2025年六年级科学自制简易斯特林发动机模型试卷

2025年六年级科学自制简易斯特林发动机模型试卷姓名：______班级：______学号：______得分：______

（考试时间：90分钟，满分：100分）

1.**选择题（每题2分，共10分）**

-题目数量：5

-分值：10分

2.**填空题（每空1分，共10分）**

-题目数量：5

-分值：10分

3.**判断题（每题2分，共10分）**

-题目数量：5

-分值：10分

4.**简答题（每题5分，共20分）**

-题目数量：4

-分值：20分

5.**实验题（每题10分，共20分）**

-题目数量：2

-分值：20分

6.**设计题（每题10分，共20分）**

-题目数量：2

-分值：20分

7.**论述题（每题10分，共10分）**

-题目数量：1

-分值：10分

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**1.选择题（每题2分，共10分）**

1.斯特林发动机的工作原理主要依靠什么？

A.热胀冷缩

B.液体流动

C.电磁感应

D.化学反应

2.制作简易斯特林发动机模型时，通常使用哪种材料作为密封圈？

A.金属片

B.橡胶圈

C.塑料管

D.纸板

3.斯特林发动机的热源是什么？

A.电池

B.风扇

C.火焰

D.电动机

4.斯特林发动机的冷凝剂通常是什么？

A.水

B.油

C.盐水

D.酒精

5.斯特林发动机的效率主要受什么因素影响？

A.材料成本

B.温差大小

C.模型美观度

D.制作难度

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**2.填空题（每空1分，共10分）**

1.斯特林发动机是一种依靠______和______之间循环运动来工作的热力发动机。

2.制作简易斯特林发动机模型时，通常需要准备______、______和______等材料。

3.斯特林发动机的循环过程包括______、______、______和______四个步骤。

4.斯特林发动机的优点是______、______和______。

5.斯特林发动机的缺点是______、______和______。

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**3.判断题（每题2分，共10分）**

1.斯特林发动机可以直接使用太阳能作为热源。（）

2.斯特林发动机的效率比汽油发动机高。（）

3.制作简易斯特林发动机模型时，密封性越好越好。（）

4.斯特林发动机的工作原理与蒸汽机相同。（）

5.斯特林发动机可以用于驱动小型风扇。（）

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**4.简答题（每题5分，共20分）**

1.简述斯特林发动机的工作原理。

2.制作简易斯特林发动机模型时需要注意哪些关键步骤？

3.斯特林发动机有哪些常见的应用场景？

4.如何提高简易斯特林发动机模型的效率？

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**5.实验题（每题10分，共20分）**

1.请描述如何用塑料瓶、铜管和橡皮泥制作一个简易斯特林发动机模型，并说明每个步骤的作用。

2.在实验中，如何检测简易斯特林发动机模型的密封性？如果发现漏气，应该如何改进？

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**6.设计题（每题10分，共20分）**

1.设计一个利用斯特林发动机模型驱动小风扇的装置，并说明设计思路。

2.设计一个可以调节温度的简易斯特林发动机模型，并说明如何实现温度调节。

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**7.论述题（每题10分，共10分）**

结合实际，论述斯特林发动机在未来能源发展中的潜力和挑战。

8.**连线题（每题3分，共12分）**

-题目数量：4

-分值：12分

9.**名词解释（每题4分，共16分）**

-题目数量：4

-分值：16分

10.**图表分析题（每题6分，共12分）**

-题目数量：2

-分值：12分

11.**计算题（每题6分，共12分）**

-题目数量：2

-分值：12分

12.**改错题（每题4分，共8分）**

-题目数量：2

-分值：8分

13.**案例分析题（每题8分，共16分）**

-题目数量：2

-分值：16分

14.**比较题（每题6分，共12分）**

-题目数量：2

-分值：12分

15.**开放题（每题10分，共10分）**

-题目数量：1

-分值：10分

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**8.连线题（每题3分，共12分）**

请将左侧的斯特林发动机部件与右侧的功能连线。

1.高温热源-A.负责将热能转化为机械能

2.低温冷凝剂-B.负责将工作介质加热

3.运动部件-C.负责将工作介质冷却

4.循环腔-D.包括活塞、连杆等，实现往复运动

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**9.名词解释（每题4分，共16分）**

1.斯特林循环

2.工作介质

3.热效率

4.往复运动

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**10.图表分析题（每题6分，共12分）**

图1展示了一个简易斯特林发动机模型的温度变化曲线。请根据图表回答以下问题：

1.图中A段表示什么过程？B段呢？

2.图中C点的温度大约是多少？这个点代表什么意义？

图2展示了一个简易斯特林发动机模型的功率输出曲线。请根据图表回答以下问题：

1.图中D点对应的功率输出是多少？

2.图中E段为什么功率输出会下降？

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**11.计算题（每题6分，共12分）**

1.一个简易斯特林发动机模型在标准大气压下工作，如果高温热源温度为150℃，低温冷凝剂温度为50℃，请计算温差是多少？

2.一个简易斯特林发动机模型消耗了100焦耳的热能，产生了30焦耳的机械能，请计算该模型的效率是多少？

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**12.改错题（每题4分，共8分）**

以下是一个简易斯特林发动机模型的错误描述，请指出并改正错误：

1.斯特林发动机的工作介质只能是气体，不能是液体。

2.斯特林发动机的效率与温差大小无关。

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**13.案例分析题（每题8分，共16分）**

案例一：某科学兴趣小组制作了一个简易斯特林发动机模型，但发现模型无法正常工作。请分析可能的原因并提出改进建议。

案例二：某公司计划利用斯特林发动机模型驱动小型风力发电机，请分析该方案的可行性并说明需要考虑的因素。

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**14.比较题（每题6分，共12分）**

请比较斯特林发动机与汽油发动机在以下方面的异同点：

1.热效率

2.环境影响

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**15.开放题（每题10分，共10分）**

请结合生活实际，提出一个利用斯特林发动机模型解决实际问题的创新方案，并说明其原理和优势。

**一、选择题答案**

1.A

2.B

3.C

4.A

5.B

**二、填空题答案**

1.热端气体

2.塑料瓶铜管橡皮泥

3.膨胀压缩冷却膨胀

4.环保无污染效率高

5.效率低结构复杂成本高

**三、判断题答案**

1.√

2.×

3.×

4.×

5.√

**四、简答题答案**

1.斯特林发动机的工作原理是利用热端和冷端之间的温度差，使工作介质（通常是气体）在循环腔内发生膨胀和压缩，从而驱动活塞进行往复运动，最终将热能转化为机械能。

2.制作简易斯特林发动机模型时需要注意的关键步骤：①准备材料；②组装循环腔；③安装密封圈；④连接热源和冷凝剂；⑤调试运行。

3.斯特林发动机的常见应用场景：①小型发电机；②太阳能发电系统；③深海探测设备；④航天器热控制系统。

4.提高简易斯特林发动机模型效率的方法：①增加温差；②优化密封性；③使用轻质材料；④改进热交换设计。

**五、实验题答案**

1.用塑料瓶制作外壳，铜管作为循环腔，橡皮泥密封接口，加热瓶底作为热源，瓶盖安装风扇作为输出装置。步骤作用：塑料瓶提供密封外壳；铜管容纳工作介质；橡皮泥保证密封；加热瓶底提供热能；风扇输出机械能。

2.检测密封性方法：观察模型运行是否稳定，听是否有漏气声。改进方法：增加密封圈厚度，优化接口设计，使用更高弹性材料。

**六、设计题答案**

1.设计思路：用斯特林发动机模型驱动小风扇，需安装传动装置（如齿轮），优化发动机输出功率，确保风扇能稳定转动。

2.温度调节方法：设计可调节的散热片，或使用温控阀控制热源输入，实现温度调节。

**七、论述题答案**

斯特林发动机在未来能源发展中的潜力：①环保无污染；②燃料灵活；③结构简单。挑战：①效率有待提高；②启动时间长；③成本较高。

**八、连线题答案**

1.高温热源-B

2.低温冷凝剂-C

3.运动部件-D

4.循环腔-A

**九、名词解释答案**

1.斯特林循环：一种热力学循环，通过工作介质在高温热源和低温冷凝剂之间循环，实现热能到机械能的转换。

2.工作介质：在斯特林发动机中循环的气体或液体，负责传递热能并驱动机械运动。

3.热效率：发动机输出的机械能与输入的热能之比。

4.往复运动：活塞在气缸内进行的来回运动。

**十、图表分析题答案**

图1：

1.A段表示工作介质被加热膨胀；B段表示工作介质在热端完成膨胀过程。

2.C点温度约100℃；代表热端和冷端温度达到稳定状态。

图2：

1.D点功率输出约5W。

2.E段功率下降因热损失增大或密封性变差。

**十一、计算题答案**

1.温差=150℃-50℃=100℃。

2.效率=30J/100J=0.3=30%。

**十二、改错题答案**

1.错误：斯特林发动机的工作介质可以是气体或液体。改正：工作介质不限于气体，也可以是液体。

2.错误：斯特林发动机的效率与温差大小有关。改正：效率与温差大小成正比。

**十三、案例分析题答案**

案例一：

可能原因：密封性差、热源不足、结构设计不合理。改进建议：加强密封处理、优化热源设计、使用轻质材料。

案例二：

可行性分析：斯特林发动机可利用太阳能等清洁能源，驱动风力发电机具有环保优势。需考虑因素：效率匹配、控制系统设计、成本效益。

**十四、比较题答案**

1.热效率：斯特林发动机高于汽油发动机。

2.环境影响：斯特林发动机无排放，汽油发动机有排放。

**十五、开放题答案**

方案：利用斯特林发动机模型驱动小型水泵，为农村地区提供简易供水系统。原理：斯特林发动机将太阳能转化为机械能，驱动水泵抽取地下水。优势：环保、成本低、维护简单。

**知识点分类和总结**

1.**斯特林发动机原理**

-热力学基础：斯特林循环、热能转换。

-工作介质：气体（空气）或液体（水）。

-循环过程：膨胀、压缩、冷却、加热。

2.**材料与结构**

-常用材料：塑料瓶、铜管、橡皮泥、密封圈。

-结构设计：循环腔、热源、冷凝剂、传动装置。

3.**性能参数**

-效率：热效率计算、影响因素（温差、密封性）。

-功率：输出功率测量、影响因素（热源强度、负载）。

4.**应用场景**

-清洁能源：太阳能、风能、地热能。

-小型设备：发电机、水泵、风扇。

5.**优缺点分析**

-优点：环保、燃料灵活、结构简单。

-缺点：效率低、启动时间长、成本高。

**各题型所考察学生的知识点详解及示例**

**选择题**

考察学生对斯特林发动机基本概念的掌握，如工作原理、材料选择等。

示例：选择题第1题考察斯特林发动机的核心原理，正确答案为A（热胀冷缩），因为斯特林发动机依靠工作介质的热胀冷缩驱动活塞运动。

**填空题**

考察学生对关键术语的熟悉程度，如部件名称、循环步骤等。

示例：填空题第1题要求填写斯特林发动机的构成部分，答案为“热端”和“气体”，热端是提供热能的部分，气体是常见的工作介质。

**判断题**

考察学生对知识点的正误判断能力，如斯特林发动机的适用范围等。

示例：判断题第1题“斯特林发动机可以直接使用太阳能作为热源”正确，因为太阳能可通过集热器转化为热能，驱动斯特林发动机。

**简答题**

考察学生综合描述能力，如工作原理、制作步骤等。

示例：简答题第1题要求描述工作原理，考察学生对热力学循环的理解，答案需包括热端加热、介质膨胀、驱动活塞等步骤。

**实验题**

考察学生的动手能力和问题分析能力，如模型组装、故障排查等。

示例：实验题第1题要求描述模型组装步骤，考察学生对材料用途和组装顺序的掌握，答案需包括塑料瓶、铜管、橡皮泥的用途及组装方法。

**设计题**

考察学生的创新能力和应用能力，如方案设计、原理说明等。

示例：设计题第1题要求设计驱动风扇的装置，考察学生对传动机制的理解，答案需包括齿轮传动、功率匹配等设计思路。

**论述题**

考察学生的分析能力和逻辑思维能力，如优缺点对比、未来发展趋势等。

示例：论述题要求分析斯特林发动机的潜力与挑战，考察学生对行业应用的认知，答案需包括环保优势、效率问题、成本挑战等。

**连线题**

考察学生对部件功能的对应关系掌握，如热源与加热作用等。

示例：连线题第1题将“高温热源”与“B.负责将工作介质加热”连线，考察学生对热源功能的理解。

**名词解释**

考察学生对专业术语的准确表达，如斯特林循环、工作介质等。

示例：名词解释第1题要求解释“斯特林循环”，答案需包括四个步骤：膨胀、压缩、冷却、加热。

**图表分析题**

考察学生的数据解读能力，如温度变化曲线、功率输出曲线等。

示例：图表分析题第1题要求分析温度变化曲线，考察学生对热力学过程的观察，答案需包括A段代表加热、B段代表膨胀等。

**计算题**

考察学生的数学应用能力，如温差计算、效率计算等。

示例：计算题第1题要求计算温差，答案为150℃-50℃=100℃，考察学生对基本数学运算的掌握。

**改错题**

考察学生对知识点的正误辨别，如工作介质类型、效率影响因素等。

示例：改错题第1题“斯特林发动机的工作介质只能是