(完整版)5.5电能的输送习题
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5 电能的输送一、选择题(1~5题为单选题,6~10题为多选题)1.农村进行电网改造,为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( ) A .提高输送功率 B .增大输送电流 C .提高输电电压D .减小输电导线的横截面积2.输电线路的总电阻为R ,发电站输出功率为P ,输电电压为U ,则用户得到的功率为( ) A .P B .P -(PU )2·RC .P -U 2RD .(P U)2·R3.某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km 外的用户,其输出电功率是3×106kW.现用500kV 电压输电,则下列说法正确的是( ) A .输电线上输送的电流大小为2.0×105A B .输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC .若改用5kV 电压输电,则输电线上损失的功率为9×108kWD .输电线上损失的功率为ΔP =U 2R,U 为输电电压,R 为输电线的电阻4.图1为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )图1A .(n 1n 2)U 2m4rB .(n 2n 1)U 2m4rC .4r (n 1n 2)2(P U m)2D .4r (n 2n 1)2(P U m)25.远距离输电的原理图如图2所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的总电阻为R .变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )图2A.I 1I 2=n 1n 2 B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22RD .I 1U 1=I 2U 26.如图3所示为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述正确的是( )图3A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B .高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗C .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 7.下列关于远距离高压直流输电的说法中,正确的是( )A .直流输电系统只在输电环节是直流,而在发电环节和用电环节是交流B .直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流,而在输电环节是交流C .整流器将交流变直流,逆变器将直流变交流D .逆变器将交流变直流,整流器将直流变交流8.输送功率为P ,输送电压为U ,输电线电阻为R ,用户得到的电压为U ′.则下列说法中正确的是( )A .输电线损失功率为(PU )2RB .输电线损失功率为(U -U ′)2RC .用户得到的功率为U 2RD .用户得到的功率为PU ′U9.某小型水电站的电能输送示意图如图4所示,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ,降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u =2202sin(100πt ) V ,降压变压器的副线圈与阻值R 0=11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是( )图4A .通过R 0的电流有效值是20AB .降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C .升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D .升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率10.某小型水电站的电能输送示意图如图5所示,发电机的输出电压为200V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V 的用电器正常工作,则( )图5A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 二、非选择题11.风力发电作为新型环保能源,近年来得到了快速发展,如图6所示的风车阵中发电机输出功率为100kW ,输出电压是250V ,用户需要的电压是220V ,输电线总电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:图6(1)画出此输电线路的示意图;(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)用户得到的电功率.12.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户,发电机输出功率是120kW,输出电压是240V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25,输电线的总电阻为10Ω,用户需要的电压为220V.则:(1)输电线上损失的电功率为多少?(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少?[答案]精析1.C [电费高低与线路损耗有关,损耗越大,电费越高,减少损耗的途径:一、减小输电导线中的电流,即提高输电电压;二、减小输电线的电阻,即增大输电导线的横截面积,故C 正确.]2.B [用户得到的功率P 得=P -I 2R =P -(PU)2·R ,所以B 正确.]3.B [输电线上输送的电流为I =P U =3×106×103500×103A =6×103A ,A 项错误;输电线上损失的电压为U 损=IR =6×103×2.5V =1.5×104V =15kV ,B 项正确;当用5kV 电压输电时,输电线上损失的功率超过3×106kW ,与实际情况相矛盾,故C 项错误;当用公式ΔP =U 2R计算损失的功率时,U 为输电线上损失的电压而不是输电电压,D 项错误.]4.C [原线圈电压的有效值:U 1=U m 2,根据U 1U 2=n 1n 2可得U 2=⎝⎛⎭⎫n 2n 1U m 2,又因为是理想变压器,所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ,所以输电线上的电流I =PU 2,输电线上损失的电功率为P ′=I 22r =4r ⎝⎛⎭⎫n 1n 22⎝⎛⎭⎫P U m2,所以C 正确,A 、B 、D 错误.]5.D [根据理想变压器的工作原理得I 1U 1=I 2U 2、I 1I 2=n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压,故I 2≠U 2R .而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和.选项D 正确.]6.ABD [依据输电原理,电路中的功率损耗ΔP =I 2R 线,而R 线=ρlS ,增大输电导线的横截面积,可减小输电线的电阻,从而能够减小输电过程中的电能损失,选项A 正确;由P 输=UI 知,在输送功率P 输一定的情况下,输送电压U 越大,则输电电流I 越小,则电路中的功率损耗越小,选项B 正确;若输送电压一定,输送功率P 输越大,则电流I 越大,电路中损耗的电功率越大,选项C 错误;因为输电电压越高,对于安全和技术的要求也越高,因此并不是输电电压越高越好,高压输电必须综合考虑各种因素,选项D 正确.]7.AC [直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成,在整流站通过整流器将交流电变换为直流电,在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确.]8.ABD [送电电流为I =PU ,损失电压为U -U ′,则损失功率可表示为以下几种形式:P损=I 2R =(P U )2R ,A 正确;P 损=(U -U ′)2R ,B 正确;用户得到的功率为P 用=IU ′=PU ′U ,D 正确,C 错误.]9.ABD [降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022=220V ,负载电阻为11Ω,所以通过R 0的电流的有效值是20A ,故A 正确;因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,所以原、副线圈的电压之比为4∶1,故B 正确;由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压,故C 错误;升压变压器T 1的输入与输出功率相等,降压变压器T 2的输入与输出功率也相等,但升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率,原因是输电线上电阻消耗功率,故D 正确.]10.AD [由于输电线上的电压损失,故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,故选项C 错误;由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,故选项D 正确.U 2U 1=n 2n 1,U 3U 4=n 3n 4,因为U 1=200V<U 4=220V ,U 2>U 3=U 2-U 线,故n 2n 1>n 3n 4,选项A 正确.]11.(1)见[解析]图 (2)1∶20 240∶11 (3)96kW [解析] (1)如图所示(2)输电线损失的功率P 损=P ×4%=100kW ×4%=4kW. 输电线电流I 2=P 损R 线=4×10310A =20A. 升压变压器输出电压 U 2=P I 2=100×10320V =5×103V.升压变压器原、副线圈匝数比: n 1n 2=U 1U 2=250V 5000V =120. 电压损失U 损=I 2R 线=20×10V =200V . 降压变压器原线圈两端电压 U 3=U 2-U 损=4800V . 降压变压器原、副线圈匝数比 n 3n 4=U 3U 4=4800V 220V =24011. (3)用户得到的电功率P 用=P -P 损=96kW. 12.(1)4000W (2)290∶11[解析] (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2=n 1n 2得输电电压U 2=n 2n 1U 1=251×240V =6000V输电电流I 2=P U 2=120×1036000A =20A输电线上损失的电功率ΔP =I 22r =202×10W =4000W. (2)输电线上损失的电压 ΔU =I 2r =20×10V =200V降压变压器原线圈两端的电压U 3=U 2-ΔU =6000V -200V =5800V 根据理想变压器的变压规律得n3 n4=U3U4=5800V220V=29011.。
5.5 电能的输送一、选择题1.理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2=10∶1,原线圈两端接通交流电源,则( )A .原、副线圈中电流频率之比f 1∶f 2=10∶1B .原、副线圈两端电压之比为U 1∶U 2=10∶1C .原、副线圈内交变电流之比I 1∶I 2=1∶10D .变压器输入和输出功率之比P 1∶P 2=10∶1 2.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下( )A .只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率B .提高输电电压,能减小电流,提高输电效率C .提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗D .提高输电电压势必增大输电导线上的电流3.如图1所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1,原线圈接正弦交流电源,副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只,且灯泡正常发光,则( )A .电流表的示数为32220 A B .电源输出功率为1 200 WC .电流表的示数为3220A D .原线圈端电压为11 V4.某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为P 0,输电电压为U ,输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是( )A .输电线上的电流I =U RB .输电线上的电流I =P 0UC .输电线上损失的功率P =(P 0U )2RD .输电线上损失的功率P =U2R5.某小型水电站的电能输送示意图如图7所示,发电机的输出电压为200 V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作,则( )A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率6.如图8所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1.原线圈接电压u =220sin 100πt V 的交流电源,副线圈接两个阻值均为R =22 Ω的负载电阻,电表均为理想电表.则下述结论中正确的是( )A.开关S断开时,电流表A的示数为0.1 AB.开关S断开时,电压表V的示数为11 2 VC.开关S闭合时,电流表A的示数为0.05 AD.开关S闭合时,电压表V的示数为22 V7.为保证用户电压稳定在220 V,变电所需适时进行调压,图甲为调压变压器示意图.保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示.以下正确的是( )甲乙A.u1=1902sin (50πt) V B.u2=1902sin (100πt) VC.为使用户电压稳定在220 V,应将P适当下移D.为使用户电压稳定在220 V,应将P适当上移8.在如图10所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变.随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大9.如图所示,电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触头,原线圈两端接电压有效值恒定的交变电流,则能使原线圈的输入功率变大的是( )A.保持P的位置不变,S由b切换到aB.保持P的位置不变,S由a切换到bC.S掷于b位置不动,P向上滑动D.S掷于b位置不动,P向下滑动10.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后( )A.A 1示数变大,A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变11.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=4∶1,原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的电阻B阻值相等,a、b两端加一定的交变电压U后两电阻消耗的功率之比P A∶P B为( )A.4∶1 B.1∶4 C.16∶1 D.1∶1612.如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是( )A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.在输送电压一定时,输送电功率越大,输电过程中的电能损失越小D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好13.面积为S的两个电阻相同的线圈,分别放在如图所示的磁场中,图甲中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动,图乙中磁场变化规律为B=B0cos 2πtT,从图示位置开始计时,则( )A.两线圈的磁通量变化规律相同B.两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C.经相同的时间t(t>T),两线圈产生的热量相同D.从此时刻起,经T/4时间,流过两线圈横截面的电荷量相同14.如图所示,图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系.若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过1 min的时间,两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为 ( )A.1∶ 2 B.1∶2C.1∶3 D.1∶615.如图甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化,在t=π2ω时刻( )A.线圈中的电流最大 B.穿过线圈的磁通量最大C.线圈所受的安培力为零 D.穿过线圈磁通量的变化率最大16.一个闭合的矩形线圈放在匀强磁场中匀速转动,角速度为ω时,线圈中产生的交变电动势的最大值为E 0,周期为T 0,外力提供的功率为P 0.若使线圈转动的角速度变为2ω,线圈中产生的交变电动势的最大值为E ,周期为T ,外力提供的功率为P.则E 、T 和P 的大小为( )A .E =2E 0,T =12T 0,P =2P 0B .E =E 0,T =12T 0,P =2P 0C .E =2E 0,T =T 0,P =2P 0D .E =2E 0,T =12T 0,P =4P 0二、计算题17.如下图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图,它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r =0.10 m 、匝数n =20匝的线圈,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如下图乙所小均为B =0.20π示).在线圈所在位置磁感应强度B 的大T ,线圈的电阻为R 1=0.50 Ω,它的引出线接有R 2=9.5 Ω的小电珠L.外力推动线圈框架的P 端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过小电珠.当线圈运动速度v 随时间t 变化的规律如下图丙所示时(摩擦等损耗不计).求:(1)小电珠中电流的最大值; (2)电压表的示数;(3)t =0.1 s 时外力F 的大小;(4)在不改变发电装置结构的条件下,要使小电珠的功率提高双倍,可采取什么办法(至少说出两种方法)?变压器 远距离输电限时练习题参考答案 一、选择题1.BC [根据变压器的电压比U 1U 2=n 1n 2和电流比I 1I 2=n 2n 1可知选项B 、C 是正确的;对于理想变压器,不改变频率且输入与输出的功率应相等,即P 1=P 2,所以选项A 、D 是错误的.]2.B [在输出功率一定时,由P =UI 知,当U 增大时,I 减小,输电导线损耗的功率P 损=I 2R 将变小.]3.C [因为灯泡正常发光所以副线圈中的电流:I 2=P U 2=60220 A =311A根据公式I 1I 2=n 2n 1得I 1=n 2n 1I 2=120×311 A =3220 A ,即电流表的示数应为3220 A ,故A 错,C 对;电源的输出功率等于变压器的输入功率,由P 入=P 出可得电源的输出功率为60 W ,故B 选项错误;根据公式U 1U 2=n 1n 2,得U 1=n 1n 2U 2=201×220 V=4 400 V ,故D 选项错误.]4.BC [输电线上的电流I 线=P 0U =U 线R ,故A 错误,B 正确;输电线上的功率损失P =I 2线R =(P 0U )2R =U 2线R ,故C 正确,D 错误.]5. AD6.B 7.BD 8.CD 9.AC 10.AD11.D [设电路中通过A 、B 的电流分别为I A 、I B 有I A ∶I B =n 2∶n 1=1∶4 故P A ∶P B =I 2A RI 2B R=1∶16]12.ABD [输电线中损失的功率ΔP=I 2·R 线=(P 送U )2ρL S ,可见,增加输电线的横截面积或提高输送电压(即减小输电电流),都可以减小输电线中的功率损失,选项A 、B 正确;若输送电压一定时,输送的电功率越大,则输电电流越大,电能损失越大,选项C 错误;高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济要求、距离远近等各种因素,不是电压越高就越好,选项D 正确.]13.[解析] 甲:Φ甲=B 0Scosωt,乙:Φ乙=BScosωt=B 0Scosωt,故磁通量变化率相同,又E =ΔΦΔt,所以电动势变化规律也相同,故甲、乙两种情况电动势最大值出现时刻及有效值、平均值均同. [答案] ACD14.[解析] 电功的计算,I 要用有效值计算,图甲中,由有效值的定义得(12)2R×2×10-2+0+(12)2R×2×10-2=I 21R×6×10-2,解得I 1=33 A ;图乙中,I 的值不变,I 2=1 A ,由W =UIt =I 2Rt ,可以得到W 甲∶W 乙=1∶3,C 正确.[答案] C15.[解析] t =π2ω=T4,线圈转过90°,线圈平面与磁感线垂直,此时穿过线圈的磁通量最大,穿过线圈磁通量的变化率为零,感应电流为零,线圈不受安培力作用,故A 、D 错误,B 、C 正确.[答案] BC16.[解析] 设线圈为N 匝,面积为S ,所在区域磁感应强度为B ,当角速度为ω时,产生的最大感应电动势E 0=NBSω,周期T 0=2πω,外力提供的功率P 0=E 2有R=NBSω222R=N 2B 2S 2ω22R .当角速度为2ω时,产生的最大感应电动势E =2NBSω=2E 0,周期T =2π2ω=πω=12T 0,外力提供的功率P =NBS2ω222R=4N 2B 2S 2ω22R=4P 0.故D 正确. 17.[解析] (1)由题意及法拉第电磁感应定律知道,由于线圈在磁场中做往复运动,产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律,线圈中的感应电动势的最大值为:E m =nBlv =nB2πrv m ,电路总电阻为:R 1+R 2,那么小电珠中电流的最大值为I m =nB2πrv m R 1+R 2=20×0.2×2π×0.1×2π9.5+0.5A =0.16 A.(2)电压表示数为有效值 U =U m 2=22I m R 2=22×0.16×9.5 V=0.76 2 V≈1.07 V. (3)当t =0.1 s 也就是T/4时,外力F 的大小为F =nB2πrI m =n 2B22πr 2R 1+R 2v m =0.128 N.(4)提高v m 用变压器[答案] (1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N (4)提高v m 用变压器2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的1.如图所示,物体A 和小车用轻绳连接在一起,小车以速度0v 向右匀速运动。
时间:45分钟一、单项选择题1.输电线路的总电阻为R ,发电站输出功率为P ,输电电压为U ,则用户得到的功率为(B )A .PB .P -P U ·RC .P -U 2R D.P U 2·R解析:用户得到功率P 得=P -I 2R =P -PU ·R ,所以B 正确.2.某用电器离供电电源的距离为l ,线路上的电流为I .若要求线路上的电压降不超过U .已知输电导线的电阻率为ρ,那么该输电导线的横截面积的最小值是(C )A.ρlI UB.I 2ρC.2ρlI UD.2Ul Iρ解析:因为导线的总长度为2l ,所以电压降U =IR =Iρ2l S,解得S =2ρlI U.正确选项为C.3.远距离输送一定功率的交变电流,输电线电阻一定,若输送电压升高为原来的n 倍,下列选项正确的是(B )①输电导线上的电压损失是原来的1n②输电导线上的电压损失是原来的1n2③输电导线上的电功率损失是原来的1n④输电导线上的电功率损失是原来的1n2A .①③B .①④C .②③D .②④解析:由电压损失ΔU =IR 和P =IU 得ΔU =P UR ,故U 变为n 倍时,ΔU ′=1n ΔU ,①正确;又ΔP =I 2R R ,故ΔP ′=1n2ΔP ,④正确.4.电学中的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律(感应电动势大小的规律)、安培定则(磁场对电流作用的规律)都是一些重要的规律.如图为远距离输电系统的示意图(设用户的电器是电动机),下列选项中正确的是(D )A .发电机能发电的主要原理是库仑定律;变压器能变压的主要原理是欧姆定律;电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律B .发电机能发电的主要原理是安培定则;变压器能变压的主要原理是欧姆定律;电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律C .发电机能发电的主要原理是欧姆定律;变压器能变压的主要原理是库仑定律;电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律D .发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律;变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律;电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定则解析:发电机主要是将其他形式的能转化为电能的设备,应用的是法拉第电磁感应定律;变压器是由电流的变化产生磁场的变化,从而使得线圈内的磁通量发生变化,产生感应电流,也是应用法拉第电磁感应定律;电动机是将电能转化为其他形式的能的设备,通电导线在磁场中要受到力的作用从而运动,是安培定则的应用.5.某电站用11kV 的交变电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为R .现用变压器将电压升高到220kV 的超高压送电,下列说法中正确的是(B )A .因I =U R,所以输电线上的电流增为原来的20倍B .因I =P U ,所以输电线上的电流减为原来的120C .因P =U 2R,所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D .若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线直径减为原来的1400解析:因U 并非全部加到输电线的电阻上,所以不能用I =U R计算输电线中的电流,所以A 错;输送功率和输电电流、输电电压的关系为P =UI ,在输送功率一定的条件下,U 和I 成反比,所以B 正确;U 是输电电压,它等于输电线上的电压损失和负载得到的电压之和,所以U 并非R 上的电压,不能用P =U 2R计算功率损失,C 错;线路上功率损失P 损=I 2R 线·ρ·L S =P 2送ρL U 2送S,由于输送功率、导线材料、长度是不变的,在线路损失功率不变的条件下,输电电压的平方和导线截面积成反比,所以电压由11kV 升到220kV ,所需导线的横截面积减为原来的1400,导线直径减为原来的120,D 错.二、多项选择题6.远距离输送一定功率的交流电,若输电线电阻一定,下列说法正确的是(CD )A .输电线上的电压损失跟输电电压成正比B .输电线上的功率损失跟输电电压成正比C .输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D .输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比解析:此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混,由P =U 2R 而选B.正确的思路是由I 线=P 送U 送可知ΔP =P 2送U 2送·R 线,C 对.ΔU =P 送U 送·R 线,A 错.ΔP =ΔU 2R 线,D 对.7.如图为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述正确的是(ABD)A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B .高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好解析:本题考查电能的输送及输电线电能的损失问题.电能的损失P 损=I 2R =I 2·ρL S,增大输电线的横截面积,会减小输电线的电阻,可以减少电能损失,A 项正确;在输送功率保持不变的情况下,由P =UI ,提高输送电压会减小输电电流,从而减小电能损失;在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电电流就越大,功率损失就越大,所以B 项正确,C 项错误;高压输电,电压越高,对变压器的要求就越高,架设难度也会增加,同时感抗和容抗也会使电能损失进一步增大,所以要综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好,D 选项正确.8.2013年9月25日,世界首个商业化运行的同塔双回路特高压交流输电工程——皖电东送淮南至上海特高压交流工程正式投入运行.如图甲所示,某变电所的调压装置可视为理想变压器,当滑动接头上下移动时可改变输出电压.原线圈两端接正弦交流电源,电压u 1保持不变,用户电压u 2随时间变化的规律如图乙所示,下列说法中正确的是(AC )A .用户电压的瞬时值表达式为u 2=1902sin(100πt )(V)B .为使用户电压稳定在220V ,应将P 适当下移C .原线圈匝数不变的情形下用户更换不同额定功率的用电器时,原线圈输入功率随之变化D .原线圈匝数不变的情形下用户更换不同额定功率的用电器时,原线圈两端电压随之变化解析:由于用户电压u 2随时间t 变化的曲线周期为0.02s ,所以u 2=1902sin(100πt )(V),选项A 正确;由题图乙可知,副线圈输出电压的有效值U 2=190V ,根据U 1U 2=n 1n 2,为使用户电压稳定在220V ,应减小变压器原线圈匝数n 1,即将P 适当上移,故选项B 错误;理想变压器副线圈电压随原线圈电压的变化而变化,只要原线圈中滑片的位置不变,原、副线圈的匝数比不变,副线圈的输出电压就不变,用户更换不同额定功率的用电器时,副线圈中的电流I 2发生变化,故原线圈的输入功率发生变化,选项C 正确,D 错误.三、非选择题9.某变电站用220V 的电压送电,导线损失的功率为输送功率的20%,若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%,则输送电压应为多少?答案:440V解析:设输送功率为P ,送电电压U 1=220V 时,损失电功率ΔP 1=20%P ,又ΔP 1=I 21·R 线,而I 1=P U 1,则ΔP 1=P 2U 21R 线,现要求ΔP 2=5%P ,同理ΔP 2=P 2U 22R 线,由上式得ΔP 1ΔP 2=20%5%=U 22U 21,所以输送电压应为U 2=440V.10.某电站,输送的电功率为P =500kW ,当使用U =5kV 的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4800度.求:(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻r .(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电.答案:(1)60%20Ω(2)22.4kV解析:(1)由于输送功率为P =500kW ,一昼夜输送电能E =Pt =12000度,终点得到的电能E ′=7200度,因此效率η=60%.输电线上的电流可由I =P U计算,为I =100A ,而输电线损耗功率可由P r =I 2r 计算,其中P r =480024kW =200kW ,因此可求得r =20Ω.(2)输电线上损耗功率P r r ∝1U2,原来P r =200kW ,现在要求P ′r =10kW ,计算可得输电压应调节为U ′≈22.4kV.11.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户,发电机输出功率是120kW ,输出电压是240V ,升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶25,输电线的总电阻为10Ω,用户需要的电压为220V .则:(1)输电线上损耗的电功率为多少;(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少.答案:(1)4000W (2)29011解析:(1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2=n 1n 2得输电电压U 2=n 2n 1U 1=251×240V =6000V 输电电流I 2=P U 2=120×1036000A =20A 输电线上损失的功率P 损=I 22r =202×10W =4000W.(2)输电线上损失的电压U 损=I 2r =20×10V =200V降压变压器原线圈两端的电压U 3=U 2-U 损=6000V -200V =5800V根据理想变压器的变压规律得n 3n 4=U 3U 4=5800V 220V =29011.。
第五章 第5节一、选择题1.(多选)远距离输送交流电都采用高压输电,采用高压输电的优点是( ) A .可节省输电线的材料 B .可根据需要调节交流电的频率 C .可减少输电线上的能量损失 D .可加快输电的速度 答案 AC解析 设输电功率为P ,输电电压为U ,输电线的电阻为R ,则输电线上损失的功率为P损=(P U)2R ,若P 、R 一定,则P 损∝1U2,采用高压输电可以减少输电线上的电功率损失;若P 损、P 一定,则R ∝U 2,又R =ρL S,ρ、L 一定时输电导线的横截面积S ∝1U2,采用高压输电可使输电导线的横截面积大大减小,从而节省输电线的材料。
故选项A 、C 正确。
2.(多选)在远距离输电时,若输电功率为P ,输电电压为U ,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S ,总长度为L ,输电线上损失的电功率为P ′,用户得到的电功率为P 用,则下列关系式中正确的是( )A .P ′=U 2SρLB .P ′=P 2ρLU 2SC .P 用=P -U 2SρLD .P 用=P (1-P ρL U 2S) 答案 BD解析 输电线电阻R =ρL S ,输电电流I =P U输电线上损失的功率P ′=I 2R =(P U )2ρL S =P 2ρLU 2S用户得到的电功率P 用=P -P ′=P (1-P ρL U 2S) 所以选项B 、D 正确。
3.(多选)某发电厂原来用11 kV 的交变电压输电,后来改用升压变压器将电压升到220 kV 输电,输送的电功率都是P 。
若输电线路的电阻为R ,则下列说法中正确的是( )A .根据公式I =P U ,提高电压后输电线上的电流降为原来的120B .根据公式I =U R,提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C .根据公式P 损=I 2R =P 2U 2R ,提高电压后输电线上的功率损失减为原来的1400D .根据公式P =U 2R,提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍答案 AC解析 输电线上电流为I =P U,也可以用I =ΔUR来表示,其中ΔU 为输电线上电阻R 两端的电压,而不是输送电压,故A 正确,B 错误;输电线上的功率损失为P 损=I 2R =P 2U2R ,C 正确;如果用P 损=U 2R,则U 应为R 上的分压ΔU ,故D 错误。
电能的输送 1、输电线的电阻共计r ,输送的电功率是P ,用电压U 送电,那么用户能得到的电功率是〔 〕 A 、P B 、2()P P r U - C 、2U P r- D 、2()P r U 2、发电厂发电机的输出电压为U 1,发电厂至学校的输电线电阻为R ,通过导线的电流为I ,学校输入电压为U 2,以下4个计算输电线损耗的式子中,不正确的选项是〔 〕A 、21U RB 、212()U U R - C 、2I R D 、12()I U U - 3、在远间隔 交流输电中,输电线路上既有功率损失,又有电压损失,它们两者产生的原因〔 〕A 、都是由输电线的电阻产生的B 、都是由输电线的电阻和电抗〔感抗和容抗〕两者产生的C 、功率损失只由输电线的电阻产生,电压损失由电阻和电抗两者产生D 、电压损失只由输电线的电阻产生,功率损失由电阻和电抗两者产生4、远间隔 输电线路的示意图如下图,假设发电机的输出电压不变,那么以下表达中正确的选项是〔 〕A 、升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备消耗的功率无关B 、输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C 、当用户用电器的总电阻减少时,输电线上损失的功率增大D 、升压变压器的输出电压等于降压器输入电压5、某发电厂原来用11kV 的交流电压输电,后来改用升压变压器将电压升高到220kV 输电,输送的电功率都是P ,假设输电线路的电阻为R ,那么以下说法中正确的选项是〔 〕A 、据公式U P I /=,进步电压后输电线上的电流降为原来的1/20B 、据公式R U I /=,进步电压后输电线上的电流增为原来的20倍C 、据公式R I P 2=,进步电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400 第4题升压变压器降压变压器D 、据公式R U P /2=,进步电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍6、 一小水电站,输出的电功率为20kW ,输电线总电阻为Ω5.0,假如先用400V 电压输送,后又改用2021V 电压输送,那么输送电压进步后,输电导线上损失的电功率的变化情况是〔 〕A 、减小50WB 、减少1200WC 、减少61068.7⨯WD 、增大61068.7⨯W7、“西电东送〞是我国一项重大的能源开展战略,也是我国西部大开发的四大工程之一,将西部地区的电能输送到东部地区,需要远间隔 输电,为了减少输电中的损失,有两种可行方法:一种是减少输电线的 ,另一种方法是减少输送电路的 ;为了保证输出的电功率不变,就必须进步输电的 ,在550kV 超高压输电方案和110kV 高压输电方案中,应使用 输电方案,在这两种输电方案中电能损失之比是 .8、远间隔 输电时,原来的输出电压为U 0,输电线上功率损失为P 0,要使输电线上的功率损失降为原来的1%,那么输出电压为 U 0,此时输电线上的电压损失将变为原来的倍。
【高二】高二物理下册电能的输送课时练习题(有答案)5.5电能的输送每课一练2(人教版选修3-2)一、基础训练1.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下( )a、只有增加导体的电阻,才能降低电流,提高传输效率b.提高输电电压,能减小电流,提高输电效率c、增加传输电压必然会增加传输线上的能量损失d.提高输电电压势必增大输电导线上的电流2.理想变压器N1的一次线圈和二次线圈的匝数比∶ N2=10∶ 1,初级线圈的两端连接到交流电源,然后()a.原、副线圈中电流频率之比f1∶f2=10∶1b、初级线圈和次级线圈两端的电压比为U1∶ U2=10∶ 1.c.原、副线圈内交变电流之比i1∶i2=1∶10d、变压器P1的输入和输出功率比∶ P2=10∶ 来源:网络学科[XXK]3.如图1所示,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n∶1,原线圈接正弦交流电压u,输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为r.当输入端接通电源后,电流表读数为i,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是( )图1a.电动机两端电压为irb、电机消耗的功率为I2Rc.原线圈中的电流为nid、变压器的输入功率为UIN4.如图2所示,一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成.当此变压器工作时,初级、次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出.则下列几组关系式中正确的是( )图2a.u1u2=n1n2,u1u3=n1n3b.i1i2=n1n2,i1i3=n3n1c、 n1i1=n2i2+n3i3d。
i1i2+i3=n2+n3n15.有条河,流量q=2m3/s,落差h=5m,现利用其发电,若发电机总效率为50%,输出电压为240v,输电线总电阻r=30ω,允许损失功率为输出功率的6%,为满足用电的需求,则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少?能使多少盏“220v,100w”的电灯正常发光?(g取10m/s2)二、晋升实践6.“西电东输”工程中为减少输电损耗,必须提高输电电压,从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106kw,输电电压为1000kv,输电线电阻为100ω.若改用超导材料作为输电线,则可减少电损耗的功率为( )a、 105kwb.104kwc.106kwd.103kw7.电能传输的正确分析是()a.由公式p=u2r得到,输电电压越高,输电导线上的功率损失越大b、根据公式P=u2r,传输线的电阻越大,功率损耗越小c.由公式p=i2r得到,输电电流越大,输电导线上的功率损失越大d、根据公式P=IU,传输线上的功率损耗与电流强度成正比8.如图3所示,当图中ab两端与ef两端分别加上220v的交流电压时,测得cd间与gh间电压均为110v;若分别在cd间与gh间两端加上110v的交流电压,则ab与ef间电压为( )图3a.220v,220vb.220v,110vc、 110v,110v.220v,0v9.调压变压器是一种自耦变压器,它的构造如图4所示.线圈ab绕在一个圆环形的铁芯上,ab间加上正弦交流电压u,移动滑动触头p的位置,就可以调节输出电压.在输出端连接了滑动变阻器r和理想交流电流表,变阻器的滑动触头为q,则( )图4a.保持p的位置不动,将q向下移动时,电流表的读数变大b、保持P位置并向下移动Q,安培计读数将降低c.保持q的位置不动,将p沿逆时针方向移动时,电流表的读数变大d、保持Q位置并逆时针移动P,安培计读数将降低10.理想变压器的原线圈接入表达式为i=imsinωt的交变电流,一只灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端,读数为0.4a,当t=38t时,原线圈的电流i=30ma,由此可知,此变压器的原副线圈匝数之比为( )a、四,∶30b.40∶3.c.3∶402d.402∶311.如图5所示,理想变压器的一次线圈和二次线圈分别由双线圈AB和CD(N1匝)、EF和GH(N2匝)组成。
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电能的输送1.关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是( )A.由功率P=U2/R,应降低输电电压,增大导线电阻B.由P=IU,应低电压小电流输电C.由P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流D.上述说法均不对解析:输电时导线上损失的电压ΔU=IR,它不同于输电电压,P=错误!或P=IU中的U 应为导线上损失的电压,故A、B错,导线上功率的损失为发热损失,即P=I2R,故C正确。
答案:C2.如图1为远距离高压输电的示意图。
关于远距离输电,下列表述正确的是( )图1A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好解析:远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热损耗,由P损=I2R可以看出,在保证输电功率的前提下有两种方式可减小输电中的能量损失:一是减少输电线的电阻,由R =ρ错误!知,A正确。
二是减小输电电流,B正确。
若输电电压一定,由P=UI知输送的电功率越大,输电电流越大,则输电中能量损耗P损=I2R越大,C错误。
2019-2020学年人教版物理选修3-25.5电能的输送课时训练一、不定项选择题1.发电厂的输出电压为U 1,发电厂至用户间输电导线的总电阻为R ,通过导线的电流为I ,用户得到的电压为U 2,则下列输电导线上损耗功率的表达式中错误的是( )A .(U 1-U 2)IB .I 2R C.U 12RD.(U 1-U 2)2R2.在远距离输电中,原来用电压U 0输电,输电线上损失的电功率为P 0,现在要使输电线上损失的电功率减小到原来的110,则输电电压应为( )A .100U 0 B.10U 0 C.U 010D.U 01003.为了减少输电线路中电能损失,发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送,再经过降压变电站将高压变为低压,某降压变电站将电压U 0=11 0002·sin 100πt V 的交流电降为220 V 供居民小区用电,则下列说法错误的是( )A .降压变电站原、副线圈匝数比为50∶1B .输电电流的频率是50 HzC .降压变电站副线圈的导线比原线圈的要粗D .输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和4.[多选]如图所示,理想变压器原线圈的匝数n 1=1 100,副线圈的匝数n 2=110,R 0、R 1、R 2均为定值电阻,且阻值相同,电流表、电压表均为理想交流电表,原线圈接u =220sin 314t V 的交流电压,起初开关S 处于断开状态。
下列说法正确的是( )A .交流电压表的示数为22 VB .当开关S 闭合后,交流电压表的示数变小C .当开关S 闭合后,交流电流表的示数变大D .当开关S 闭合后,变压器的输出功率增大5.如图所示为某小型电站高压输电示意图。
发电机输出功率恒定,升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U 1和U 2。
在输电线路的起始端接入两个互感器,原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10,电压表的示数为220 V ,电流表的示数为10 A ,各互感器和电表均为理想的,则下列说法正确的是( )A .升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1n 2=U 2U 1B .采用高压输电可以增大输电线中的电流,输电电流为100 AC .线路输送电功率是220 kWD .将P 上移,用户获得的电压将降低6.用U 1和U 2两种电压通过相同长度和材料的导线输电,若输送的电功率相等,在输电导线上损失的电功率也相同,则在两种情况下输电导线截面积之比 S 1∶S 2为( )A.U 2U 1B.U 1U 2 C.⎝⎛⎭⎫U 2U 12D.⎝⎛⎭⎫U 1U 227.如图所示,某小型水电站输出的总功率P 0=8.8×104 W ,为了减少远距离输电过程中的电能损失,往往采用高压输电,若升压变压器的输出电压为u =1 1002·sin (200πt )V ,输电导线的总电阻为r =5 Ω。
例1 为了减少输电线路中电能损失,发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送,再经变电所将高压变为低压.某变电所将电压Uo=110002sinlOO 兀t V的交 流电降为220 V 供居民小区用电,则变电所变压器 ( AB )A .原、副线圈的匝数比为50:1B .副线圈中电流的频率是50 HzC .原线圈的导线比副线圈的要粗D .输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和变式 关于远距离输电,下列表述正确的是 ( ABD )A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的,电能损失B .高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的,到的电压和功率.C .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好例2 发电机输出的电压为220 V ,输出的电功率为44 kW ,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用原、副线圈的匝数之比为1:10的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈的匝数之比为10:1的降压变压器降压供给用户,求用户得到的电压和功率.219.6v 43920w变式 某小型水电站的电能输送示意图如图5-5-3所示,发电机的输出电压为200 V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作,则 ( AD )A .3214n n n n < B .3214n n n n > C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率1.对于电能输送的以下说法正确的是 ADA .输送电能的基本要求是:可靠、保质、经济B .减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C .减小输电线上电压损失的唯一方法是增大导线的横截面积D.实际输电时,要综合考虑各种因素,如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等2.对远距离输送中所造成的电压损失,下列说法中正确的是 ( CD )A.只有输电线的电阻才造成电压损失B.只有输电线的电抗才造成电压损失C.输电线的电阻和电抗都造成了电压损失D.若用高压直流电输送,可以减小因电抗造成的损失3.在电能的输送过程中,若输送的电功率一定、输电线的电阻一定,对于在输电线上发热损失的电功率△P,有如下四种判断,其中正确的是 ( CD )A.△P与输送电线上电压降的二次方成反比B.△P与输送电压的二次方成正比C.△P与输送电线上电压降的二次方成正比D.△P与输送电压的二次方成反比4.水电站向小山村输电,输送电功率为50kW,若以1100 V送电,则线路损失为10 kW,若以3300 V送电,则线路损失可降为 ( B )A.3.3 kW B.1.1 kWC.30 kW D.1l kW5.某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定,它发出的电通过电站附近的升压变压器升压.,然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器,经降压后输给用户.设变压器为理想变压器,那么在用电高峰期,白炽灯不够亮,但用电总功率增加,这时( BD)A.升压变压器的副线圈的电压变大B.输电线路上的电压损失变大C.降压变压器的副线圈上的电压变大D.降压变压器到用户的输电线上的电压损失变大6.远距离输电线路的示意图如图5-5-4所示,若发电机的升压变压器降压变压器输出电压不变,用户用的是纯电阻用电器,则下列叙述中正确的是 ( C )A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线损失的功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压7.输电导线的电阻为R,输送电功率为P.现分别用Ul和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为 ( C )A. U1: U2 B .U12:U22C. U2: 2U12D. U2: U18.在如图5-5-5所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的是 ( CD )A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大9.远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压升高为原来的n倍,则输电线上由电阻造成的电压损失为原来的 1/n ,功率损失为原来的 1/n²10.一台发电机最大输出功率为4000 kW,输出电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电,输电线路的总电阻 R=1 kΩ,到目的地经变压器T2降压.若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则T1原线圈中的电流为 1000A ,T1副线圈中的电流为 20A ,T2原线圈两端的电压为 1.8×105v11.通过相同材料的导线向同一用户输送10 kW的电功率,若在输送电压为110 V和220 V 两种情况下导线上损失的电功率相同,那么这两种情况下输电线的横截面积之比为多少?4:112.某变电站用220 V的电压作为输出电压向居民送电,导线上损失的电功率为输送功率的20%,若要使导线上损失的电功率降为输送功率的5%,则输送电压应为多少?440v13.一居民小区有440户,以前每户平均消耗电功率为100 W,使用的区间变压器匝数比为165:6,若变压器输入电压为6600 V,恰好能使额定电压为220 V的用电器正常工作.现在因家用电器增加,每户平均消耗电功率为250 W,若变压器输入电压仍为6600 V,区间输电线路不变,为了使家用电器正常工作,需换用区间变压器,则此区间变压器的线圈匝数比为?220:9。
5 电能的输送1.(2018·江苏南京期中)远距离输送交变电流都采用高压输电.我国正在研究用比330 kV高得多的电压进展输电.采用高压输电的优点是( C )A.可提高用户端电压B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度解析:采用高压输电减小了输电电流,可减少能量损失,但不能改变交变电流的频率和输电速度,用户端电压由降压变压器决定,应当选项C正确.2.某用电器离供电电源的距离为l,线路上的电流为I.假设要求线路上的电压降不超过U.输电导线的电阻率为ρ,那么该输电导线的横截面积的最小值是( C )A.B.I2ρ C. D.解析:因为导线的总长度为2l,所以电压降U=IR=Iρ,解得S=,应当选项C正确.3.(2019·安徽芜湖检测)如下列图为远距离输电线路的示意图,假设发电机的输出电压不变,如此如下表示中正确的答案是( C )A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析:变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,选项A,B错误;用户用电器总电阻减小,据P=,消耗功率增大,输电线中电流增大,线路损失功率增大,选项C正确;升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压,选项D错误.4.远距离输电中,当输送的电功率为P,输送电压为U时,输电线上损失的电功率为ΔP,假设输送的电功率增加为4P,而输电线中损失的电功率减为,输电线电阻不变,那么输电电压应增为( C )A.32UB.16UC.8UD.4U解析:根据题意知ΔP=()2·r,ΔP=()2·r得U′=8U,故C正确.5.(多项选择)如图为模拟远距离输电电路,两理想变压器的线圈匝数n1=n4<n2=n3,A1,A2,A3为一样的理想交流电流表.当a,b端接入低压交流电源时,如此( AC )A.A1,A3的示数相等B.A1,A2,A3的示数相等C.A1的示数大于A2的示数D.A2的示数大于A3的示数解析:因为=,=,n1=n4<n2=n3,故I1>I2,I4>I3,即A1的示数大于A2的示数,A2的示数小于A3的示数;又I2=I3,所以I1=I4,即A1,A3的示数相等,选项A,C正确,B,D错误.6.(2019·湖北宜昌检测)“西电东送〞工程中,为了减少输电损耗,必须提高输电电压.从西部某电站向华东某地区输送的电功率为 106 kW,输电电压为 1 000 kV,输电线电阻为100 Ω.假设改用超导材料作为输电线,如此可减少输电损耗的功率为( A )A.105 kWB.104 kWC.106 kWD.103 kW解析:输电电流I=,输电线路损失的电功率P损=I2R=()2R=1×105kW;当改用超导输电时,就不损失电能,因此减少的输电损耗就等于P损,故A正确.7.(2019·江西景德镇检测)某发电站的输出功率为 104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向 80 km 远处用户供电.输电线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%.求:(1)升压变压器的输出电压;(2)输电线路上的电压损失.解析:(1)导线电阻r=ρ=Ω=25.6 Ω输电线路损失功率为输出功率的4%,如此4%P=I2r代入数据得I=125 A由理想变压器P入=P出与P=UI得输出电压U== V=8×104 V.(2)输电线路上电压损失U′=Ir=125×25.6 V=3.2×103 V.答案:(1)8×104 V (2)3.2×103 V8.(2019·湖南岳阳检测)关于高压直流输电,如下说法正确的答案是( A )A.高压直流输电系统在输电环节是直流B.变压器能实现直流电和交流电的转换C.稳定的直流输电存在感抗和容抗引起的损耗D.直流输电时,要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题解析:直流输电在发电环节和用电环节是交流,而输电环节是直流,A正确;换流器的功能是实现交流电和直流电的转换,B错误;稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗,不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题,C,D错误.9.(2018·江苏徐州检测)(多项选择)为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰.假设在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,如此除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( AD )A.输电电流为3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为U解析:输电线上的热耗功率P线=I2R线,热耗功率由P变为9P,如此电流由I变为3I,选项A正确.输电功率P不变,由P=UI,电流变为3I,输电电压为U,选项D正确.10.(2019·江西赣州检测)如下列图,某发电机输出功率是100 kW,输出电压是250 V,从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为220 V,如此升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( C )A.16∶1 190∶11B.1∶16 11∶190C.1∶16 190∶11D.16∶1 11∶190解析:输电线损失功率P损=100×103×5% W=5×103 W,所以,输电线电流I2==25 A,升压变压器原线圈电流I1==400 A,故升压变压器原、副线圈匝数比==.升压变压器副线圈两端电压U2=U1=4 000 V,输电线损失电压U损=I2R总=200 V,降压变压器原线圈电压U3=U2-U损= 3 800 V,故降压变压器原、副线圈匝数比为==,应当选项C正确.11.(2019·安徽合肥检测)如下列图,(甲)是远距离输电线路的示意图,(乙)是发电机输出电压随时间变化的图象,如此( D )A.用户用电器上交流电的频率是100 HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500 VC.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:由u t图象可知,交流电的周期T=0.02 s,故频率f==50 Hz,选项A错误;交流电压的最大值 U m=500 V,故有效值U==250 V,选项B错误;输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定,选项C错误;当用户用电器的总电阻增大时,副线圈上的电流减小,根据=,原线圈(输电线)上的电流减小,根据P=R,输电线损失的功率减小,选项D正确.12.如图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1,n2,在T的原线圈两端接入一电压u=U max sin ωt的交流电源,假设输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,如此输电线上损失的电功率为( C )A.()B.()C.4()2()2rD.4()2()2r解析:由瞬时值表达式知,原线圈电压的有效值U1=,根据理想变压器的电压规律可得=,由理想变压器的输入功率等于输出功率得P=I2U2,输电线上损失的电功率P损=·2r,联立可得P损=4()2()2r,故C正确.13.某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站,发电机输出功率为9 kW,输出电压为500 V,输电线的总电阻为10 Ω,允许线路损耗的功率为输出功率的4%,求:(1)村民和村办小企业需要220 V电压时,所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少?(不计变压器的损耗)(2)假设不用变压器而由发电机直接输送,村民和村办小企业得到的电压和功率是多少?解析:(1)建立如下列图的远距离输电模型.由线路损耗的功率P线=R线,可得I线== A=6 A,又因为P输出=U2I线,所以U2== V=1 500 V,U3=U2-I线R线=(1 500-6×10)V=1 440 V,根据理想变压器规律===,===所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.(2)假设不用变压器而由发电机直接输送(模型如下列图),由P输出=UI线′,可得I线′== A=18 A所以线路损耗的功率P线=I线′2R线=182×10 W=3 240 W用户得到的电压U用户=U-I线′R线=320 V用户得到的功率P用户=P输出-P线=(9 000-3 240)W=5 760 W.答案:(1)1∶3 72∶11 (2)320 V 5 760 W。
第5节电能的输送基础过关1.输电导线的电阻为R,输送电功率为P。
现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为()A.U1∶U2B.U21∶U22C.U22∶U21D.U2∶U1[解析]由P=UI,P损=I2R可得P损=P2RU2,所以输电线上损失的功率与输送电压的二次方成反比,选项C正确。
[答案] C2.以下关于电能输送的分析,正确的是()A.由公式P=U2R知,输电电压越高,输电线上功率损失越少B.由公式P=U2R知,输电导线电阻越大,输电线上功率损失越少C.由公式P=I2R知,输电电流越大,输电导线上功率损失越大D.由公式P=UI知,输电导线上的功率损失与电流成正比[解析]输电线损失的功率ΔP=I2R,故选项C正确;A中的U不能用输电电压,因U=ΔU+U3,ΔU为输电线损失的电压,U3为用户端电压或降压变压器的初级电压,故选项A、B、D错误。
[答案] C3.一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图1所示。
发电机到安置区的距离是400 m,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω,安置区家用电器的总功率为44 kW,当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时()图1A.输电线路中的电流为20 A B .发电机的实际输出电压为300 V C .在输电线路上损失的电功率为8 kWD .如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电压最大值是300 V [解析] 当这些额定电压为220 V 的家用电器都正常工作时,输电线路中的电流为I =PU =200 A ,选项A 错误;导线电阻为R =2.5×10-4×400×2 Ω=0.2 Ω,则发电机的实际输出电压为U 输=U +IR =260 V ,选项B 错误;在输电线路上损失的电功率为P 损=I 2R =8 kW ,选项C 正确;如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电压的最大值是U m =2U 输=368 V ,选项D 错误。
电能输送练习题和答案一、在远距离输电中,当输送的电功率相同时,则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是( ABC )(A)减小输电导线的电阻可以减小损失的功率,但此种方法很有限(B)提高输送电压从而减小输送电流,可大大减小损失的功率(C)损失的功率与输送电压的二次方成反比(D)损失的功率与输电线上的电压降成反比二、输电线路输送4840kW的电功率,采用110kV高压输电时,输电导线中的电流为I1;假若用2200V电压输电时,输电导线中的电流为I2,则I1、I2的值是( BD )(A)I1=4.4⨯104A (B)I1=44A(C)I2=2.2A (D)I2=2.2⨯103A三、发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线电阻为R,通过导线的电流为I,学校的输入电压U2,下列计算线路损耗功率的式子中正确的是( BCD )(A)U12/R (B)(U1-U2)2/R(C)I2R (D)I(U1-U2)四、在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损耗的电功率为P1,用户得到的电功率为P用,则P1,P用正确的是:( BD )(A)P1=U2S/ρL;(B)P1=P2ρL/U2S;(C)P用=P-U2S/ρL;(D)P用=P(1-PρL/U2S).五、电站向某地输送5000kW的电功率,输电线上损耗的电功率为100kW,如果把输电电压提高为原来的10倍,同时将输电线的截面积减为原来的一半,而输送的电功率不变,那么输电线损耗的电功率为( C )(A)0.5kW (B)1.0kW(C)2.0kW (D)5.0kW六、发电机产生的交流电压为220V,输送106W的电功率到用电区,用电区的电压为200V,输送线路电阻为16Ω,损失的功率为输送功率的4%,那么输电线上损失的功率为_40000_W,输送电压应为__20000 _V,升压变压器的电压比为__11:1000_,降压变压器的匝数之比为__92:1_。
5.5 电能的输送 作业1.输电线上的功率损失P =________,降低输电损耗的两个途径为: ____________________,____________________. 答案.I 2r 减小输电导线的电阻 减小输电导线中的电流2.远距离输电基本原理:在发电站内用________变压器______电压,然后进行远距离输电,在用电区域通过______变压器______所需的电压.答案.升压 升高 降压 降到3.下列关于电能输送的说法中正确的是( )A .输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B .减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电C .减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积D .实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等答案.AD4.输电导线的电阻为R ,输送电功率为P.现分别用U 1和U 2两种电压输电,则两次输电线上损失的功率之比为( )A .U 1∶U 2B .U 21∶U 22 C .U 22∶U 21 D .U 2∶U 1答案.C [由P =UI ,P 损=I 2R 可得P 损=P 2RU2,所以输电线上损失的功率与输送电压的平方成反比,C 项正确.]5.如图所示为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述正确的是( )A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B .高压输电是通过减小输电电流减小电路的发热损耗C .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好答案.ABD [导线的横截面积越大,导线的电阻越小,电能损失就越小,A对;在输送功率一定的前提下,提高输送电压U ,由I =PU知,能减小电流I ,从而减小发热损耗,B对;若输送电压一定,由I=PU知,输送的电功率P越大,I越大,发热损耗就越多,C错;高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济性等各种因素,不是电压越高越好,D对.]6.某发电厂原用电压为U1的交流电输电,后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高为U2后输电,输送的电功率保持不变.若输电线路的电阻为R线,则下列说法中正确的是( )A.由公式I=PU2可知,提高电压后输电线上的电流降为原的150B.由公式I=U2R线可知,提高电压后输电线上的电流增为原的50倍C.由公式P=I2R线可知,提高电压后输电线上的功率损耗减为原的1 2 500D.由公式P=U22R线可知,提高电压后输电线上的功率损耗增大为原的2 500倍解析由U1U2=n1n2可知,U2=50 U1,输送功率不变,由公式I=PU2可知,输电线中的电流变为原的150,选项A正确;由P=I2R线可知,输电线上的功率损耗减为原的12 500,C选项正确;B、D选项中的U2应为损失的电压,所以选项B、D是错误的.答案AC7.某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户,其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电,则下列说法正确的是( )A.输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC.若改用5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kWD.输电线上损失的功率为ΔP=U2r,U为输电电压,r为输电线的电阻解析输电线上输送的电流为I=PU=3×106×103500×103A=6×103A,A错;输电线上损失的电压为U损=IR=6×103×2.5 V=1.5×104V=15 kV,B项正确;当用5 kV 电压输电时,输电线上损失的功率若超过3×106 kW,与实际情况相矛盾,故C项错误;当用公式ΔP=U2r计算损失的功率时,U为输电线上损失的电压而不是输电电压,D项错误.答案 B8.某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压为200 V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作,则( )A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析 由于输电线上有电阻,所以考虑到电压损失,则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,根据变压器的电压与匝数之比的关系,可知要让用电器正常工作,必须有n 2n 1>n 3n 4,故A 项对,B 、C 项错;考虑到输电线上也有电功率的损失,可知D 项也正确.答案 AD9.在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个电站,输送的电功率为P =500 kW ,当使用U =5 kV 的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度. 求:(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻R 线.(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?解析 (1)由于输送功率为P =500 kW ,一昼夜输送电能E =Pt =12 000度,终点得到的电能E ′=7 200度,因此效率η=60%.输电线上的电流可由I =PU计算,为I =100 A ,而输电线损耗功率可由P 损=I 2R 线计算,其中P 损=4 80024=200 kW ,因此可求得R 线=20 Ω.(2)输电线上损耗功率P 损=⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2·R 线∝1U 2,原P 损=2 200 kW ,现在要求P 损′=10 kW ,计算可得输电电压应调节为U ′=22.4 kV. 答案 (1)60% 20 Ω (2)22.4 kV。
5.5电能的输送------------- A 组 基础巩固 ----------1.远距离输送一定功率的交流电,若输电线电阻一定,下列说法正确的是A .输电线上的电压损失跟输电电压成正比B .输电线上的功率损失跟输电电压成正比C .输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D .输电线上损失的功率跟输电线上的电压损失的平方成正比2.下列关于电能输送的说法正确的是A .输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B .减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C .减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积D .实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率大小、距离远近、技术和经济条件等3.在远距离输电时,若输送的功率不变,使输出电压升高为原来的n 倍,则输电线路上因电阻而产生的电能损失将变为原来的A .n 2倍B .n 倍C .1n 2D .1n4.如图所示,当图中ab 两端与ef 两端分别加上220 V 的交流电压时,测得cd 间与gh 间电压均为110 V ;若分别在cd 间与gh 间两端加上110 V 的交流电压,则ab 与ef 间电压为A .220 V ,220 VB .220 V ,110 VC .110 V ,110 VD .220 V ,0 V5.某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P 0,输电电压为U ,输电导线的总电阻为R 。
则下列说法正确的是A .输电线上的电流I =U RB .输电线上的电流I =P 0UC .输电线上损失的功率P =(P 0U )2RD .输电线上损失的功率P =U 2R6.发电厂发电机的输出电压为U 1,发电厂至用户的输电导线的总电阻为R ,通过输电导线的电流为I ,输电线末端的电压为U 2,下面选项表示输电导线上损耗的功率的是A .U 12R B .(U 1-U 2)2RC .I 2RD .I (U 1-U 2) 7.某发电厂原来用电压为U 1的交流电输电,后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高后输电,输送的电功率保持不变。
5 电能的输送课时演练·促提升A组1.在电能输送过程中,若输送的电功率一定、输电线电阻一定,则在输电线上损耗的电功率( )A.和输送电线上电压的二次方成正比B.和输送电流的二次方成反比C.和输送电线上的电压降的二次方成正比D.和输送电流成正比解析:输电线上的功率损失ΔP=R,电压损失ΔU=U-U'=I线R线,输电电流I线=,所以ΔP=R线==()2R线,可见在输送功率P一定和输电线电阻一定时,ΔP与成正比,ΔP与ΔU2成正比,ΔP与U2成反比。
答案:C2.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线的总电阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则输电线上损耗的电压可表示为( )A.U1B.U1-IRC.IRD.U2解析:输电线的电压损失ΔU=U1-U2=IR,故B错误,C正确;U1为输出电压,U2为用户得到的电压,A、D错误。
答案:C3.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电工程是目前世界上输送电压最高的输电工程。
假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。
在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1 000 kV 特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为( )A. B. C.2P D.4P解析:由P=UI可知,输电电压提高到原来的2倍,由于输电功率不变,所以输电电流变为原来的,由P损=I2R 线可知输电线上的损耗电功率将变为原来的,选项A正确。
答案:A4.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的,可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些,这是因为此时( )A.总电阻比深夜时大,干路电流小,每盏灯分到的电压就小B.总电阻比深夜时大,干路电流小,每一支路的电流就小C.总电阻比深夜时小,干路电流大,输电线上损失的电压大D.干路电流一定,支路比深夜时多,分去了一部分电压解析:此时用电器多,电阻小(因为用电器都是并联的),而变压器输出电压U不变,由I=可知,干路电流大,输电线上损失电压大,电灯两端电压小,故比深夜时暗,故C正确。
5-5 电能的输送时间:40分钟满分:100分一、选择题(每题6分,共54分)1.远距离输送必然功率的交流电,若输送电压提高,则() A.输电线上的电压损失增大B.输电线上的电能损失增大C.输电线上的电压损失不变D.输电线上的电能损失减少答案D剖析由P=UI知,输电线的电流为I=PU,功率必然,当输电电压U提高时,电流I减小,由ΔU=IR得,输电线上的电压损失减少,再由P线=I2R线,可知输电线上的电能损失减少,D选项正确。
2.以下关于减小远距离输电导线上热耗费的说法中,正确的选项是()A.由于热功率P=U2R,因此应降低输送的电压,增大输电导线的电阻,才能减小输电导线上的热耗费B.由于热功率P=IU,因此应采用低电压、小电流输电,才能减小输电导线上的热耗费C.由于热功率P=I2R,因此可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热耗费D.以上说法均不正确答案C剖析不能够盲目看公式,要注意其物理意义的表达,在求热耗费时:P损=I2线R线或用P损=U线I线,也可用P损=U2线R线,但U必定为输电线两端的电压(即损失电压)。
应选C。
3.输电线的电阻共计为r,输送的电功率为P,用电压U送电,则用户能获取的电功率为( )A .PB .P -P 2U 2 rC .P -U 2r D.P 2U 2 r答案 B剖析 输电电流I =P U ,输电线上耗费功率为ΔP =I 2r =⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r ,用户获取功率为P 用=P -ΔP =P -I 2r =P -⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r ,故B 正确,A 、C 、D 错误。
4.(多项选择)在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气,高压输电线因结冰而造成严重损毁,以下列图。
为除掉高压输电线上的冰凌,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰。
在正常供电时,高压线上送电电压为U ,电流为I ,热耗功率为ΔP ;若输电功率和输电线电阻不变,除冰时,需要输电线上热耗功率为9ΔP ,则除冰时( )A .输电电流为3IB .输电电流为9IC .输电电压为3UD .输电电压为13U 答案 AD剖析 高压线上的热耗功率ΔP =I 2R 线① 若热耗功率变为9ΔP ,则9ΔP =I ′2R 线②由①②得I ′=3I ,A 正确。
双基限时练(^一)电能的输送1・在电能输送过程中,若输送电功率一定,则在输电线上的功率损失()/・与输送电压成正比B.与输送电压的平方成正比C.与输电线上电压损失的平方成正比D.与输电电流的平方成正比解析输电线上的功率损失JP=I2R,电压损失JU=U-U Z=IR,输电电流I=鲁,所以/P=F R=翠-=£I R,可见在输送功率P 一定时,/P与尸成正比,/P与成正比.答案CD2.远距离输电时,在输送电功率不变的条件下()A.只有增大导线的电阻,才能减小电流,提高输电效率B.提高输电电压,能减小电流,提高输电效率D.提高输电电压,势必增大输电导线上的电流C.提高输电电压,势必增大输电导线上能量损耗解析输出功率一定时,由P=UI,当U增大时,I减小.答案B3・发电厂发电机的输出电压为发电厂至学校的输电线的总电阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则输电线上损失的电压可表示为()B.Ui — IRC.IR D・ U2解析输电线上损失电压为JU,JU=U1-U2=IR,所以选项/、B、D错误,选项C正确.答案c4.某小型水电站向小山村输电,输送电功率为50 kW.若以1100 7送电,则线路损失为10 kW,若以3300 y 送电,则线路损失功率 可变为()/・33 kWB ・1・1%炉C ・ 30%炉 D. l\kW解析 根据P 损=(鲁可知,热损失功率跟输送电压的平方成反 比,故B 选项正确.答案B5. 某用电器距离供电电源为L,线路上的电流为I,若要求线 路上的电压降不超过U,已知输电导线的电阻率为p,那么,该输电导线的横截面积最小值是(解析 输电线的电阻为R,由欧姆定律可得U=IR,由电阻定律 R=P ¥,联立可得故〃选项正确.答案B6. 用口和6两种电压通过相同长度和材料的导线输电,若输 送的电功率相等,在输电导线上损失的电功率也相同,则在两种情况 B. 2pLI UD ・ 2UL IpD.下输电导线横截面积之比S]:S2%()解析损失电功率P = I2R,由电阻定律R=p|,可得P1=(盒)哙’卩2 =韵陆P1 = P2,则签=(訝’故C选项正确・答案c7.如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是()4增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好解析根据P=I2R可知,在电流I 一定的情况下,减小电阻R,可以减小电路上的电能损失,而R=p|,所以增大输电线的横截面积S可减小电阻,故/选项正确;由输入功率P=UI,知输电线电功率损失P损= F R=》R,可见减小输电线电流可减小电路的发热损耗,故〃选项正确,C选项错误;高压输电并不一定是电压越高越好,电压过高时,会带来技术和设备上的困难,所以。
5.5 电能的输送 习题1.(2009年高考广东卷)如图5-5-4为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是( )图5-5-4A .增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B .高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗C .在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小D .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好解析:选ABD.根据P =I 2R 可知,在电流I 一定的情况下,减小电阻R 可以减少电路上的电能损失,而R =ρL S,所以增大输电线横截面积S 可减小电阻R ,A 正确;由输送电功率P =UI ,得输电线损失电功率P 线=I 2R =P 2U 2R ,可见减小输电电流可减小电路发热损耗,在输送电压一定时,输送的电功率P 越大,电能损失越大,B 正确,C 错误;高压输电并不一定是电压越高越好,电压过高时,会带来技术和设备上的困难,所以D 正确.2.关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是( )A .由功率P =U 2/R ,应降低输电电压,增大导线电阻B .由P =IU ,应低电压小电流输电C .由P =I 2R ,应减小导线电阻或减小输电电流D .上述说法均不对解析:选C.输电时导线上损失的电压ΔU =IR ,它不同于输电电压,P =U 2R或P =IU 中的U 应为导线上损失的电压,故A 、B 错,导线上功率的损失为发热损失,即P =I 2R ,故C 正确.3.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的.可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些.这是因为用电高峰时( )A .总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,每盏灯两端的电压较低B .总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,通过每盏灯的电流较小C .总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上损失的电压较大D .供电线路上电流恒定,但开的灯比深夜时多,通过每盏灯的电流小解析:选C.照明供电线路的用电器是并联的,晚上七、八点钟用电高峰时,用电器越多,总电阻越小,供电线路上的电流越大,输电线上损失的电压较大,用户得到的电压较小,C 正确.4.远距离输电,原来用电压U 0输电,在输电线上损失的电功率为P 0,现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的1/10,则输电电压应为( )A .100 U 0 B.10 U 0 C .U 0/10 D .U 0/100解析:选B.设线路电阻为r ,损失功率为P 损=I 2r ,线路电流为I =P /U 0解得P 损=P 2r /U 20则P 损′∝1U 0′2当P 损为原来的110时,U 0′=10U 0 选项B 正确.5.通过相同材料的导线向同一用户输送10 kW 的电功率,如在输送电压为110 V 和220 V 两种情况下导线上损失的电能相同,那么这两种情况下输电线的截面积之比为多少?解析:P 损=I 2R 线=(P U )2R 线=P 2U 2ρl S ,所以S =P 2ρl U 2P 损,由于输送的电功率和P 损都相同,且两地距离不变即l 相同,材料也相同,所以S 1∶S 2=22021102=4∶1. 答案:4∶1一、选择题1.发电厂发电机的输出电压为U 1,发电厂至用户的输电导线的总电阻为R ,通过输电导线的电流为I ,输电线末端的电压为U 2,下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )A.U 21RB.(U 1-U 2)2RC .I 2RD .I (U 1-U 2)解析:选BCD.输电线上损耗的功率P 损=I 2R =U 2损/R =I ·U 损,而U 损=U 1-U 2,故B 、C 、D 正确.2.水电站向小山村输电,输送电功率为50 kW ,若以1100 V 送电,则线路损失为10 kW ,若以3300 V 送电,则线路损失可降为( )A .3.3 kWB .1.1 kWC .30 kWD .11 kW解析:选B.由P =UI ,ΔP =I 2R 可得:ΔP =P 2U2R ,所以当输送电压增大为原来3倍时,线路损失变为原来的19,即ΔP =1.1 kW. 3.(2010年高考江苏卷)在如图5-5-5所示的远距离输电电路图中,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )图5-5-5A .升压变压器的输出电压增大B .降压变压器的输出电压增大C .输电线上损耗的功率增大D .输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析:选CD.对升压(或降压)变压器而言,由变压器电压比U 1∶U 2=n 1∶n 2知,输入电压不变,匝数不变,输出电压不变,故A 选项不正确;由P =UI 知,U 不变,P 增大,故I 增大,使得输电线上的电压损耗ΔU =I 2R 线增大,功率损耗ΔP =I 22R 线增大,所以降压变压器上的输入电压减小,输出电压减小,所以B 不正确,C 正确;因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为ΔP P 1=I 22R 线P 1=(P 1U 1·n 1n 2)2R 线P 1=P 1n 21R 线U 21n 22∝P 1,所以随发电厂输出功率变大,该值变大,D 正确.4.输电导线的电阻为R ,输送电功率为P .现分别用U 1和U 2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( )A .U 1∶U 2B .U 21∶U 22C .U 22∶U 21D .U 2∶U 1解析:选C.由P =UI 得输电线中的电流I =P U ,输电线上损失的功率P 损=I 2R =(P U )2R =P 2R U2.即在输送功率和输电线电阻不变的情况下,损失的功率与输电电压的平方成反比,所以P 损1∶P 损2=U 22∶U 21.5.(2009年高考山东卷)某小型水电站的电能输送示意图如图5-5-6所示,发电机的输出电压为200 V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作,则( )图5-5-6A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析:选AD.由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率.P 出-P 损=P 入,故D 正确.U 2U 1=n 2n 1,U 3U 4=n 3n 4,因为U 1=200 V <U 4=220 V ,U 2>U 3=U 2-U 线,故n 2n 1>n 3n 4,选项A 正确. 6.为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,高压线上送电电压为U ,电流为I ,热耗功率为P ;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P ,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )A .输电电流为3 IB .输电电流为9 IC .输电电压为3 UD .输电电压为13U解析:选AD.输电线上的热耗功率P 线=I 2R 线,热耗功率由P 变为9 P ,则电流I 变为3 I ,选项A 正确.输电功率P 不变,由P =UI ,电流变为3 I ,输电电压为13U ,选项D 正确. 7.在远距离输电时,输送的电功率为P ,输电电压为U ,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S ,总长度为L ,输电线损失的电功率为P ′,用户得到的电功率为P 用,则P ′、P 用的关系式正确的是( )A .P ′=U 2S ρLB .P ′=P 2ρL U 2SC .P 用=P -U 2S ρLD .P 用=P (1-PρL U 2S) 解析:选BD.输电线电阻R =ρL S输电电流I =P U故输电线上损失的电功率为P ′=I 2R =(P U )2ρL S =P 2ρL U 2S用户得到的电功率为P 用=P -P ′=P (1-PρL U 2S). 8.远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压升高为原来的n 倍,关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中,正确的是( )A .输电线上的电功率损失是原来的1/n ;B .输电线上的电功率损失是原来的1/n 2;C .输电线上的电压损失是原来的1/n ;D .输电线上的电压损失是原来的n 倍解析:选BC.由P =UI 知,当输送的功率P 一定时,电压升高为原来的n 倍时,输电电流I ′=P /U ′=P /(nU )=1n I .又P 线=I 2R 线,所以输电线上的功率损失P 损′=(1n I )2R 线=1n 2P 损,即B 正确,A 错误.输电线上的电压损失U 损′=I ′R 线=1n IR 线=1nU 损,C 正确,D 错误. 9.(2009年高考海南卷)一台发电机最大输出功率为4000 kW ,电压为4000 V ,经变压器T 1升压后向远方输电.输电线路总电阻R =1 kΩ.到目的地经变压器T 2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220 V ,60 W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T 1和T 2的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则( )A .T 1原、副线圈电流分别为103 A 和20 AB .T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC .T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D .有6×104盏灯泡(220 V 、60 W)正常发光解析:选ABD.T 1原线圈的电流为I 1=P 1U 1=4000×1034000A =1×103 A ,输电线上损失的功率为P 损=I 22R =10%P 1,所以I 2=10%P 1R =4000×103×0.11×103A =20 A ,选项A 对;T 1的变压比为n 1n 2=I 2I 1=20103=150;T 1上副线圈的电压为U 2=50U 1=2×105 V ,T 2上原线圈的电压为U 3=U 2-I 2R =2×105 V -20×103 V =1.8×105 V ,选项B 对;T 2上原、副线圈的变压比为n 3n 4=U 3U 4=1.8×105220=9×10311,选项C 错;能正常发光的灯泡的盏数为:N =90%P 160=6×104(盏),选项D 对. 二、非选择题10.有一理想变压器原、副线圈的匝数比为100∶1,原线圈上所加电压为23 kV ,副线圈通过总电阻为2 Ω的供电导线向用户供电,用户用电器得到的电压是220 V ,求供电导线上损耗的功率.解析:设原线圈上所加电压为U 1,匝数为n 1,副线圈上两端电压为U 2,匝数为n 2,有 U 1U 2=n 1n 2① 副线圈两端通过导线向用户供电,设用户电压为U 3,导线上的电压为U 4,有U 2=U 3+U 4②导线上损失功率为P =U 24R③ 由①②③式得P =(n 2n 1U 1-U 3)2/R =(1100×2.3×104-220)22W =50 W. 答案:50 W11.(2011年开封高二检测)一座小型发电站的输出功率是20 kW ,输电线路总电阻是5 Ω.(1)若输电电压是400 V ,输电线路损耗的功率是多少?(2)若改用5000 V 高压输电,用户端利用n 1∶n 2=22∶1的变压器降压,用户得到的电压是多少?解析:(1)输电线上的电流强度为I =P U =20×103400A =50 A , 输电线路损耗的功率为P 损=I 2R =502×5 W =12500 W =12.5 kW.(2)改用高压输电后,输电线上的电流强度变为I ′=P U ′=20×1035000A =4 A , 用户端在变压器降压前获得的电压U 1=U ′-I ′R =(5000-4×5)V =4980 V ,根据U 1U 2=n 1n 2可知,用户得到的电压为 U 2=n 2n 1U 1=122×4980 V =226.4 V . 答案:(1)12.5 kW (2)226.4 V12.小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW ,输出电压为350 V ,输电线总电阻为4 Ω,为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%,需在发电机处设升压变压器,用户所需电压为220 V ,所以在用户处需安装降压变压器.输电电路图如图5-5-7所示,求:图5-5-7(1)输电线上的电流.(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比.(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比. 解析:(1)输电线上功率损失: ΔP =5%P 1=5%×24.5 kW =1225 W , 又因为ΔP =I 22R 线,所以,输电线上的电流为: I 2=ΔP R 线=12254A =17.5 A. (2)升压变压器原线圈上的电流 I 1=P 1/U 1=24.5 kW/(350 V)=70 A , 升压变压器原、副线圈的匝数之比为 n 1∶n 2=I 2∶I 1=17.5∶70=1∶4.(3)输电线上电压损失:ΔU =I 2R 线=U 2-U 3, 降压变压器输入电压:U 3=U 2-ΔU =n 2n 1U 1-I 2R 线 =(4×350-17.5×4)V =1330 V .降压变压器原、副线圈的匝数之比为 n 3∶n 4=U 3∶U 用=1330∶220=133∶22. 答案:(1)17.5 A (2)1∶4 (3)133∶22。