做功冲程一样 D．蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度 3．涡扇喷气式发动机是现代飞机“心脏”，其耐高温，发动机如图。压气机压缩空气，燃烧室喷油与高压空气混合燃烧产生高温高压燃气，推动涡轮机转动并从喷口喷出。说法不正确的是（　　） A．发动机内部耐高温的材料具有熔点高的特点 B．吸入发动机的空气被压缩机压缩后内能增大 C．发动机内，燃料和压缩空气混合后燃料的热值不变 D．高温高压的燃气经过涡轮机后燃气的内能增加，温度升高 4．如图所示是用塑料瓶自制的火箭模型，在塑料瓶的侧壁钻一个孔，把电火花发生器塞入其中，在瓶内喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒即刻飞出。下列分析正确的是（　　） A．酒精在锥形纸筒内未完全燃烧时热值变小 B．纸筒动能由高温高压气体的内能转化而来 C．纸筒飞出的过程相似于内燃机的排气冲程 D．纸筒飞出后瓶内气体内能增加且温度降低 二、简答题 5．英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。 三、综合题 6．跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 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。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能 ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 7．2025年4月11日0时47分，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，将通信技术试验卫星十七号顺利送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。 (1)发射火箭时，为了保护发射台的铁架不被火箭向下喷射的高温火焰所熔化，工作人员在台底建造了一个大水池（导流槽），当高温火焰喷到水中时，产生了迅速扩展的庞大的白色“气团”，这些白色“气团”是 （选填“水蒸气”或“小水珠”）；试验卫星十七号发射的时候，试验卫星十七号相对于火箭是 （选填“静止”或“运动”）的； (2)如果试验卫星十七号在太空发射很强的超声波，在地球上 （选填“能”或“不能”）收到信号； (3)火箭发射成功时，长征三号乙运载火箭的专家们流下了激动的泪水，对于他们来说，火箭发射时巨大的声响属于 （选填“噪声”或“乐音”）； (4)火箭发射时，燃料燃烧释放的能量转化为火箭的 能。从能量转化的角度分析，这与四冲程汽油机的 冲程能量转化情况相似。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 班级：九年级（ ）班 姓名： 14.4跨学科实践：制作简易热机模型（巩固练习）解析版 一、单选题 1．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，水蒸气吹动小风扇转动（叶片横截面的设计原理如图所示，一面较平，另一面较弯曲），同时观察到扇叶周围出现“白气”。下列说法正确的是（   ） A．根据，酒精燃烧过程中质量逐渐减少，热值变大 B．热机工作过程中将内能全部转化为机械能 C．扇叶周围的“白气”是液态的 D．此时扇叶会逆时针转动 【参考答案】C 【解析】A．热值是燃料的特性，与燃料的质量、燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，所以酒精燃烧过程中热值不变，故A错误； B．因为存在热损失，热机工作过程中不可能将内能全部转化为机械能，故B错误； C．扇叶周围的“白气”是易拉罐内喷出的水蒸气在空气中遇冷液化形成的小液滴，故C正确； D．扇叶上平下凸，上方空气流速小，压强大，下方流速大，压强小，在向下的压力差的作用下会顺时针转动，故D错误。 故选C。 2．如图是蒸汽机工作的原理示意图，关于蒸汽机的工作过程中所涉及的物理知识，下列说法正确的是（   ） A．燃料燃烧产生的内能全部转化为蒸汽的内能 B．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增大 C．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，其能量的转化过程与汽油机的做功冲程一样 D．蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度 【参考答案】C 【解析】A．燃料燃烧产生的内能仅仅只有一部分转化为蒸汽的内能，还有一部分热量散失了，还有一部分的内能转化为锅炉的内能，故A错误； B．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，内能转化为机械能，蒸汽的内能减小，故B错误； C．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，将内能转化机械能，其能量的转化过程与汽油机的做功冲程一样，做功冲程是膨胀的气体对外做功，将内能转化为机械能，故C正确； D．蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的热量，而不是温度，故D错误。 故选C。 3．涡扇喷气式发动机是现代飞机“心脏”，其耐高温，发动机如图。压气机压缩空气，燃烧室喷油与高压空气混合燃烧产生高温高压燃气，推动涡轮机转动并从喷口喷出。说法不正确的是（　　） A．发动机内部耐高温的材料具有熔点高的特点 B．吸入发动机的空气被压缩机压缩后内能增大 C．发动机内，燃料和压缩空气混合后燃料的热值不变 D．高温高压的燃气经过涡轮机后燃气的内能增加，温度升高 【参考答案】D 【解析】A．发动机内部耐高温的材料防止因高温熔化，因此应选用熔点高的材料，故A正确，不符合题意； B．吸入发动机的空气被压缩机压缩，压缩机对空气做功，使空气的内能增加，故B正确，不符合题意； C．热值是燃料的属性，与燃料的种类有关，与是否加入空气无关，因此燃料和压缩空气混合后燃料的热值不变，故C正确，不符合题意； D．高温高压的燃气经过涡轮机对外做功，内能会减小，温度降低，故D错误，符合题意。 故选D。 4．如图所示是用塑料瓶自制的火箭模型，在塑料瓶的侧壁钻一个孔，把电火花发生器塞入其中，在瓶内喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒即刻飞出。下列分析正确的是（　　） A．酒精在锥形纸筒内未完全燃烧时热值变小 B．纸筒动能由高温高压气体的内能转化而来 C．纸筒飞出的过程相似于内燃机的排气冲程 D．纸筒飞出后瓶内气体内能增加且温度降低 【参考答案】B 【解析】A．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，故A错误； BCD．燃气推动纸筒飞出去，气体对纸筒做功，纸筒飞出，瓶内气体内能减小，温度降低，气体的内能转化为纸筒的机械能，则纸筒的动能由高温高压气体的内能转化而来，而内燃机的做功冲程也将内能转化机械能，因此燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程，故B正确，CD错误。 故选B。 二、简答题 5．英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。 【参考答案】酒精灯加热将化学能转化为内能，热汽缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将汽缸中的工作物质推入冷汽缸并液化，活塞B又将物质推回热汽缸。如此反复。 【解析】气体对外做功，气体的内能转化为机械能，根据图示可知，酒精灯加热将化学能转化为内能，热汽缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将汽缸中的工作物质推入冷汽缸并液化，活塞B又将物质推回热汽缸。如此反复。 三、综合题 6．跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 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。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能 ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 【参考答案】(1)内能 机械能 (2)见解析 (3)见解析 【解析】（1）[1][2][3]酒精燃烧，是将酒精内部的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递转移给水和易拉罐，水吸热迅速的汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 （2）在测试过程中，发现扇叶不转动，可能水蒸气的内能太小，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，提高汽轮机效率。 7．2025年4月11日0时47分，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，将通信技术试验卫星十七号顺利送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。 (1)发射火箭时，为了保护发射台的铁架不被火箭向下喷射的高温火焰所熔化，工作人员在台底建造了一个大水池（导流槽），当高温火焰喷到水中时，产生了迅速扩展的庞大的白色“气团”，这些白色“气团”是 （选填“水蒸气”或“小水珠”）；试验卫星十七号发射的时候，试验卫星十七号相对于火箭是 （选填“静止”或“运动”）的； (2)如果试验卫星十七号在太空发射很强的超声波，在地球上 （选填“能”或“不能”）收到信号； (3)火箭发射成功时，长征三号乙运载火箭的专家们流下了激动的泪水，对于他们来说，火箭发射时巨大的声响属于 （选填“噪声”或“乐音”）； (4)火箭发射时，燃料燃烧释放的能量转化为火箭的 能。从能量转化的角度分析，这与四冲程汽油机的 冲程能量转化情况相似。 【参考答案】(1)小水珠 静止 (2)不能 (3)乐音 (4)机械 做功 【解析】（1）[1][2]当高温火焰喷到水中时，水迅速汽化成大量高温水蒸气，然后水蒸气在水面上方液化形式小水珠，产生了迅速扩展的庞大的白色“气团”；试验卫星十七号发射的时候，试验卫星十七号相对于火箭位置不变，是静止的。 （2）声音的传播需要介质，真空不能传声，所以如果试验卫星十七号在太空发射很强的超声波，在地球上不能收到信号。 （3）火箭发射时巨大的声响对于专家来说使他们激动、愉悦，属于乐音。 （4）[1][2]火箭发射时，燃料燃烧时化学能转化为内能，利用内能做功转化为火箭的机械能；四冲程汽油机的做功冲程也是把内能转化为机械能，所以这与四冲程汽油机的做功冲程能量转化情况相似。 学科网（北京）股份有限公司 $$