14.4 跨学科实践：制作简易热机模型&第14章 内能的利用章末整合提升&新趋势路学科实戏

第十四章 内能的利用 第4节 跨学科实践：制作简易热机模型 基础达标练 [答案P6] 1.(湖南衡阳期中)物理兴趣小组利用饮料瓶演示 C.酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 热机的工作原理，实验步骤如下： D.纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大 ①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开 2.(湖北武汉期中)小山同学利用易拉罐自制了 一个小口； 个简易“蒸汽机”，如图所示。点燃易拉罐下面的 ②如图乙，向瓶内喷入适量酒精； 酒精灯，给易拉罐中的水加热。喷嘴喷出的蒸汽 ③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。 成功地让风车转了起来。下列说法错误的是 实验现象：纸杯被向上顶出。 下列关于该实验的分析正确的是 盖上纸杯 喷入酒精 2题图 A.罐中水的温度升高以后，水的比热容变大 小孔 空瓶子 B.罐中水的内能增大是通过热传递方式实现的 甲 丙 C.此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转 1题图 化过程 A.步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 D.为提高蒸汽机的效率，可增加一个燃料燃烧密 B.步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能 封装置 能力进阶练 [答案P6] 1.(河北石家庄期末)如图所示，小明用 准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有 饮料瓶自制了火箭模型，他在瓶子的 蒸汽喷出时，扇叶就会转动起来。 内侧壁安装了一个遥控电火花发生 电 小风扇 中性笔管 易拉罐 器，按下按钮会产生电火花。演示时 发 从瓶口喷人雾状酒精并盖上锥形纸 器 筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立 支架 即飞出，关于此过程分析正确的是 1题图 A.纸筒飞出后瓶内气体的内能增大，温度升高 酒精灯 B.若瓶内酒精完全燃烧，热机效率将达100% C.酒精不完全燃烧时热值变小 2题图 D.燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化 功冲程 学能→ →机械能。 ///素养培优练N (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不 2.[科学探究]热机对人类文明发展起着重要的推 转动，出现这种现象的原因可能是 动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的 。(答出一条即可) 项目团队，制定了“项目提出—项目分析— (3)热机发展史也是一部热机效率提高史。在展 项目实施一—展示交流”的学习流程，研究了热 示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同 机原理，并收集材料组装了如图所示的汽轮机模 学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定 型。 功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯 提出一个可行性措施： 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 见此图标目民微信扫码难题轻松解练出好成绩 23 同步练测 九年级物理（上册）】 ◆ 章末整合提升 章节框架梳理 [答案P6] 常见的能量形式及其转化、转移 能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式， 能量的转化与守恒 或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的① 保持不变 工作原理：② 能转化为③ 能 分类：蒸汽机、④ 、汽轮机、喷气发动机等 概念：燃料直接在发动机⑤ 内燃烧产生动力的热机 的 工作过程：一个工作循环由吸气、⑥ 做功、⑦ 四个冲程组成 内燃机 压缩冲程：⑧ 能转化为⑨ 能 能量转化 热机 做功冲程：0 能转化为① 能 「定义：某种燃料完全燃烧放出的②@ 与其3 之比 燃料的热值单位：@ 热机的效率 放热公式：⑤ 定义：用来做⑥ 的这部分能量，与⑦ 的热量之比 热机的效率 公式：⑧ 教材图片延伸 [答案P6] 教材图片 知识点运用 ① 内能 1.如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是 机械能 光能 A.序号①的实例可以是“炙手可热” B.序号④的实例可以是电动机带动水泵把水送到高处 ④ 电灯 ② ③ C.序号③的实例可以是植物吸收太阳光进行光合作用 化学能 D.序号②的实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电 电能 教材P21图14.1-2 2.如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片转动对外做功，同时带动抽 水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。关于该装置，下列分析中正确的是（) A.高处水槽中的水的重力势能一定比低处水槽中水的重力势能大 B.水从高处流到低处，水的重力势能全部转化为水的动能 C.抽水器对其中的水不做功 「教材P22图14.1-41 D.该装置不可能实现持续循环工作 3.(多选)跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒 精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中() A.酒精燃烧时，化学能转化为内能 B.管口喷出的“白气”是水蒸气 C.蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 「教材P36图14.4-1 D.蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 24 见此图标目民微信扫码难题轻松解练出好成绩 第十四章 内能的利用 核心考点训练 答案 P5] 核心考点1/能量的转化与守恒 核心考点3/热值 1.(山东泰安中考)2025年4月24日，搭载神舟二 7.(山东中考)汽油在发动机气缸中燃烧不充分会 十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭成 产生积碳，影响发动机性能。在发动机维护保养 功发射。在火箭加速升空的过程中，下列说法正 后，汽油燃烧会更加充分，其热值 确的是 A.变大 B.变小 A.燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能 C.不变 D.无法确定 B.载人飞船的重力势能转化为动能 8.(四川攀枚花中考)汽油的热值为4.6×10J/kg， C.载人飞船的机械能不变 完全燃烧0.5kg汽油可以产生 J的热 D.火箭发动机的热机效率可达100% 量；某汽车发动机的热效率为40%，在平直公路 2.（江苏常州中考）2025年2月，江 上匀速行驶时，牵引力为920N,则0.5kg的汽油 苏地域文明探源工程发布：在兴 最多能让这辆汽车行驶 km。 化草堰港遗址中发掘出7000年 9.(青海西宁中考)小宁家自来水温度为20℃，他 前的钻木取火器。如图所示，古 把燃气热水器的温度设定为40℃、洗澡时用了 人手搓钻杆，使其与取火板摩擦 2题图 20kg的热水。这些水吸收的热量是 J: 生热一段时间，即可取得火种。摩擦生热的能量 若加热效率为84%，则需要完全燃烧 m3的 转化方式是 ,与四 天然气。[c水=4.2×103J/(kg·℃)、9天然气=4.0× 冲程汽油机的 冲程相同。 107J/m3] 核心考点2/热机 核心考点4/热机的效率 3.(山东东营中考)如图是四冲程汽油机工 10.(四川广元中考)如图所示是 作循环中的一个冲程，下列关于该冲程 我国自行研制的大型客机 判断正确的是 C919,若它在高空水平定速 A.吸气冲程 B.压缩冲程 10题图 巡航飞行10km消耗的汽油 C.做功冲程 D.排气冲程 3题图 为100kg,受到的阻力为1.15×105N,则飞机发动 4.(天津中考)我国在柴油机的研制上已将本体热 机的热机效率为 ;为节能减排，现设法 效率突破53%。在柴油机的四个冲程中，内能转 回收未利用的能量，若回收的能量占汽油完全 化为机械能的是 燃烧放出能量的21%，可使 kg水的温 A.吸气冲程 B.压缩冲程 度升高50℃。[汽油热值为4.6×10J/kg,水的 C.做功冲程 D.排气冲程 比热容为4.2×103J/(kg·℃)] 5.(黑龙江中考)一台单缸四冲程汽油机的飞轮的 11.（广安中考)“五一”假期，小莉一家出去旅游。 转速是2400r/min,则此汽油机每秒完成的冲程 汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s,消 个数和对外做功次数分别是 ( 耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有 A.完成80个冲程，对外做功20次 用功为1.38×106J(汽油的热值g=4.6× B.完成80个冲程，对外做功40次 10J/kg)。求： C.完成40个冲程，对外做功10次 (1)汽车通过隧道的平均速度； D.完成40个冲程，对外做功40次 (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； 6.(四川广元中考)端午节，小梅随爸爸妈妈开车先 (3)发动机的效率7。 去加油，随后回老家看望爷爷奶奶。下列说法正 确的是 A.刚一进门，粽香扑鼻而来，表明分子在不停地 做无规则运动 B.水常作为汽车发动机冷却剂，是因为水的热 值大 C.小汽车内燃机的压缩冲程，将内能转化为机 械能 D.小汽车内燃机的曲轴转动一周，对外做功一次 见此图标目民微信扫码难题轻松解练出好成绩 25 同步练测 九年级物理（上册）】 新趋势 跨学科实践 [答案P6] 1.(四川成都二模)一粒水稻种子从土壤到餐桌的 (3)若小亮每次爬楼梯回家消耗脂肪的质量为 奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这 5g,求脂肪完全“燃烧”放出的能量。 个过程描述正确的是 () 爱生活爱运动 A.光合作用—叶绿素将太阳能转化为机械能 B.收获加工一—碾米电机将电能转化为化学能 C.蒸煮烹饪一天然气灶将化学能转化为内能 D.消化吸收—胃肠道将化学能转化为机械能 2.(山东淄博中考)花馍是一种传统美食，以下有关 用燃气灶蒸花馍的说法正确的是 () 爬楼梯能够健美身形 A.燃气燃烧时，化学能转化为内能 4题图 B.燃气燃烧越充分，其热值就越大 C.花馍的内能是通过做功的方式增大的 D.刚出锅的花馍温度高，含有的热量多 3.(湖北中考)如图是液体燃料火箭喷气发动机示 5.(海南中考)2025年5月28日，总质量约为2× 意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室 10?kg的“棋子湾”轮从海口新海港缓缓驶出，经 燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正 过13h航行到达广西防城港，总航程约286km, 确的是 ( 成功开辟了桂琼陆岛客货滚装运输第二通道，助力 海南自由贸易港建设。(g取10N/kg) 氧化剂箱 输送装置 燃料箱 5题图 燃烧室 (1)轮船内燃机工作时， (选填“压缩”或 喷口 “做功”)冲程对外做功。 (2)求该航程轮船的平均速度约为多少km/h。 (3)质量为1.6×103kg的汽车静止在水平甲板 3题图 上，汽车对甲板的压强约为2×10Pa。求轮 A.燃料燃烧时内能转化为化学能 胎与甲板的总接触面积约为多少m。 B.燃料箱燃料减少，燃料热值不变 (4)若轮船所受阻力为重力的0.02，求该航程轮 C.燃烧放出热量越多，燃料热值越大 船克服阻力所做的功：实际航行时，驱动内燃 D.火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的 机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功 机械能 多，请从物理学角度简要分析原因（写出一条 4.（山西中考)小亮看到如图所示的阳光健身海报， 即可)。 决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。查阅 资料知道，人运动所需的能量可来源于体内脂肪 “燃烧”释放的化学能，1g脂肪完全“燃烧”释放 的能量为3.8×104J(即可看作脂肪的热值q= 3.8×104J/g)。若小亮的质量为60kg,家住11 楼，每层楼高为3m。（g取10N/kg） (1)求小亮所受的重力。 (2)小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯 匀速运行，求电梯对他做的功。 26 见此图标跽微信扫码难题轻松解练出好成绩同步练测·九年级物理（上册） 输出功率 p="_2.07x10J-1.15x10W; t3×60s (2)由P=”==m可知该车匀速行驶时牵引力 的大小 F=P=1.15x10 10m/s =1150N。 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 基础达标练 1.B2.A 能力进阶练子 1.D 素养培优练 2.(1)内能(2)笔尖喷出的蒸汽太少 (3)在易拉罐上半部分覆盖保温层 章末整合提升 章节框架梳理) ①总量②内③机械④内燃机⑤气缸⑥压缩 ⑦排气⑧机械⑨内0内①机械①2热量 3质量①4J/kg或J/m3⑤Q=qm或Q=qV 有x100% ⑥有用功①燃料完全燃烧放出®mQ 教材图片延伸) 1.A2.D3.AC 核心考点训练) 1.A 2.机械能转化为内能压缩 3.B4.C5.A6.A7.C 8.2.3×10?10[解析]完全燃烧产生的热量Q微= mg=0.5kg×4.6×10'J/kg=2.3×10'J,由热效率公式 ，变形得汽丰获得的有用功W告=0)=2,3x 7= Q 10'J×40%=9.2×10J,由W=Fs可得汽车行驶的距 W布9.2×10J=10000m=10km。 离s= F920N 9.1.68×100.05[解析]这些水吸收的热量Q= ·6… c*m△t=4.2x103J/(kg·℃)×20kg×(40℃-20℃)= Q 1.68×10°J。天然气完全燃烧放出的热量Qt 1.68x10J=2x10J,则需要天然气的体积V= Q三 84% 9天然气 2×10J 4.0x10J/m3 =0.05m3。 10.25%4600[解析]大型客机C919在高空水平 定速巡航飞行时，做匀速直线运动，处于平衡状态， 牵引力F=f=1.15×10N,则牵引力做功W=Fs= 1.15×10N×10×103m=1.15×10°J,汽油完全燃烧 放出的热量Q#=mq=100kg×4.6×10'J/kg=4.6× 10J,则飞机发动机的热机效率n=Q W 1.15x10Jx100%=25%。回收的能量Q=21%× 4.6×10°J Q效=21%×4.6×10J=9.66×103J,则水的质量为m*= Q 9.66×103J =4600kg。 c*△t4.2x103J/(kg·℃)×50℃ 11.解：(1)汽车通过隧道的平均速度 _2400m=20m/s; == t120s (2)完全然烧0.1kg汽油放出的热量 Q=mq=0.1kg×4.6×10'J/kg=4.6×10J; (3)发动机的效率 W粒×1009% 1.38×106J 100%=30%。 4.6×106J 新趋势跨学科实践 1.C2.A3.B 4.解：(1)小亮所受的重力 G=mxg=60 kgx10 N/kg=600 N; (2)小亮随电梯做匀速直线运动，小亮所受的支持力 与重力是一对平衡力，大小相等，即F=G=600N, 小亮在支持力方向上移动的距离 s=(11-1)×3m=30m, 电梯对小亮所做的功 W=Fs=600N×30m=1.8×104J; (3)脂肪完全“燃烧”放出的能量 Q=9m能肪=3.8×10J/g×5g=1.9×105J。 5.（1)做功 解：(2)轮船的平均速度 &_286km=22km/h; 0=- t 13h (3)汽车静止在甲板上，对甲板的压力等于其重力，即 F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N, 根据压强公式=号得轮胎与甲板的总接触面积 s=F-.6x100N=0.08m; p2×105Pa (4)轮船总重力 G轮=m轮g=2×10'kg×10N/kg=2×108N, 阻力f=0.02G磐=0.02×2×108N=4×10N, 轮船匀速行驶距离 s=286km=2.86×105m, 克服阻力做功 W=f=4×10N×2.86×105m=1.144×10J。 内燃机工作时，能量会通过散热、废气带走能量、机 械摩擦消耗能量等方式损失，因此燃料燃烧释放的 能量除了克服阻力做功，还有一部分用于这些能量 损失，导致消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多。 第十五章电流和电路 第1节两种电荷 基础达标练豸 1.A 2.摩擦起电 吸引轻小物体 3.B 4.同种 5.带正电或不带电吸引 6.CD7.C8.B 9.前静电复印、静电除尘等 能力进阶练) 1.C2.B3.A4.C5.D 6.(1)负(2)弱 素养培优练 7.D[解析]静电分离是让甲、乙金属板和油脂液滴 分别带上电荷。当烟雾由下往上从两金属板间通过 时，空气和水汽由于不带电顺利通过，而油脂液滴会 参考答案及解析 被一侧的金属板吸附，说明两侧金属板所带电荷不 同，且油滴与吸引的金属板带异种电荷，油滴带负电 荷，会被带正电的金属板吸引，并在重力作用下流入 带正电金属板下方的油杯，故D符合要求，A、B、C不 符合要求。 第2节电流和电路 第1课时电流电路的构成 基础达标练 1.B 2.电荷（正电荷） 玻璃棒到验电器 3.负A到B 4.C5.C6.AD 7.C绝缘体 8.B9.D 10.电源负正用电器导线开关 能力进阶练 1.B[解析]色拉油和糖水内部几乎没有自由移动的 电荷，属于绝缘体，接入电路后处于断路状态，小灯 泡不发光。醋和酱油中均含有大量自由移动的离 子，属于导体，闭合开关后能使电路导通，小灯泡可 以发光，故ACD不符合题意，B符合题意。 2.C[解析]在倾斜报警装置的电路中，小球能使电 路接通或断开，它相当于电路中的开关，A错误；如 果传感器内的小球材质为橡胶，那么橡胶小球将无 法接通电路，B错误；当报警装置向右倾斜时，传感 器内的小球会与电极接触，将电路导通，此时电路变 为通路，C正确；当电铃响起时，电路中的电流从电 源正极出发，最后回到电源负极，电流方向为逆时针 方向，D错误。 素养培优练 3.(1)负(2)单向导电(3)从C至D [解析](1)发光二极管“长脚”为正极，“短脚”为负 极，且正极接电源正极一端，负极接电源负极一端， 在电路中电流从电源正极流向电源负极，由此可知 图中B为正极，A为负极。（2)通过发光二极管的电 流只能“正进负出”，若“负进正出”发光二极管相当 于断路，这是发光二极管的单向导电性。(3)图中B ·7·