14.4跨学科实践：制作简易热机模型 同步练习 2026-2027学年上学期人教版物理九年级

14.4跨学科实践：制作简易热机模型（同步练）解析版 姓名：___________班级：九年级（ ）班 一、单选题 1．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 【参考答案】D 【解析】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。 2．如果请你设计一辆在月球上使用的月球车，考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上使用的动力装置是（　　） A．柴油机 B．汽油机 C．喷气发动机 D．电动机 【参考答案】D 【解析】月球表面没有空气，燃料不能燃烧，所以柴油机、汽油机、空气喷气发动机都不能使用，应该使用电动机，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．如图所示，易拉罐中装有适量的水，用酒精灯加热，当有蒸汽喷出时，风车的扇叶就转动起来。下列说法正确的是（     ） A．易拉罐中水的内能增加是通过做功的方式实现的 B．酒精灯内的酒精减少会导致酒精的热值变小 C．推动扇叶转动的水蒸气的内能减小 D．推动扇叶转动的水蒸气的内能全部转化为扇叶的机械能 【参考答案】C 【解析】A．用酒精灯加热水，水吸收热量，是通过热传递的方式增加内能，故A错误； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与质量无关，酒精减少热值不变，故B错误； C．水蒸气推动扇叶转动，水蒸气对扇叶做功，内能转化为机械能，水蒸气内能减小，故C正确； D．水蒸气推动扇叶转动时，部分内能散失到空气中，且存在摩擦，内能不可能全部转化为机械能，故D错误。 故选C。 4．如图所示。在跨学科实践中，小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．水在沸腾时有热量的散失，所以不遵守能量守恒定律 B．“蒸汽船”用酒精作燃料，是因为它的含有热量多 C．“蒸汽船”属于内燃机，工作物质是水 D．“蒸汽船”在向左运动时将内能转化为机械能 【参考答案】D 【解析】A．能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化过程都遵守能量守恒，水沸腾时散失的热量并没有消失，只是转移到其他地方，仍然遵守能量守恒定律，故A错误； B．选择酒精作燃料是因为酒精的热值大，热量是过程量，不能说燃料“含有热量”，故B错误； C．内燃机是燃料在机器汽缸内部燃烧，这个蒸汽船是酒精在外部加热产生水蒸气，不属于内燃机，且工作物质是水蒸气不是水，故C错误； D．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D正确。 故选D。 5．如图是自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（　　） A．纸杯被冲出，是机械能转化为内能，对应热机压缩冲程 B．气体推动纸杯过程中，瓶内气体内能减少 C．不断优化结构，可让该热机效率达到100% D．酒精燃烧越充分，酒精的热值就越大 【参考答案】B 【解析】A．纸杯被冲出，是内能转化为机械能，对应热机做功冲程，故A错误； B．气体推动纸杯过程中，内能转化为机械能，瓶内气体内能减少，故B正确； C．不断优化结构，热机仍会有能量损失，不能让该热机效率达到100%，故C错误； D．燃料的热值为燃料的一种特性，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧越充分，酒精的热值不变，故D错误。 故选 B。 二、实验题 6．跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)水蒸气的气流冲击使风车转起来，这与热机的__________冲程原理相同，水蒸气的内能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)喷气时，笔尖应对准风车的__________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (3)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是__________。（填字母） A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） 【参考答案】(1)做功 减小 (2)扇叶 (3)B 【解析】（1）水蒸气冲击扇叶转动，是水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，和热机的做功冲程能量转化方式完全一致（做功冲程将内能转化为机械能）；水蒸气对外做功，自身的内能会减小。 （2）若喷气对准轴心，力的作用点在转轴处无法形成使扇叶转动的力矩；对准扇叶时，气流的作用力可以推动扇叶绕轴转动，能让风车转得更快。 （3）喷出的水汽少、风车慢，是因为供热不足，水难以快速大量汽化成水蒸气。 A．仅添加酒精，单位时间内火焰放出的热量不变，加热效果无明显提升，故A不符合题意； B．煤油热值更大，相同质量燃料放出更多热量，加快水的汽化，产生更多高速水蒸气冲击风车，故B符合题意。 故选B。 7．在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，小聪经历了如下的实践过程，我们一同体会一下吧！ (1)小聪用“冰露”塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验：①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。序号______的过程中能量转化与热机做功冲程相似。 (2)虽然上面的实验不能获取持续的动力，但小聪在实验中获取了灵感，设计了一款能够持续工作的简易“蒸汽船”模型。 ①他将盛有一定量水的耐高温的高硼硅玻璃瓶安装在“船体”上，将一只两端开口的塑料管穿过橡胶盖插入瓶中，注意塑料管在瓶内开口端______（选填“要”或“不要”）插入瓶内水中。他设想用蜡烛对瓶底部加热，一段时间后细管就会向左喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向______行驶。此设计装置中的工作物质是______。 ②制作完成后，在“试航”的过程中，从管中缓慢吐出的气体并不能驱动小船，于是小聪只更换了一只向外喷气的细管，就解决了问题。那只形状合适的细管应是图Ⅲ中的______。 【参考答案】(1)③ (2)不要 右 水蒸气 A 【解析】（1）热机做功冲程中，能量转化为：内能转化为机械能，在步骤②扭转瓶身：对瓶内气体做功，机械能转化为内能，对应热机压缩冲程；在步骤③瓶盖冲出：瓶内高压水蒸气推动瓶盖飞出，内能对外做功，内能转化为机械能，和热机做功冲程能量转化一致。 （2）塑料管只需导出水蒸气，若管口浸入水中，喷出的是液态水，无法喷出蒸汽，因此管口必须处于水面上方；力的作用是相互的，蒸汽向左喷出，瓶子（船体）会受到向右的反作用力，小船向右行驶；装置依靠水吸热汽化为水蒸气，利用水蒸气的内能做功，工作物质为水蒸气；想要获得足够推力，需要细管瓶口窄、喷出气流速度大。A中管子上细下粗，瓶口收窄，气流经过小口加速，蒸汽高速喷出，反作用力更大，可以驱动小船；B中管子上粗下细，气体经过大瓶口，喷气速度变慢，推力不足。 8．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；接下来的操作是应换用装有__________的试管，用_________（选填“相同”或“不同”）的酒精灯加热至乙醇沸腾，使乙醇蒸气喷到风车叶片上。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） 【参考答案】乙醇 相同 乙醇蒸汽推动风车叶片转动的转速比水蒸气推动的慢 【解析】[1][2][3]根据控制变量法，应控制其他因素相同，只改变试管内液体的种类，用相同的酒精灯加热，对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，即可比较两种蒸气驱动风车的效果。故接下来的操作是：应换用装有乙醇的试管，用相同的酒精灯加热至乙醇沸腾，如果乙醇蒸气推动风车叶片转动的速度比水蒸气推动时慢，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。 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）原卷版 姓名：___________班级：九年级（ ）班 一、单选题 1．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 2．如果请你设计一辆在月球上使用的月球车，考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上使用的动力装置是（　　） A．柴油机 B．汽油机 C．喷气发动机 D．电动机 3．如图所示，易拉罐中装有适量的水，用酒精灯加热，当有蒸汽喷出时，风车的扇叶就转动起来。下列说法正确的是（     ） A．易拉罐中水的内能增加是通过做功的方式实现的 B．酒精灯内的酒精减少会导致酒精的热值变小 C．推动扇叶转动的水蒸气的内能减小 D．推动扇叶转动的水蒸气的内能全部转化为扇叶的机械能 4．如图所示。在跨学科实践中，小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．水在沸腾时有热量的散失，所以不遵守能量守恒定律 B．“蒸汽船”用酒精作燃料，是因为它的含有热量多 C．“蒸汽船”属于内燃机，工作物质是水 D．“蒸汽船”在向左运动时将内能转化为机械能 5．如图是自制的简易热机模型，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，在瓶口喷入液态酒精并盖上纸杯。按下电火花发生器的按钮后，酒精燃烧，纸杯飞出。下列说法正确的是（　　） A．纸杯被冲出，是机械能转化为内能，对应热机压缩冲程 B．气体推动纸杯过程中，瓶内气体内能减少 C．不断优化结构，可让该热机效率达到100% D．酒精燃烧越充分，酒精的热值就越大 二、实验题 6．跨学科实践：制作简易蒸汽机模型 【项目提出】 了解热机的原理，制作简易蒸汽机模型。 【项目实施】 将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝外，插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在如图所示的支架上，使笔尖对准小风扇。点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。 【项目交流】 (1)水蒸气的气流冲击使风车转起来，这与热机的__________冲程原理相同，水蒸气的内能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)喷气时，笔尖应对准风车的__________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (3)实验时，发现喷出的水汽较少，风车转动较慢，改进方法是__________。（填字母） A．向酒精灯内添加酒精 B．将酒精灯改换为煤油灯（） 7．在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，小聪经历了如下的实践过程，我们一同体会一下吧！ (1)小聪用“冰露”塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验：①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。序号______的过程中能量转化与热机做功冲程相似。 (2)虽然上面的实验不能获取持续的动力，但小聪在实验中获取了灵感，设计了一款能够持续工作的简易“蒸汽船”模型。 ①他将盛有一定量水的耐高温的高硼硅玻璃瓶安装在“船体”上，将一只两端开口的塑料管穿过橡胶盖插入瓶中，注意塑料管在瓶内开口端______（选填“要”或“不要”）插入瓶内水中。他设想用蜡烛对瓶底部加热，一段时间后细管就会向左喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向______行驶。此设计装置中的工作物质是______。 ②制作完成后，在“试航”的过程中，从管中缓慢吐出的气体并不能驱动小船，于是小聪只更换了一只向外喷气的细管，就解决了问题。那只形状合适的细管应是图Ⅲ中的______。 8．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；接下来的操作是应换用装有__________的试管，用_________（选填“相同”或“不同”）的酒精灯加热至乙醇沸腾，使乙醇蒸气喷到风车叶片上。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 $