人教版九年级物理 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（基础训练）
【基础巩固练习】
1.汽油机的燃料在气缸内燃烧，属于______机。如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，可以观察到的实验现象是橡胶塞飞出，试管口有白雾产生。由此可得出的实验结论是气体对外做功，内能______（填“增大”、“减小”或“不变”）。 实验中，酒精燃烧时将化学能转化为____能，通过________将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡胶塞的压力越来越____（填“大”或“小”），最后水蒸气对橡胶塞做功，将内能转化为机械能。此实验虽然简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理。
【答案】内燃 减小 内 热传递 大
【解析】汽油机的燃料在气缸内燃烧，属于内燃机。如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，可以观察到橡胶塞飞出，试管口有白雾产生。由此可得出的实验结论是气体对外做功，内能减小。 实验中，酒精燃烧时将化学能转化为内能，通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡胶塞的压力越来越大，最后水蒸气对橡胶塞做功，将内能转化为机械能。
2.蒸汽机的燃烧室在气缸外，属于______机。瓦特制造的蒸汽机就属于此类热机。蒸汽机的发明是人类利用能源的新里程碑，如图所示,它的工作原理是煤或燃油燃烧时通过化学变化将化学能转化为____能，对水加热，产生水蒸气，高温高压的水蒸气进入气缸，推动活塞做功，带动机器工作，将____能转化为______能。
【答案】外燃 内 内 机械
【解析】蒸汽机的燃烧室在气缸外，属于外燃机。如图所示,蒸汽机的工作原理是煤或燃油燃烧时通过化学变化将化学能转化为内能，对水加热，产生水蒸气，高温高压的水蒸气进入气缸，推动活塞做功，带动机器工作，将内能转化为机械能。
3.如图为正煮饭的高压锅的限压阀被气流顶起冒“白气”的情景，“白气”的形成是____现象，限压阀被顶起的过程中，水蒸气的内能转化为限压阀的________，这一过程中的能量转化情况与热机的____冲程相同。
【答案】液化 机械能 做功
【解析】“白气”是从锅内喷出的水蒸气遇冷液化形成的；限压阀被顶起的过程中，水蒸气的内能转化为限压阀的机械能，热机的做功冲程将内能转化为机械能，这一过程中的能量转化情况与热机的做功冲程相同。
4.小明利用图示装置进行实验，加热试管使水沸腾是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了 （选填“热机”或“电动机”）的原理。
【答案】热传递 热机
【解析】加热试管使水沸腾，水吸收热量内能增加，是通过热传递的方式改变水的内能；
在水蒸气驱动叶轮做功使叶轮转动起来，这个过程中，内能转化为机械能，这个实验体现了热机的原理。
【能力提升练习】
5.1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程【 】
A．是压缩冲程 B．气体对外做功，内能转化为机械能
C．活塞依靠飞轮的惯性而运动 D．气体对外做功，气体的内能增加
【答案】B
【解析】火花塞产生电火花点燃燃料，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，这是做功冲程。
A．在压缩冲程中，活塞向上运动，压缩燃料混合物，使其内能增加、温度升高，但此时并没有燃料点火燃烧和对外做功；
B．在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴转动，将内能转化为机械能；
C．在做功冲程中，是高温高压的燃气推动活塞运动，而不是活塞依靠飞轮的惯性运动。利用飞轮的惯性主要完成做功冲程的辅助冲程（如排气冲程、吸气冲程和压缩冲程）；
D．在做功冲程中，燃气对外做功，内能会减小（因为部分内能转化为了机械能），而内能不会增加。
6.如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是【 】
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
【答案】B
【解析】A．加热水的过程中，酒精灯火焰的温度较高，水温较低，内能从火焰转移到水，通过热传递的方式，使水的内能增加；
B、C．水蒸气把软木塞顶跑的过程，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；
D．水蒸气把软木塞向上冲起时，水蒸气的内能减少温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”。
7.如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中，能量转化的顺序为【 】
A．内能﹣机械能﹣化学能 B．化学能﹣内能﹣机械能
C．机械能﹣内能﹣化学能 D．内能﹣化学能﹣机械能
【答案】B
【解析】用酒精灯加热水的过程中，酒精储存的化学能转化为试管和水的内能；当水沸腾时产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，当气压增大到一定程度时，就会将塞子冲出；此时试管内水蒸气推动塞子对塞子做功，水蒸气的内能减小，转化为塞子的机械能，发生的能量转化的顺序为：化学能→内能→机械能。
8.如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是【 】
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
【答案】B
【解析】A．水在沸腾时，吸收热量，但温度保持在沸点不变；
B．对水加热过程中是通过热传递使水的内能增大的；
C．玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，不是水蒸气；
D．“白气”使小叶轮转动的过程中，内能转化为机械能，相当于汽油机的做功冲程。
【素养提升练习】
9.在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的【 】
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【解析】当放电针放电时将汽油点燃，汽油燃烧把化学能转化为内能，产生高温高压的燃气，燃体膨胀推动软木塞做功，把内能转化为机械能，软木塞燃气冲出。汽油机的做功冲程燃气对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
10.如图所示，有关这个“小汽轮机”的说法不正确的是【 】
A．烧瓶内的水通过热传递的方式增加了自身的内能
B．酒精燃烧将内能转化为化学能
C．水蒸气的内能转化为轮子的机械能
D．内能的一个重要应用是可以用来做功
【答案】B
【解析】A.烧瓶内的水加热过程中，内能从温度高的燃气传递到烧瓶和烧瓶内的水，这是通过热传递的方式使水的内能增加；
B.酒精燃烧，将酒精储存的化学能转化为燃气的内能，得到高温的燃气；
C.高温的水蒸气推动小汽轮机的叶轮做功，把一部分内能转化为叶轮的机械能，使叶轮转动起来；
D.利用内能可以加热物体，也可以做功，图中的小汽轮机就是利用内能做功的装置。
11.如图展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，能量的转化方式是_______能转化为_________能，这一能量转化过程与四冲程汽油机的________冲程相同。
【答案】内 机械 做功
【解析】如图所示的走马灯，点燃底部的蜡烛，蜡烛储存的化学能转化为内能，烛焰周围的空气被加热，内能增加温度升高密度减小上浮，上升的热空气推动扇叶做功，把内能转化为机械能，使扇叶转动带动纸片小人转动。在这一过程中，能量的转化方式是化学能通过燃烧转化为内能，在通过做功将内能转化为机械能，这一能量转化过程与四冲程汽油机的做功冲程相同。
12.（2025年山西中考题）跨学科实践
制作简易汽轮机模型
热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料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。
（1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能__________________；
（2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能_________________；（答出一条即可）
（3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：_________________。
【答案】（1）内能 机械能 （2）见解析 （3）见解析
【解析】（1）酒精燃烧将酒精内部储存的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递过程转移给易拉罐和水，水吸热内能增加温度升高迅速汽化，生成大量的水蒸气，水蒸气推动扇叶对扇叶做功，将水蒸气的一部分内能转化为扇叶的机械能，使扇叶转动起来。
（2）在测试过程中，发现扇叶不转动，可能是水蒸气的内能太小，从笔尖喷出的水蒸汽太少。
（3）在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率。人教版九年级物理 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（基础训练）
【基础巩固练习】
1.汽油机的燃料在气缸内燃烧，属于______机。如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，可以观察到的实验现象是橡胶塞飞出，试管口有白雾产生。由此可得出的实验结论是气体对外做功，内能______（填“增大”、“减小”或“不变”）。 实验中，酒精燃烧时将化学能转化为____能，通过________将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡胶塞的压力越来越____（填“大”或“小”），最后水蒸气对橡胶塞做功，将内能转化为机械能。此实验虽然简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理。
2.蒸汽机的燃烧室在气缸外，属于______机。瓦特制造的蒸汽机就属于此类热机。蒸汽机的发明是人类利用能源的新里程碑，如图所示,它的工作原理是煤或燃油燃烧时通过化学变化将化学能转化为____能，对水加热，产生水蒸气，高温高压的水蒸气进入气缸，推动活塞做功，带动机器工作，将____能转化为______能。
3.如图为正煮饭的高压锅的限压阀被气流顶起冒“白气”的情景，“白气”的形成是____现象，限压阀被顶起的过程中，水蒸气的内能转化为限压阀的________，这一过程中的能量转化情况与热机的____冲程相同。
4.小明利用图示装置进行实验，加热试管使水沸腾是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了 （选填“热机”或“电动机”）的原理。
【能力提升练习】
5.1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程【 】
A．是压缩冲程 B．气体对外做功，内能转化为机械能
C．活塞依靠飞轮的惯性而运动 D．气体对外做功，气体的内能增加
6.如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是【 】
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
7.如图所示，用酒精灯加热试管里的水，产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中，能量转化的顺序为【 】
A．内能﹣机械能﹣化学能 B．化学能﹣内能﹣机械能
C．机械能﹣内能﹣化学能 D．内能﹣化学能﹣机械能
8.如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是【 】
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
【素养提升练习】
9.在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的【 】
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
10.如图所示，有关这个“小汽轮机”的说法不正确的是【 】
A．烧瓶内的水通过热传递的方式增加了自身的内能
B．酒精燃烧将内能转化为化学能
C．水蒸气的内能转化为轮子的机械能
D．内能的一个重要应用是可以用来做功
11.如图展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，能量的转化方式是_______能转化为_________能，这一能量转化过程与四冲程汽油机的________冲程相同。
12.（2025年山西中考题）跨学科实践
制作简易汽轮机模型
热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料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。
（1）汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能__________________；
（2）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能_________________；（答出一条即可）
（3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：_________________。
