14.4跨学科实践：制作简易热机模型分层练习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 分层练习 一、单选题 1．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 2．如图所示、古人利用牛角筒和燃烧的艾草制作简易装置，艾草燃烧产生的高温高压气体推动筒内部件向外运动。“筒内部件被燃气推动”的能量转化方式，与汽油机的哪个冲程相同（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 3．如图是手工制作的简易等离子炮装置，由空塑料瓶、软管和打火机组成。使用时，向瓶内通入打火机燃气，点燃后瓶内气体迅速燃烧膨胀，从瓶口高速喷出，推翻前方目标物，“燃气推翻目标物”与内燃机哪个冲程的原理相似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．简易汽油机模型某时刻的冲程运行状态如图所示。下列说法正确的是（   ） A．该冲程吸进的物质是空气 B．该冲程中高温燃气正在对活塞做功 C．让汽油在气缸内充分燃烧，能提高汽油的热值 D．汽油机飞轮转速50转每秒，则1min内汽油机对外做1500次功 5．如图是某同学自制的热机模型——汽轮机。给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。下列说法正确的是（　　） A．瓶内水蒸气的内能是通过做功方式改变的 B．扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的 C．水蒸气对叶轮转动时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 D．瓶内水沸腾时温度不变，内能也不变 6．热机在生产生活中有着广泛应用，为了更好地探究热机工作原理，项目学习小组制作了如图所示的简易热机模型。关于该模型，下列说法正确的是（　　） A．蜡烛燃烧越充分，蜡烛的热值越大 B．蜡烛燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．水被加热过程中，其内能是通过做功的方式改变的 D．风扇转动过程中，其能量转化方式与内燃机的做功冲程相同 7．在物理课上，同学们观察热机模型工作时，其内部状态如图所示。下列关于该冲程说法正确是（　　） A．该模型是柴油机模型· B．该冲程是压缩冲程 C．该冲程实现机械能转化为内能 D．该冲程使汽车获得了动力 8．如图是小青同学学习《跨学科实践：制作简易热机模型》一节中查询到的一种热机模型：斯特林发动机，其原理图如图所示，你认为下列推测合理的是（　　） A．由于其燃料在机器里，所以这款发动机是内燃机 B．酒精灯被点燃后加热气缸内气体，高温气体推动活塞对外做功，气体内能增大 C．要想提高斯特林发动机热机效率，可以让该发动机工作时间更长 D．由于飞轮具有惯性带动活塞A运动，活塞A可将气缸中的气体推入冷气缸并液化 二、填空题 9．如图是某同学自制的热机模型——汽轮机。给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白汽”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。汽轮机工作时，水蒸气对叶轮______，水蒸气的内能______。 10．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，图中______是汽油机的工作原理图． 11．如图是小明在跨学科实践活动中制作的"简易蒸汽船"模型。在小瓶内装入少量酒精，放在热水中，一段时间后，瓶口的橡皮塞被冲出，同时瓶内出现白雾。这一现象与热机的 ______ 冲程能量转化相同。若想让橡皮塞冲得更远，可以采取的措施是 ______ 。 12．如图所示，图甲为小李自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，同时瓶口有少量白雾，此过程酒精燃烧产生的内能主要转化为塑料杯的________能，相当于图乙中_______（选填“A”“B”“C”或“D”）的能量转化过程，白雾的产生主要是水蒸气遇冷________成小水珠。（填物态变化的名称） 13．如图为生活中常用的热水瓶，其外壁是双层玻璃，并将两层玻璃中间抽成真空，注入一定的热水后，立即盖上软木塞，木塞会跳起来，木塞跳起时，______能转化为______能，这与四冲程汽油机的______冲程的能量转化相同。某单缸四冲程汽油机的转速为1800r/min，则该汽油机1s内完成______个工作循环。 三、实验题 14．热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机等。热机在生产生活中非常重要，为了更好地了解热机的工作原理，某小组制作一个热机模型。在测试模型的过程中，有同学提出如果换用乙醇蒸气来驱动风车，效果是否会优于水蒸气，于是用如图所示装置进行实验。在桌面上点燃酒精灯，然后分别加热一支悬挂着的装着水的试管，在试管口放一个风车，将水加热至沸腾，使水蒸气喷到风车叶片上；接下来的操作是_________________，对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，若____________________，则说明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。（注：本实验选用的乙醇浓度为15%，不易燃，不易爆炸） 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 分层练习》参考答案 1．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。 2．C 【详解】高温高压燃气推动筒内部件向外运动，是将燃气的内能转化为部件的机械能。 汽油机的四个冲程中：吸气、排气冲程无能量转化；压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程是高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，与题干的能量转化方式相同，故选C。 3．C 【详解】该过程中，瓶内燃气燃烧后内能增大，膨胀对外做功，将内能转化为机械能推翻目标物。 内燃机的四个冲程中，做功冲程的原理是燃料燃烧产生高温高压燃气，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能，与该过程原理一致；压缩冲程是机械能转化为内能，吸气、排气冲程无主要能量转化，因此ABD不符合题意，C符合题意。 故选C 4．D 【详解】A．汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，不是纯空气。故A错误； B．高温燃气对活塞做功是做功冲程的特点，而图中是吸气冲程。故B错误； C．热值是燃料本身的属性，与燃烧是否充分无关，充分燃烧只能提高能量利用率，不能提高汽油的热值。故C错误； D．飞轮转速为50转/秒，即3000转/分钟。四冲程汽油机每转2圈完成一个工作循环，对外做功1次。1分钟内做功次数1500次。故D正确。 故选D。 5．B 【详解】A．给烧瓶中的水加热，是通过热传递的方式（热量从火焰传递到水和水蒸气）改变瓶内水蒸气的内能，并非做功，故A错误； B．扇叶周围的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故B正确； C．水蒸气对叶轮转动时，是内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相同，而压缩冲程是机械能转化为内能，故C错误； D．水沸腾时，温度保持不变，但持续吸热，内能会增加（因为吸热会使分子势能等发生变化，内能增大），故D错误。 故选B。 6．D 【详解】A．热值表示燃料完全燃烧放出热量的本领，只与燃料自身有关，与燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃烧多少无关；所以，蜡烛燃烧越充分，蜡烛的热值不变，故A错误； B．蜡烛在燃烧过程中，放出热量，将化学能转化为内能，故B错误； C．水被加热的过程中，水吸收热量，水的温度升高内能增大，这是通过热传递的方式改变内能的，故C错误； D．风扇在转动过程中，将内能转化为机械能；内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能，两者能量转化方式相同，故D正确。 故选D。 7．D 【详解】A．该模型顶部有火花塞，是汽油机模型，不是柴油机（柴油机用喷油嘴），故A错误； B．图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，不是压缩冲程，故B错误； C．做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，故C错误； D．做功冲程中，燃气推动活塞做功，为汽车提供动力，故D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．由图可以看出斯特林发动机燃料不是在气缸内燃烧的，不属于内燃机，故A错误； B．高温的空气推动活塞做功，空气的内能转化为活塞的机械能，所以气缸内空气的内能减小，温度降低，故B错误； C．热机效率表示有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与热机的工作时间无关，故C错误； D．“斯特林发动机”工作时，酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作介质吸热汽化膨胀，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将汽缸中的工作介质推入冷气缸并液化，活塞B又将介质推回热气缸，如此反复，故D正确。 故选D。 9． 做功 减少 【详解】[1][2]水蒸气推动叶轮转动，水蒸气对叶轮做功，水蒸气的内能转化为机械能，水蒸气的内能减小，温度降低，高温水蒸气遇冷液化为小水滴，形成白汽。 10．乙 【详解】如图的两个实验装置都是热的气体推动风车转动，将内能转化为机械能，图甲是水沸腾时产生的水蒸气推动风车转动，是蒸汽机的工作原理；图乙是蜡油燃烧、气体膨胀做功推动风车转动，与汽油机的工作原理相同，故乙是汽油机的工作原理． 11． 做功 给小瓶内多加点酒精 【详解】这一过程是内能转化为动能，因此与做功冲程一致； 若想让橡皮塞冲得更远，可以采取的措施是：给小瓶内多加点酒精，因为增加酒精量后，受热汽化产生的气体更多，瓶内气压更大，对橡皮塞做的功更多，转化成的机械能更大，所以橡皮塞的初速度更大，冲得更远。 12． 机械 C 液化 【详解】[1]燃料在气缸中燃烧时，将存储的化学能转化为高温高压的燃气的内能，又通过燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。 [2]图乙C中活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将内能转变为机械能；酒精燃烧产生的内能转化为塑料杯的机械能的过程，相当于图乙中C的能量转化过程。 [3]白雾的产生主要是水蒸气遇冷液化成的小水珠。 13． 内 机械 做功 15 【详解】[1][2][3]木塞跳起来，瓶内的水蒸气对木塞做功，瓶内气体的内能减小，木塞的机械能增大，内能转化成机械能，故这是通过做功的方法改变物体的内能；四冲程汽油机在做功冲程中燃气燃烧产生的高温高压气体对活塞做功，气体的内能减少，将机械能转化成内能；热水瓶瓶塞跳起与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。 [4]汽油机飞轮的转速为，即1s内汽油机的飞轮转过30圈，由于汽油机在一个工作循环中，完成4个冲程，曲轴和飞轮转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒完成15个工作循环。 14． 见详解 见详解 【详解】[1][2]根据控制变量法，应换用装有乙醇的试管，用相同的酒精灯加热至乙醇沸腾，使乙醇蒸气喷到风车叶片上。如果乙醇蒸气推动风车叶片转动的转速比水蒸气推动时慢，表明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。 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 $