1860年，法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机，它通过煤气燃烧产生热能和动力，压缩比为1，热效率为4.5%，低于当时的蒸汽机水平。1926年瑞士人布希引入了废气涡轮增压理论、1950年直喷技术原型开始出现，但汽油机热效率进步缓慢，直到1990年，电喷系统才给汽油机热效率带来了明显改善。到了2000年，发动机精确喷油下的热效率才达到30%，后经多年发展大多汽油机的效率多在28%~33%。某款国产165型单缸四冲程汽油机，该汽油机的汽缸横截面积为，活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为，飞轮的转速是2400r/min。求：

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1. 1860年，法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机，它通过煤气燃烧产生热能和动力，压缩比为1，热效率为4.5%，低于当时的蒸汽机水平。1926年瑞士人布希引入了废气涡轮增压理论、1950年直喷技术原型开始出现，但汽油机热效率进步缓慢，直到1990年，电喷系统才给汽油机热效率带来了明显改善。到了2000年，发动机精确喷油下的热效率才达到30%，后经多年发展大多汽油机的效率多在28%~33%。某款国产165型单缸四冲程汽油机，该汽油机的汽缸横截面积为 $\text{[math]}$ ，活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 $\text{[math]}$ ，飞轮的转速是2400r/min。求：

(1) 这种汽油机燃气对活塞的平均压力；

(2) 这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；

(3) 如果某小型汽车用4个缸的这种汽油机作为动力机（设每个缸提供的功率均相同），若该汽油机的效率为40%，当该汽车在平直公路上以36km/h的速度匀速行驶54km，需消耗汽油多少kg？（汽油的热值为 $\text{[math]}$ ）

【考点】

燃料的热值; 热机的效率;

【答案】

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综合题普通

1. 阅读下面短文并回答问题。

混合动力汽车

图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油10kg，蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示，汽车的某些参数如下表所示。（燃油热值q=4.0 $\text{[math]}$ 10⁷J/kg）

电机	输出最大功率/kW	40
电池	输出电压/V	300
电池	最大储存电能/J	1.0 $\text{[math]}$ 10⁸
整车	质量/kg	1000

(1) 汽车匀速行驶过程中可以认为其所受牵引力与阻力在水平方向上二力平衡，则该车在测试过程中所受牵引力大小为N，做功J；

(2) “千克百公里能耗”是衡量新能源汽车的一项重要指标。“J/（100km·kg）”是指车辆消耗的能量与行驶路程和车辆总质量乘积的比值。则该车在测试过程中的千克百公里能耗为J/（100km·kg），汽车的能量利用效率为。

综合题普通

2. 插电式混合动力车（简称PHEV）是以电动为主，在电池电力耗尽后不能及时充电才以汽油机为辅的动力装置，电池的放电效率为80%，输出的电能全部转化为汽车的机械能。当汽油发动机工作时，将汽油燃烧放出的热量的20%用来驱动汽车行驶，5%转换成汽车电池中的电能。已知汽车以36km/h的车速匀速行驶时所受的阻力为1000N，汽油热值近似取q＝5×10⁷J/kg。

（1）当汽车用电行驶时，将电能转化为能。汽油发动机工作时每秒完成10个工作循环，则汽油发动机每分钟完成个冲程。

（2）一辆PHEV汽车在快充电充电，每秒消耗电能2×10⁴J，快充充电桩充电2.5h将电池充满电，若在纯电模式下可供汽车在某平直路面上以36km/h的车速匀速行驶2h，求该汽车电池在快充时的充电效率?

（3）若上述电池电力耗尽后依靠汽油机进行匀速行驶，已知油箱中有36kg汽油，求汽车距离下一次充电最多还能行驶多少路程？

综合题困难

3. 百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量，是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90 km/h接近经济车速，因此对外公布的理论油耗通常为90km/h的百公里匀速油耗，某品牌汽车行驶100 km油耗为8 L，汽车发动机的输出功率为 25 kW（已知汽油的密度为0.75 × 10³ kg/m³ ，热值为4.5× 10⁷ J/kg）。求：

（1）汽油在燃烧的过程中，将能转化为能，汽油用掉一半时，其热值（选填“变大” “变小”或“不变”）。

（2）8 L汽油完全燃烧放出的热量。

（3）行驶100 km时间内发动机所做的功。

（4）该品牌汽车发动机的热机效率（百分号前保留整数）。

综合题普通