14.4跨学科实践：制作简易热机模型提升练习 2025-2026学年人教版物理九年级全册

14.4跨学科实践：制作简易热机模型 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．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（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 2．下列不属于热机应用的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．燃油摩托车 3．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法不正确的是（　　） A．柴油机的顶部有喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B．柴油机吸入气缸的是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物 C．在做功冲程中，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．柴油机比较笨重，它的功率比汽油机的大 4．下列关于火箭的说法正确的是（　　） A．火箭使用的是喷气发动机，其与内燃机的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、曲轴等那样的传动结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动 5．下列所述的工具在工作过程中使用热机的是（   ） A．滑板 B．柴油车 C．脚踏船 D．皮筏艇 6．如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 7．以下关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．热机排出的尾气没有内能 B．为了实现碳中和，我们应该将热机的效率提高到100% C．热机只能使用汽油和柴油作为燃料 D．提高热机的效率有利于节能减排保护环境 8．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙所示的过程，与四冲程汽油机的一个冲程相似，这个冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 9．下列关于汽油机和柴油机的说法正确的是（   ） A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的压缩程度比柴油机大 10．如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 二、填空题 11．如图所示，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离。活塞飞出的过程相当于热机的 冲程，该过程中乙醚燃烧产生的内能转化为活塞的 能。 12．下图为汽油机工作时各冲程的示意图，请按要求填空。 (1)图甲的进气阀 ，排气阀 ，活塞向 运动，是 冲程。 (2)图乙的进气阀 ，排气阀 ，活塞向 运动，是 冲程，将 能转化为 能。 (3)图丙的进气阀 ，排气阀 ，活塞向 运动，是 冲程，将气体的 能转化为 能。 (4)图丁的进气阀 ，排气阀 ，活塞向 运动，是 冲程。 (5)其中图 的冲程提供动力对外做功，图 的冲程靠曲轴的惯性完成。 13．如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验的下列分析： 燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为 能，相当于内燃机的 冲程；纸筒飞出后瓶内气体温度将 （选填“升高”、“降低”）。 14．如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为 能的机器，完成这一能量转化的是 冲程。 15．如图所示，在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出。此过程中，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的 能转变为橡胶塞的机械能。此实验与内燃机 冲程能量转化原理相同。 三、综合题 16．新疆出产的长绒棉是世界上最好的棉花之一，收成时，棉农广泛使用采棉机进行机械化采摘。 (1)如图所示是某款小型采棉机的动力装置，这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)内燃机散热常用水作为冷却剂，是利用了水的 的特性。 (3)这台单缸四冲程内燃机的转速为1200r/min，则该内燃机每秒完成 个冲程，对外做功 次。 《14.4跨学科实践：制作简易热机模型》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C C B B D B B D 1．B 【详解】A．蜡烛燃烧放出的热量被水吸收，使水的内能增大，这是通过热传递的方式改变水的内能，故A错误； BD．当铜管向右喷蒸汽时，“船体”向左运动，这个过程的能量转化是内能转化为机械能。这与热机做功冲程的能量转化相同，故B正确，D错误； C．水在沸腾时，一部分水吸收热量变为水蒸气，剩余的水内能减小，但水和水蒸气总的能量不变，符合能量守恒定律，故C错误。 故选B。 2．C 【详解】喷气式飞机、柴油拖拉机、燃油摩托车都是利用内能来做功的机械，都属于热机；纯电动汽车是利用电能做功的，不属于热机，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．C 【详解】A．柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的顶部有喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A正确，不符合题意； B．在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故B正确，不符合题意； C．在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误，符合题意； D．柴油机的飞轮质量更大，所以比汽油机笨重；柴油机的压缩比比汽油机的高，在做功冲程中气体压缩程度更大，能提供更大的动力，所以柴油机比汽油机的功率更大，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．C 【详解】AB．喷气式发动机与内燃式发动机的工作原理不同，它的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，这种气体从尾部以极高的速度喷出，同时产生很大的反作用力推动火箭向前运动，由于它不需要活塞、螺旋桨等那样的转动装置，从而就少了能量的损失，大大提高了火箭的飞行速度，故AB错误； C．火箭是热机的一种，工作时先将燃料的化学能转化为内能，再通过做功的方式将内能转化为火箭的机械能，故C正确； D．火箭升空时向地面喷出了高温高压的燃气，由于物体间力的作用是相互的，高温高压的燃气对火箭施加了一个向上的反作用力，使火箭升空，故D错误。 故选C。 5．B 【详解】热机是将内能转化为机械能的机器，其工作过程依赖燃料燃烧产生的内能做功，将内能转化为机械能。滑板通过人力推动或重力下滑运动，不涉及燃料燃烧或内能转化，未使用热机。柴油车以柴油为燃料，通过燃烧柴油产生内能，驱动活塞运动并转化为机械能，属于热机的应用。脚踏船依靠人力踩踏驱动桨叶划水，能量来源为人体肌肉的化学能转化为机械能，未使用热机。皮筏艇一般通过桨划水前进，依赖人力或水流动力，不涉及燃料燃烧或内能转化，未使用热机。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．B 【详解】A．柴油机在吸气冲程吸进的是空气，汽油机在吸气冲程吸进的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程是将内能转化为机械能，使机器获得动力；而吸气、压缩、排气冲程靠曲轴的惯性来完成，故除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成，故B正确； C．柴油机顶部是喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向气缸内喷入雾状柴油，遇到高温高压的空气而燃烧；汽油机顶部是火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使汽油和空气的混合物剧烈燃烧。二者结构和点火方式不同，柴油机顶部的喷油嘴不能替换成火花塞，故C错误； D．汽油机气缸内的燃料是通过火花塞产生电火花点燃的，属于点燃式；而柴油机气缸内的燃料是在压缩冲程末，由喷油嘴喷入雾状柴油，遇到高温高压空气自行燃烧的，属于压燃式，故D错误。 故选B。 7．D 【详解】A．一切物体都具有内能，热机排出的尾气有内能，故A错误； B．热机中燃料燃烧释放的能量不可能都来做有用功，因此热机的效率不可能达到100%，故B错误； C．内燃机分为汽油机和柴油机两类，它们分别用汽油和柴油做燃料。内燃机只是热机的一种，除了内燃机还有蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等它们不都是用汽油和柴油做燃料的，故C错误； D．热机的效率越高，在做同样功的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染，达到节能减排的目的，故D正确。 故选D。 8．B 【详解】扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，将机械能转化为内能，这一过程与四冲程汽油机的压缩冲程相似。 故选B。 9．B 【详解】A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故A错误； B．柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都是热机，因为燃料都是在气缸内燃烧，又都叫做内燃机，故B正确； CD．柴油机的飞轮大、压缩比大，柴油燃烧产生燃气的气压大，其效率较高，但是柴油机比汽油机笨重，故CD错误。 故选B。 10．D 【详解】纸杯飞出过程中，罐内气体体积膨胀，对外做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，罐内气体的内能减小；内燃机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，故纸杯飞出过程中，能量转化情况与内燃机的做功冲程相同，故D正确，ABC错误。 故选D。 11． 做功 机械 【详解】[1]塑料瓶内的乙醚燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞瞬间向前飞出一段距离，这与热机的做功冲程中燃气推动活塞做功的过程是相似的，所以活塞飞出的过程相当于热机的做功冲程。 [2]在活塞飞出的过程中，乙醚燃烧释放出内能，高温高压的燃气推动活塞运动，使活塞获得了动能，也就是将乙醚燃烧产生的内能转化为了活塞的机械能。 12．(1) 打开 关闭 下 吸气 (2) 关闭 关闭 上 压缩 机械 内 (3) 关闭 关闭 下 做功 内 机械 (4) 关闭 打开 上 排气 (5) 丙 甲、乙、丁 【详解】（1）[1][2][3][4]图甲中，进气阀打开，排气阀关闭，活塞向下运动，为吸气冲程。 （2）[1][2][3][4][5][6]图乙中，进气阀和排气阀均关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，此冲程消耗机械能，得到内能，是将机械能转化为内能。 （3）[1][2][3][4][5][6]图丙中，进气阀和排气阀均关闭，活塞向下运动且火花塞点燃，为做功冲程，此冲程消耗内能，得到机械能，是将内能转化为机械能。 （4）[1][2][3][4][5][6]图丁中，进气阀关闭，排气阀打开，活塞向上运动，为排气冲程。 （5）[1][2]做功冲程，将内能转化为机械能，即图丙的冲程提供动力对外做功，除了做功冲程以外其余三个冲程都是靠曲轴的惯性完成的，即图甲乙丁的冲程靠曲轴的惯性完成。 13． 机械 做功 降低 【详解】[1][2]燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，消耗燃气的内能，纸筒得到机械能，所以是将内能转化为机械能，由于内燃机的做功冲程将内能转化为机械能，所以纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程。 [3]纸筒飞出后，瓶内气体内能减少，所以温度将会降低。 14． 机械 做功 【详解】[1]热机是利用内能来做功的机器，其工作原理是通过燃料燃烧产生内能，再将内能转化为推动机械运转的机械能。所以从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为机械能的机器。 [2]内燃机工作过程包括吸气、压缩、做功和排气等冲程，其中只有做功冲程是燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。而吸气冲程和排气冲程无能量转化，压缩冲程是将机械能转化为内能。 15． 内 做功 【详解】[1][2]在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，酒精燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动橡胶塞做功，燃气的内能转化为橡胶塞的机械能。在内燃机的压缩冲程中，机械能转化为内能，做功冲程中，内能转化为机械能，所以此实验与内燃机做功冲程能量转化原理相同。 16．(1)汽油机 (2)比热容大 (3) 40 10 【详解】（1）汽油机气缸顶部是火花塞，柴油机气缸顶部是喷油嘴。由图可知，气缸的顶部有个火花塞，是汽油机。 （2）水的比热容最大，和质量相同的其它物质比较，升高相同温度吸收热量多，所以内燃机散热器常用水作为冷却剂。 （3）[1][2]内燃机的转速为1200r/min，1s内内燃机转动的周数为，单缸四冲程内燃机一个工作循环中，完成4个冲程，转动2周，对外做功1次，故内燃机1s内转动20周，完成40个冲程，对外做功10次。 学科网（北京）股份有限公司 $