14.4跨学科实践：制作简易热机模型同步练2026-2027学年人教版物理九年级全一册

14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 同步练 一、单选题 1．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 2．小花在制作简易热机模型的实践活动中，往瓶内喷入雾状酒精，点火使酒精燃烧，纸杯立刻飞起，纸杯飞起过程中与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 3．在跨学科实践活动中，某同学设计并制作了一个如图所示的简易热机模型，其通过酒精灯加热使水汽化，利用蒸汽推动活塞，活塞经曲柄连杆机构将直线运动转为旋转运动。下列说法正确的是（     ） A．酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值变小 B．用酒精灯给水加热是通过做功的方式增加水的内能 C．蒸汽推动活塞向下运动时，水蒸气的内能全部转化为活塞的机械能 D．蒸汽推动活塞向下运动的过程，能量转化与汽油机的做功冲程相同 4．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（　　） A．蒸蛋器内部温度越高，水蒸发越快 B．水的内能增大是通过热传递方式实现的 C．水的温度升高以后，水的比热容变小 D．此实验展现了热机工作时做功冲程的能量转化过程 5．如图所示。在跨学科实践中，南南制作了一个简易的热机模型——“蒸汽船”。他在铜制容器中盛入一定量的水之后安装在“船体”上，用酒精灯对铜制容器底部加热，一段时间后容器内水温升高产生水蒸气，铜管向右喷出水蒸气，“蒸汽船”向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．“蒸汽船”在向左运动时主要将内能转化为机械能 B．“蒸汽船”用酒精作燃料，是因为它的着火点高 C．酒精在燃烧的过程中不断放热，将内能转化为化学能 D．水在沸腾时会有热量的散失，不遵守能量守恒定律 6．如图所示是小卓同学自制的简易热机模型，他在空易拉罐底部钻一个小孔，向易拉罐内喷入少量酒精并盖上纸杯，用打火器从底部小孔点火后，酒精燃烧，纸杯飞出。关于简易热机模型，下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧过程，将内能转化为化学能 B．酒精燃烧时，酒精的热值会减小 C．气体推动纸杯飞出过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同 D．通过改进简易热机模型的结构，其效率可达100% 7．热机是人们获得动力的重要机械。创新小组制作了如图所示的简易热机模型，在试管内倒入适量的水，加热试管，当试管内的水沸腾后，风扇在水蒸气的驱动下转动起来，整个过程消耗了的酒精。下列说法正确的是（）（     ） A．酒精在燃烧的过程中，其热值会变小 B．通过改进模型的结构，其效率可达100% C．整个过程消耗的酒精完全燃烧放出的热量为3×104J D．水蒸气驱动风扇转动时的能量转化与热机压缩冲程的相同 8．小秦在家里制作了“简易热机模型”如图左，用酒精灯加热易拉罐中的水，产生的高温水蒸气从侧方小孔喷出推动风车转动（原理如图右），下列说法正确的是（　　） A．此热机的工作物质是水 B．罐中水的内能是通过做功的方式增大的 C．水蒸气推动风车转动的能量转化过程与内燃机压缩冲程类似 D．水蒸气对风车做功的过程，也是水蒸气内能减小的过程 二、填空题 9．小芳同学参加元宵节“赏花灯”活动，对“走马灯”产生了浓厚的兴趣，于是利用身边的物品制作了简易的“走马灯”。如图所示，点燃下方纸杯中的蜡烛后，其内部的气体温度升高，上升并推动上方纸杯转动，此模型其实就是一个自制的简易热机，这一过程中涉及的能量转化是______。 10．如图所示，在制作简易热机模型时，选择外燃机类型更安全，因为燃烧室在气缸外，避免直接接触工作部件。该热机的工作物质是________（选填“水”或“水蒸气”），工作时将________能转化成________能。 11．为培养学生动手能力，提高物理学科素养，金初九年级物理社团李老师在社团课中带领学生们制作了水火箭，如图是某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。利用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在___________，此过程发生的能量转化与汽油机的___________冲程相同。 12．如图甲所示为小明同学制作的热机模型，经检查气密性良好，他多次快速向左推动活塞，通过____的方式改变了针筒内气体的内能，同时观察到数字温度计的示数变大，摸到管壁发热。该过程的能量转化与汽油机工作时____（乙/丙）图的冲程相似。打开弹簧夹后，数字温度计示数将____（变大/变小/不变）。若某台汽油机的飞轮转速为3600 r/min，则该汽油机每秒内完成____个冲程。 三、实验题 13．【项目提出】制作简易热机模型 【项目分析】①热机的工作原理是什么？②热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】 ①制作叶轮：取一个空易拉罐，剪下一块圆形片，再将圆形金属片剪成螺旋桨的形状.最后，在中心钻孔，用铁丝穿过小孔，如图甲； ②组装“汽轮机”：在另一个易拉罐盖旁打个孔，倒出饮料后往其内部装入半罐水，如图乙；用铁丝制作支架，最后组装器材，如图丙，该“汽轮机”属于_______（选填“内燃机”或“外燃机”）； ③“汽轮机”工作：点燃固体酒精，加热易拉罐中的水直至沸腾，当孔周围出现大量的“白气”时，再将叶轮移到正对孔的位置。该“汽轮机”工作时，图丙中的水蒸气的_______能转化为叶轮的_______能，这是通过_______方式改变水蒸气能量。 【展示交流】 ①小昕发现，该“汽轮机”工作时，叶轮转动断断续续，根据这一现象，请你提出一条改进措施：______； ②小昕改进问题后，叶轮能持续稳定转动，但速度慢，小阳提议用干抹布覆盖储水罐顶部，尝试后叶轮转动速度变快，该操作提高了“汽轮机”的_______。 A．燃料热值    B．输出功率    C．输出效率 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 《14.4 跨学科实践：制作简易热机模型 同步练》参考答案 1．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。 2．A 【详解】纸杯飞起过程是内能转化为机械能，与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是做功冲程。故选A。 3．D 【详解】A．热值是燃料的特性，与质量无关。酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值不变，故A错误； B．用酒精灯给水加热，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误； C．蒸汽推动活塞时，水蒸气的内能大部分转化为活塞的机械能，但会有热量损失、克服摩擦等损耗，不可能全部转化，故C错误； D．蒸汽推动活塞向下运动时，内能转化为机械能，这与汽油机的做功冲程（内能转化为机械能）的能量转化形式相同，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．蒸发的快慢与液体温度、液体表面积、液体表面空气流动速度有关，温度越高，蒸发越快，故A正确，不符合题意； B．改变内能的方式有两种，分别是做功和热传递，由题意可知，水内能增大是通过热传递实现的，故B正确，不符合题意； C．比热容与物质的种类有关，与温度无关，所以温度升高，水的内能不变，故C错误，符合题意； D．由题意可知，简易“蒸汽机”的能量转化是将内能转化为机械能，做功冲程是将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．A 【详解】A．铜管向右喷出水蒸气时，“蒸汽船”向左行驶，这是因为蒸汽的内能转化为“蒸汽船”的机械能，使“蒸汽船”获得了向左的动力而运动，故A正确； B．“蒸汽船”用酒精作燃料，是因为它的热值大，而不是因为它的着火点高，故B错误； C．酒精在燃烧的过程中不断放热，将化学能转化为内能，故C错误； D．水在沸腾时虽然有热量的散失，但这只是能量发生了转移，仍然遵守能量守恒定律，故D错误。 故选A。 6．C 【详解】A．酒精燃烧过程中，消耗了化学能，产生了内能，因此是将化学能转化为内能，故A错误； B．热值是燃料的一种属性，与燃料的种类有关，与其是否燃烧无关，因此酒精燃烧时，酒精的热值不变，故B错误； C．气体推动纸杯飞出的过程，是将内能转化为机械能，在汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此能量转化相同，故C正确； D．改进后的简易热机模型在使用时不可避免地要有热损失，因此其效率不可能达到100%，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】A．热值只和燃料的种类有关，和燃料的质量、燃烧情况无关，酒精在燃烧的过程中，其热值不变，故A错误； B．能量的损失不可避免，该模型的效率不可能达到100%，故B错误； C．整个过程消耗的酒精完全燃烧放出的热量为，故C正确； D．水蒸气驱动风扇转动时的能量转化是内能转化为机械能，热机压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，二者能量转化不同，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．此热机的工作物质是水蒸气，不是水，故A错误； B．罐中的水通过酒精灯加热，吸收热量，温度升高，内能增大。这是通过热传递的方式改变了水的内能，而不是通过做功的方式。故B错误； C．水蒸气推动风车转动，是水蒸气的内能转化为风车的机械能（动能）。内燃机的压缩冲程是活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能。这两个过程的能量转化方向相反。故C错误； D．水蒸气从易拉罐的小孔喷出，推动风车转动，这个过程是水蒸气对外做功。物体对外做功时，自身的内能会减小。因此，水蒸气对风车做功的过程，也是其内能转化为风车机械能的过程，水蒸气的内能会减小。故D正确。 故选D。 9．内能转化为机械能 【详解】点燃蜡烛时，蜡烛燃烧将化学能转化为内能，使内部气体温度升高，气体推动上方纸杯转动时，又将气体的内能转化为纸杯的机械能。 10． 水蒸气 内 机械 【详解】[1]这种外燃机模型是通过加热水产生水蒸气，再由水蒸气推动装置运转的，因此工作物质是水蒸气。 [2][3]燃料燃烧时，将化学能转化为内能，加热水产生高温高压的水蒸气；水蒸气推动装置做功，将内能转化为机械能。 11． 增加 压缩 【详解】[1][2]利用打气筒向水火箭内打气的过程，打气筒对水火箭内的空气做功，将机械能转化为内能，使水火箭中空气的内能增加，该能量转化与热机中压缩冲程的能量转化相同。 12． 做功 乙 变小 120 【详解】改变内能的方式有做功和热传递，快速向左推动活塞时，活塞对针筒内气体做功，机械能转化为内能，因此是通过做功的方式改变内能。 该过程机械能转化为内能，和汽油机压缩冲程的能量转化一致；压缩冲程的特点是两气门关闭、活塞向上运动，对应图中的乙。 打开弹簧夹后，压缩气体对外做功，内能减小，温度降低，温度计示数变小。 飞轮转速，汽油机的飞轮每转2圈，完成4个冲程，因此每秒飞轮转60圈时，完成个冲程。 13． 外燃机 内 机械 做功 增大酒精灯火焰或增加水量、用密封性更好的容器 B 【详解】[1]汽轮机”类型 该“汽轮机”属于外燃机。它是通过外部加热水产生水蒸气来推动叶轮转动的，燃料在装置外部燃烧，符合外燃机的特点。 [2][3][4]水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，这是通过做功方式改变水蒸气能量的。水蒸气推动叶轮转动时，自身的内能减少，转化为叶轮的机械能，这个过程是通过做功的方式来实现能量转化的。 [5]增大酒精灯火焰或增加水量、用密封性更好的容器，以持续产生稳定的水蒸气，让叶轮转动更平稳。 [6]用干抹布覆盖储水罐顶部，减少了热量散失，使水蒸气的内能更集中地转化为叶轮的机械能，从而加快了叶轮转速，提升了输出功率。AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $