重难点培优专练 跨学科实践：制作简易热机模型 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

重难点培优专练 跨学科实践：制作简易热机模型 时间：35分钟 满分：40分 班级：______________ 姓名：__________ 得分：___________ 一、填空题（每空1分，共13分） 1. 小杰同学在家中制作简易热机模型如图所示，易拉罐中装有适量的水，点燃酒精灯，有蒸汽喷出时，风车就会转动起来。利用酒精灯加热，使水的________增大（填能量形式）；蒸汽膨胀喷出对风车________，蒸汽的内能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 第1题图 第2题图 2. 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_____（选填“乙”或“丙”或“）图的冲程相似。打开弹簧夹后，数字温度计示数将______（选填“变大”“变小”或“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。 3. 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） 4 某物理实验小组在跨学科实践课上根据自己的设计，制作了一个简易热机模型（如图所示）。向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。扇叶转动起来的过程的能量转化是____________________________________（填“化学能转化为机械能”“化学能转化为内能”或“内能转化为机械能”），作用在扇叶上的蒸汽内能会______（填“增加”“减少”或“不变”）。在展示交流活动中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“简易的太阳能热机模型”，请你说说“简易的太阳能热机模型”的优点是____________________________________。（写出一条即可） 二、选择题（每小题2分，共10 分。第 5～8 题每小题只有一个选项符合题目要求；第 9 题每小题有两个选项符合题目要求,全部选对得3分，选对但不全的得1分，有错选的得 0 分） 5. 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 第5题图 第6题图 6. 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1×10-3 kg的酒精，q酒精 = 3×107 J/kg。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 7. 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 第7题图 第8题图 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 9. （双选）在跨学科实践课上，科技小组利用身边的器材组装了如图所示的汽轮机模型。实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯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，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。下列说法正确的是（        ） A．该简易蒸汽热机属于外燃机，燃料在装置外部燃烧提供热源 B．该模型利用酒精灯作为热源，工作物质是水蒸气，依靠水蒸气的内能推动叶轮转动 C．该模型利用酒精灯作为热源，工作物质是水蒸气，依靠水蒸气的内能推动叶轮转动 D．增加易拉罐的保温性能可降低该汽轮机的热效率 三、实验探究题（每空1分，共17分） 10. 跨学科实践：制作简易热机模型 【项目提出】 热机是人们获得动力的重要机械，小组同学利用热机的知识制作一个简易热机模型。 【项目分析】 (1)蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的工作物质是___________。 【项目实施】 (2)如图所示，将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝___________（选填“内”或“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。再将易拉罐放在支架上，点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。此过程与汽油机四冲程中的___________冲程能量转化相同。 (3)酒精燃烧过程中，酒精的热值大小与酒精的质量___________（选填“有关”或“无关”）。 (4)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。 (5)该简易热机工作时，其热机的效率___________（选填“大于”“小于”或“等于”）100%。 11. 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______。 12. 某创新实践小组的学生在校园科技节上展示了“自制汽轮机”的实践过程： ①制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动，如图甲所示； ②组装“汽轮机”：按照如图乙所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片； ③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动了起来； ④探究思考： (1)给烧瓶中的水加热的过程中，是通过______的方式改变水的内能。 (2)汽轮机工作时，水蒸气对叶轮做功，水蒸气的内能转化为叶轮的______，此过程与图中汽油机的______（选填字母）冲程工作原理相同。 A． B． C． D． (3)在标准大气压下，烧瓶中装有300g、初温为20℃的水，将水加热至沸腾需要吸收热量______J；酒精灯里的酒精在燃烧的过程中，______转化为内能。若酒精完全燃烧放出的热量只有14%被烧杯中水吸收，则需要完全燃烧酒精______g。【水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107J/kg】 (4)汽轮机的效率比较低，以下措施不能提高热机效率的是（　　） A. 使燃料更充分燃烧 B. 减少机械间的摩擦 C. 尽量选用功率更大的发动机 D. 将燃烧排出的废气再利用 参考答案 一、填空题 1. 内能 做功 减小 2. 做功 乙 变小 120 3. 机械 C 液化 4. 内能转化为机械能 减少 环保无污染（合理即可） 二、选择题 5 6 7 8 9 D C B D AB 三、实验探究题 10. (1)水蒸气 (2)外 做功 (3)无关 (4)扇叶 (5)小于 11. (1)③ (2)不要 要右 A 12. (1)热传递 (2) 机械能 C (3)1.008×105 化学能 24 (4)C 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $