2025年六年級科學自制簡易斯特林發(fā)動機模型試卷姓名：______班級：______學號：______得分：______

（考試時間：90分鐘，滿分：100分）

1.**選擇題（每題2分，共10分）**

-題目數(shù)量：5

-分值：10分

2.**填空題（每空1分，共10分）**

-題目數(shù)量：5

-分值：10分

3.**判斷題（每題2分，共10分）**

-題目數(shù)量：5

-分值：10分

4.**簡答題（每題5分，共20分）**

-題目數(shù)量：4

-分值：20分

5.**實驗題（每題10分，共20分）**

-題目數(shù)量：2

-分值：20分

6.**設計題（每題10分，共20分）**

-題目數(shù)量：2

-分值：20分

7.**論述題（每題10分，共10分）**

-題目數(shù)量：1

-分值：10分

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**1.選擇題（每題2分，共10分）**

1.斯特林發(fā)動機的工作原理主要依靠什么？

A.熱脹冷縮

B.液體流動

C.電磁感應

D.化學反應

2.制作簡易斯特林發(fā)動機模型時，通常使用哪種材料作為密封圈？

A.金屬片

B.橡膠圈

C.塑料管

D.紙板

3.斯特林發(fā)動機的熱源是什么？

A.電池

B.風扇

C.火焰

D.電動機

4.斯特林發(fā)動機的冷凝劑通常是什么？

A.水

B.油

C.鹽水

D.酒精

5.斯特林發(fā)動機的效率主要受什么因素影響？

A.材料成本

B.溫差大小

C.模型美觀度

D.制作難度

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**2.填空題（每空1分，共10分）**

1.斯特林發(fā)動機是一種依靠______和______之間循環(huán)運動來工作的熱力發(fā)動機。

2.制作簡易斯特林發(fā)動機模型時，通常需要準備______、______和______等材料。

3.斯特林發(fā)動機的循環(huán)過程包括______、______、______和______四個步驟。

4.斯特林發(fā)動機的優(yōu)點是______、______和______。

5.斯特林發(fā)動機的缺點是______、______和______。

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**3.判斷題（每題2分，共10分）**

1.斯特林發(fā)動機可以直接使用太陽能作為熱源。（）

2.斯特林發(fā)動機的效率比汽油發(fā)動機高。（）

3.制作簡易斯特林發(fā)動機模型時，密封性越好越好。（）

4.斯特林發(fā)動機的工作原理與蒸汽機相同。（）

5.斯特林發(fā)動機可以用于驅動小型風扇。（）

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**4.簡答題（每題5分，共20分）**

1.簡述斯特林發(fā)動機的工作原理。

2.制作簡易斯特林發(fā)動機模型時需要注意哪些關鍵步驟？

3.斯特林發(fā)動機有哪些常見的應用場景？

4.如何提高簡易斯特林發(fā)動機模型的效率？

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**5.實驗題（每題10分，共20分）**

1.請描述如何用塑料瓶、銅管和橡皮泥制作一個簡易斯特林發(fā)動機模型，并說明每個步驟的作用。

2.在實驗中，如何檢測簡易斯特林發(fā)動機模型的密封性？如果發(fā)現(xiàn)漏氣，應該如何改進？

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**6.設計題（每題10分，共20分）**

1.設計一個利用斯特林發(fā)動機模型驅動小風扇的裝置，并說明設計思路。

2.設計一個可以調(diào)節(jié)溫度的簡易斯特林發(fā)動機模型，并說明如何實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。

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**7.論述題（每題10分，共10分）**

結合實際，論述斯特林發(fā)動機在未來能源發(fā)展中的潛力和挑戰(zhàn)。

8.**連線題（每題3分，共12分）**

-題目數(shù)量：4

-分值：12分

9.**名詞解釋（每題4分，共16分）**

-題目數(shù)量：4

-分值：16分

10.**圖表分析題（每題6分，共12分）**

-題目數(shù)量：2

-分值：12分

11.**計算題（每題6分，共12分）**

-題目數(shù)量：2

-分值：12分

12.**改錯題（每題4分，共8分）**

-題目數(shù)量：2

-分值：8分

13.**案例分析題（每題8分，共16分）**

-題目數(shù)量：2

-分值：16分

14.**比較題（每題6分，共12分）**

-題目數(shù)量：2

-分值：12分

15.**開放題（每題10分，共10分）**

-題目數(shù)量：1

-分值：10分

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**8.連線題（每題3分，共12分）**

請將左側的斯特林發(fā)動機部件與右側的功能連線。

1.高溫熱源-A.負責將熱能轉化為機械能

2.低溫冷凝劑-B.負責將工作介質(zhì)加熱

3.運動部件-C.負責將工作介質(zhì)冷卻

4.循環(huán)腔-D.包括活塞、連桿等，實現(xiàn)往復運動

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**9.名詞解釋（每題4分，共16分）**

1.斯特林循環(huán)

2.工作介質(zhì)

3.熱效率

4.往復運動

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**10.圖表分析題（每題6分，共12分）**

圖1展示了一個簡易斯特林發(fā)動機模型的溫度變化曲線。請根據(jù)圖表回答以下問題：

1.圖中A段表示什么過程？B段呢？

2.圖中C點的溫度大約是多少？這個點代表什么意義？

圖2展示了一個簡易斯特林發(fā)動機模型的功率輸出曲線。請根據(jù)圖表回答以下問題：

1.圖中D點對應的功率輸出是多少？

2.圖中E段為什么功率輸出會下降？

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**11.計算題（每題6分，共12分）**

1.一個簡易斯特林發(fā)動機模型在標準大氣壓下工作，如果高溫熱源溫度為150℃，低溫冷凝劑溫度為50℃，請計算溫差是多少？

2.一個簡易斯特林發(fā)動機模型消耗了100焦耳的熱能，產(chǎn)生了30焦耳的機械能，請計算該模型的效率是多少？

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**12.改錯題（每題4分，共8分）**

以下是一個簡易斯特林發(fā)動機模型的錯誤描述，請指出并改正錯誤：

1.斯特林發(fā)動機的工作介質(zhì)只能是氣體，不能是液體。

2.斯特林發(fā)動機的效率與溫差大小無關。

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**13.案例分析題（每題8分，共16分）**

案例一：某科學興趣小組制作了一個簡易斯特林發(fā)動機模型，但發(fā)現(xiàn)模型無法正常工作。請分析可能的原因并提出改進建議。

案例二：某公司計劃利用斯特林發(fā)動機模型驅動小型風力發(fā)電機，請分析該方案的可行性并說明需要考慮的因素。

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**14.比較題（每題6分，共12分）**

請比較斯特林發(fā)動機與汽油發(fā)動機在以下方面的異同點：

1.熱效率

2.環(huán)境影響

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**15.開放題（每題10分，共10分）**

請結合生活實際，提出一個利用斯特林發(fā)動機模型解決實際問題的創(chuàng)新方案，并說明其原理和優(yōu)勢。

**一、選擇題答案**

1.A

2.B

3.C

4.A

5.B

**二、填空題答案**

1.熱端氣體

2.塑料瓶銅管橡皮泥

3.膨脹壓縮冷卻膨脹

4.環(huán)保無污染效率高

5.效率低結構復雜成本高

**三、判斷題答案**

1.√

2.×

3.×

4.×

5.√

**四、簡答題答案**

1.斯特林發(fā)動機的工作原理是利用熱端和冷端之間的溫度差，使工作介質(zhì)（通常是氣體）在循環(huán)腔內(nèi)發(fā)生膨脹和壓縮，從而驅動活塞進行往復運動，最終將熱能轉化為機械能。

2.制作簡易斯特林發(fā)動機模型時需要注意的關鍵步驟：①準備材料；②組裝循環(huán)腔；③安裝密封圈；④連接熱源和冷凝劑；⑤調(diào)試運行。

3.斯特林發(fā)動機的常見應用場景：①小型發(fā)電機；②太陽能發(fā)電系統(tǒng)；③深海探測設備；④航天器熱控制系統(tǒng)。

4.提高簡易斯特林發(fā)動機模型效率的方法：①增加溫差；②優(yōu)化密封性；③使用輕質(zhì)材料；④改進熱交換設計。

**五、實驗題答案**

1.用塑料瓶制作外殼，銅管作為循環(huán)腔，橡皮泥密封接口，加熱瓶底作為熱源，瓶蓋安裝風扇作為輸出裝置。步驟作用：塑料瓶提供密封外殼；銅管容納工作介質(zhì)；橡皮泥保證密封；加熱瓶底提供熱能；風扇輸出機械能。

2.檢測密封性方法：觀察模型運行是否穩(wěn)定，聽是否有漏氣聲。改進方法：增加密封圈厚度，優(yōu)化接口設計，使用更高彈性材料。

**六、設計題答案**

1.設計思路：用斯特林發(fā)動機模型驅動小風扇，需安裝傳動裝置（如齒輪），優(yōu)化發(fā)動機輸出功率，確保風扇能穩(wěn)定轉動。

2.溫度調(diào)節(jié)方法：設計可調(diào)節(jié)的散熱片，或使用溫控閥控制熱源輸入，實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。

**七、論述題答案**

斯特林發(fā)動機在未來能源發(fā)展中的潛力：①環(huán)保無污染；②燃料靈活；③結構簡單。挑戰(zhàn)：①效率有待提高；②啟動時間長；③成本較高。

**八、連線題答案**

1.高溫熱源-B

2.低溫冷凝劑-C

3.運動部件-D

4.循環(huán)腔-A

**九、名詞解釋答案**

1.斯特林循環(huán)：一種熱力學循環(huán)，通過工作介質(zhì)在高溫熱源和低溫冷凝劑之間循環(huán)，實現(xiàn)熱能到機械能的轉換。

2.工作介質(zhì)：在斯特林發(fā)動機中循環(huán)的氣體或液體，負責傳遞熱能并驅動機械運動。

3.熱效率：發(fā)動機輸出的機械能與輸入的熱能之比。

4.往復運動：活塞在氣缸內(nèi)進行的來回運動。

**十、圖表分析題答案**

圖1：

1.A段表示工作介質(zhì)被加熱膨脹；B段表示工作介質(zhì)在熱端完成膨脹過程。

2.C點溫度約100℃；代表熱端和冷端溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2：

1.D點功率輸出約5W。

2.E段功率下降因熱損失增大或密封性變差。

**十一、計算題答案**

1.溫差=150℃-50℃=100℃。

2.效率=30J/100J=0.3=30%。

**十二、改錯題答案**

1.錯誤：斯特林發(fā)動機的工作介質(zhì)可以是氣體或液體。改正：工作介質(zhì)不限于氣體，也可以是液體。

2.錯誤：斯特林發(fā)動機的效率與溫差大小有關。改正：效率與溫差大小成正比。

**十三、案例分析題答案**

案例一：

可能原因：密封性差、熱源不足、結構設計不合理。改進建議：加強密封處理、優(yōu)化熱源設計、使用輕質(zhì)材料。

案例二：

可行性分析：斯特林發(fā)動機可利用太陽能等清潔能源，驅動風力發(fā)電機具有環(huán)保優(yōu)勢。需考慮因素：效率匹配、控制系統(tǒng)設計、成本效益。

**十四、比較題答案**

1.熱效率：斯特林發(fā)動機高于汽油發(fā)動機。

2.環(huán)境影響：斯特林發(fā)動機無排放，汽油發(fā)動機有排放。

**十五、開放題答案**

方案：利用斯特林發(fā)動機模型驅動小型水泵，為農(nóng)村地區(qū)提供簡易供水系統(tǒng)。原理：斯特林發(fā)動機將太陽能轉化為機械能，驅動水泵抽取地下水。優(yōu)勢：環(huán)保、成本低、維護簡單。

**知識點分類和總結**

1.**斯特林發(fā)動機原理**

-熱力學基礎：斯特林循環(huán)、熱能轉換。

-工作介質(zhì)：氣體（空氣）或液體（水）。

-循環(huán)過程：膨脹、壓縮、冷卻、加熱。

2.**材料與結構**

-常用材料：塑料瓶、銅管、橡皮泥、密封圈。

-結構設計：循環(huán)腔、熱源、冷凝劑、傳動裝置。

3.**性能參數(shù)**

-效率：熱效率計算、影響因素（溫差、密封性）。

-功率：輸出功率測量、影響因素（熱源強度、負載）。

4.**應用場景**

-清潔能源：太陽能、風能、地熱能。

-小型設備：發(fā)電機、水泵、風扇。

5.**優(yōu)缺點分析**

-優(yōu)點：環(huán)保、燃料靈活、結構簡單。

-缺點：效率低、啟動時間長、成本高。

**各題型所考察學生的知識點詳解及示例**

**選擇題**

考察學生對斯特林發(fā)動機基本概念的掌握，如工作原理、材料選擇等。

示例：選擇題第1題考察斯特林發(fā)動機的核心原理，正確答案為A（熱脹冷縮），因為斯特林發(fā)動機依靠工作介質(zhì)的熱脹冷縮驅動活塞運動。

**填空題**

考察學生對關鍵術語的熟悉程度，如部件名稱、循環(huán)步驟等。

示例：填空題第1題要求填寫斯特林發(fā)動機的構成部分，答案為“熱端”和“氣體”，熱端是提供熱能的部分，氣體是常見的工作介質(zhì)。

**判斷題**

考察學生對知識點的正誤判斷能力，如斯特林發(fā)動機的適用范圍等。

示例：判斷題第1題“斯特林發(fā)動機可以直接使用太陽能作為熱源”正確，因為太陽能可通過集熱器轉化為熱能，驅動斯特林發(fā)動機。

**簡答題**

考察學生綜合描述能力，如工作原理、制作步驟等。

示例：簡答題第1題要求描述工作原理，考察學生對熱力學循環(huán)的理解，答案需包括熱端加熱、介質(zhì)膨脹、驅動活塞等步驟。

**實驗題**

考察學生的動手能力和問題分析能力，如模型組裝、故障排查等。

示例：實驗題第1題要求描述模型組裝步驟，考察學生對材料用途和組裝順序的掌握，答案需包括塑料瓶、銅管、橡皮泥的用途及組裝方法。

**設計題**

考察學生的創(chuàng)新能力和應用能力，如方案設計、原理說明等。

示例：設計題第1題要求設計驅動風扇的裝置，考察學生對傳動機制的理解，答案需包括齒輪傳動、功率匹配等設計思路。

**論述題**

考察學生的分析能力和邏輯思維能力，如優(yōu)缺點對比、未來發(fā)展趨勢等。

示例：論述題要求分析斯特林發(fā)動機的潛力與挑戰(zhàn)，考察學生對行業(yè)應用的認知，答案需包括環(huán)保優(yōu)勢、效率問題、成本挑戰(zhàn)等。

**連線題**

考察學生對部件功能的對應關系掌握，如熱源與加熱作用等。

示例：連線題第1題將“高溫熱源”與“B.負責將工作介質(zhì)加熱”連線，考察學生對熱源功能的理解。

**名詞解釋**

考察學生對專業(yè)術語的準確表達，如斯特林循環(huán)、工作介質(zhì)等。

示例：名詞解釋第1題要求解釋“斯特林循環(huán)”，答案需包括四個步驟：膨脹、壓縮、冷卻、加熱。

**圖表分析題**

考察學生的數(shù)據(jù)解讀能力，如溫度變化曲線、功率輸出曲線等。

示例：圖表分析題第1題要求分析溫度變化曲線，考察學生對熱力學過程的觀察，答案需包括A段代表加熱、B段代表膨脹等。

**計算題**

考察學生的數(shù)學應用能力，如溫差計算、效率計算等。

示例：計算題第1題要求計算溫差，答案為150℃-50℃=100℃，考察學生對基本數(shù)學運算的掌握。

**改錯題**

考察學生對知識點的正誤辨別，如工作介質(zhì)類型、效率影響因素等。

示例：改錯題第1題“斯特林發(fā)動機的工作介質(zhì)只能是