2019-2020高中物理课时作业十三电能的输送新人教版选修3_2

第五章　交变电流5　电能的输送学习目标1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径.2.知道远距离输电线路的基本构成.3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算.自主探究1.电阻定律:在温度不变时,同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成 ,与它的横截面积S成 ,导体电阻与构成它的材料有关,即R= .2.电功率P= ,热功率P= .合作探究一、降低输电损耗的两个途径情境探究:假定输电线路中的电流是I,用户端的电压是U,两条导线的总电阻是r.在图中,导线的电阻集中画为一个电阻r.提出问题:(1)输电线中损失的电压是多少?用户得到的电压是多少?输电线损失的功率是多少?(2)在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻变为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的几分之一?在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的几分之一?(3)通过第(2)问的两项计算,你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?(4)怎样计算用户消耗的功率?(5)在保证用户的电功率的前提下,怎样才能减小输电电流?自主学习:阅读课本P45“降低输电损耗的两个途径”的内容,学习相关的知识.1.设输电电流为I,输电线的电阻为r,则输电线上的功率损失为P损= .2.降低输电损耗的两个途径:一个途径是 ;另一个途径是　.3.远距离输电时,为了降低输电线路中的损耗,可以 输电电压, 输电电流.二、电网供电思考讨论:观察输电过程示意图,完成下列问题.(1)尝试做出远距离输电的原理图.(2)请分别写出输电线上的功率损失和电压损失表达式.(3)请说明电路中I2和I3的关系、U2和U3的关系.自主学习:阅读课本P46~P47“电网供电”的内容,学习相关的知识.1.通过网状的 、 ,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性和地区性的输电网络,这就是 .2.采用 送电,是输电技术的重要发展.使用 ,电力的供应更加可靠,质量更高.课堂检测1.在远距离输电中,当输电线的电阻和输送的电功率不变时,那么( )A.输电线路上损失的电压与输送的电流成正比B.输电的电压越高,输电线路上损失的电压越大C.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2.下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中,正确的是( )A.因为热功率P=,所以应降低输送的电压,增大输电导线的电阻,才能减小输电导线上的U 2R 热损耗B.因为热功率P=IU ,所以应采用低电压、小电流输电,才能减小输电导线上的热损耗C.因为热功率P=I 2R ,所以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损耗D.以上说法均不正确3.远距离输电,原来用电压U 0输电,在输电线上损失电功率P 0,现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的,则输电电压应为( )110A.100 U 0B.U 0C.D.10U 010U 01004.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 1n 3n4B.<n 2n 1n 3n4C.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5.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 ,已知输电线材料的电阻率为ρ,则该输电线的横截面积的最小值为( )A. B.C. D.ρLR UρLI 2UL Iρ2ρIL U6.在确定的两地间用铝导线输送一定功率的交变电流,现将输电电压提高1倍,并保持输电线上损失的功率不变,则用铝量可比增压前减少( )A.25%B.50%C.60%D.75%7.中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上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 的特高压输电,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.2PD.4PP4P28.远距离输送交变电流都采用高压输电,采用高压输电的优点是( )A.可节省输电线的铜材料B.可根据需要调节交变电流的频率C.可减少输电线上的能量损耗D.可加快输电的速度9.发电厂发电机的输出电压为U 1,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U 2,则输电线上损耗的电压可表示为( )A.U 1B.U 1-U 2C.IRD.U 210.远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器,当S 由2改接为1时,下列说法正确的是( )A.电压表示数变大B.电流表示数变大C.电流表示数变小D.输电线损失的功率减小11.远距离输电时,输送电压为6 000 V,功率为500 kW,这时,安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kW ·h,则输电效率为多少?输电导线的电阻为多少?12.如图所示,交流发电机电动势的有效值E=20V,内阻不计,它通过一个R=6Ω的指示灯连接变压器.变压器输出端并联24只彩色小灯泡,每只灯泡都是“6V　0.25W”,灯泡都正常发光,导线电阻不计.求:(1)降压变压器原、副线圈的匝数比;(2)发电机的输出功率.13.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10kW,输出电压为400V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损耗,使用2kV高压输电,最后用户得到“220V　9.5kW”的电能,求:(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比;n 1n 2(2)输电线路导线电阻R ;(3)用户降压变压器原、副线圈匝数比.n 3n 4参考答案自主探究1.正比　反比　ρlS 2.IU I 2R合作探究一、降低输电损耗的两个途径提出问题:(1)输电线中损失的电压ΔU=Ir,用户得到的电压U'=U-Ir,输电线损失的功率P损=I2r.(2)在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻变为原来的一半,由P损=I2r可知,线路上损失的功率减为原来的二分之一;在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的一半,由P损=I2r可知,线路上损失的功率减为原来的四分之一.(3)减小输电电流的途径对于降低输电线路的损耗更为有效.(4)用户消耗的功率P=IU-I2r.(5)在保证用户的电功率的前提下,减小输电电流I,就需要增大输电电压U.自主学习:1.I2r2.减小输电线的电阻　减小输电导线中的电流3.提高　减小二、电网供电思考讨论:(1)I线2(2)输电线上的功率损失P损=R线,电压损失ΔU=I线R线.(3)I线=I2=I3,U2=U3+ΔU.自主学习:1.输电线　变电站　电网2.电网　电网课堂检测1.AC 解析:输电线路上损失电压ΔU=IR ,在R 一定时,ΔU 和I 成正比.若U 越高,I=,I 越小,PU 那么ΔU 越小.输电线路上损失的功率ΔP=I 2R ,当P 一定时,I=,ΔP=()2R ,即ΔP 和U 的平方成P U PU 反比,跟I 的平方成正比,A 、C 两项正确.2.C 解析:根据P 损=R 线、P 损=U 线I 线和P 损=使用条件可知,U必须为输电线两端I 线2U 2R 的电压,即损失电压.3.B 解析:设线路电阻为r ,损失功率为P 损=I 2r ,线路电流为I=,解得,P 损=.当P 损为原P U 0P 2r U 02来的时,U 0'=U 0,B 项正确.110104.AD 解析:根据理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比,有=,=,又U'=U-U 线,n 2n 1U '200V n 3n 4U '220V 由U'<U可知,>,>,A项正确;P 输出=P 输入+P 线,D 项正确.U 200V U '220V n 2n 1n 3n 45.D 解析:输电线上的电压降U=2IR ,其中R 为一条输电线的电阻.由电阻定律可知,R=ρ,LS 联立以上两式可得,S=,即输电线的横截面积最小值为S=,D项正确.2ρILU 2ρIL U 6.D 解析:设输送交变电流的功率为P ,输电电压为U ,提高电压后为U',所用铝导线总长度为l ,总电阻为R ,增压后电阻为R',则由I=,P 损=I 2R可得,P 损=.同理可得,P 损'=,而P 损=PPU P 2R U 2P 2R 'U 2损',U'=2U ,联立可得,R'=4R ,由电阻定律R=,R'=得,S'=S ,所以V'=,m'=,即用铝量仅为原来ρlS ρlS '14V4m4的.因此,用铝量减少了75%.147.A 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=I 2R 线可知,输电线上的损耗电功率将变为原来的,A 项正确.12148.AC 解析:远距离输电过程中,由于电流的热效应,输电线上发生热损耗,根据焦耳定律,损耗功率P 损=I 2R=()2R ,式中P 为输电功率,U 为输电电压,R 为输电线电阻,在P 、R 不变时,P 损∝(P U )2,所以采用高压输电可减少输电线上的能量损耗.当P 损、P 不变时,R ∝U 2,又R=ρ,联立得,输1U l S 电线横截面积S ∝,采用高压输电,在损耗功率不变的情况下可使输电线横截面积大大减小,从1U 2而节省输电线的铜材料,A 、C 两项正确.9.BC 解析:输电线上的电压损失ΔU=IR=U 1-U 2,故B 、C 两项正确.10.AB 解析:由U 2=U 1知,当S 由2改接为1时,升压变压器的原线圈匝数不变,副线圈n 2n 1匝数变大,输送电压变大,降压变压器的输入电压和输出电压均变大,电压表示数变大,A 项正确;降压变压器的输出电压变大时,流过灯泡的电流I 灯也变大,输电线上的电流I 线也随着I 灯的变大而变大,所以电流表示数变大,B 项正确,C 项错误;I 线变大时,输电线损失的功率P 线=R 变大,D I 线2项错误.11.解析:由能量守恒定律可知,η==(1-)×100%=60%Pt -4 800kW·h Pt 4 800500×24因为P 损=P×40%,P 损=·r P 2U 2所以r= Ω=28.8 Ω.36×106×200×10325×1010答案:60%　28.8 Ω12.解析:(1)彩色小灯泡额定电流I L == A,副线圈总电流I 2=24I L =1 AP U 124变压器输入功率等于I 1U 1=I 2U 2=6 W变压器原线圈电路中,利用欧姆定律可得,E=U 1+I 1R=+I 1R=+6 Ω×I 1U 2I 2I 16W I 1代入E值解得,I 1= A,所以==.13n 1n 2I 2I 131(2)发电机输出功率P=I 1E=6.67 W .答案:(1)3∶1　(2)6.67 W13.解析:(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比===.n 1n 2U 1U 24002 00015(2)由P 损=R ,输送电流决定于输出电压及输送功率,有I 2=I 22PU 2所以R=== Ω=20 Ω.P 损I 22P 损(PU 2)210 000-9 500(10 0002 000)2(3)设降压变压器原线圈上的电压为U 3,U 3=U 2-I 2R=(2 000-5×20) V =1 900 V所以降压变压器原、副线圈匝数比为===.n 3n 4U 3U 4 1 9002209511答案:(1)　(2)20 Ω　(3)159511。

2019-2020学年高中物理 课时跟踪检测（十）电能的输送 教科版选修3-21．远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U 1＝110 kV 输电和输电电压为U 2＝330 kV 输电。

则两种情况中，输电线上通过的电流之比为I 1∶I 2等于( )A ．1∶1B ．3∶1C ．1∶3D ．9∶1解析：选B 输送功率相同，根据P ＝UI 得，输电电流与输电电压成反比，所以I 1I 2＝U 2U 1＝31。

故B 正确。

2．远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U 0时，输电线上的电流为I 0，损失的电功率为P 0。

则当输电电压提高为2U 0时( )A ．由I ＝U R 得，输电线上的电流变为2I 0B ．由I ＝PU 得，输电线上的电流变为I 02C ．由P ＝U 2R得，输电线上损失的电功率为4P 0D ．由P ＝IU 得，输电线上损失的电功率为2P 0解析：选B 设输电线的电阻为R ，当输电线上的电流为I 0时，损失的电功率为P 0＝I 02R 。

当输电电压提高为2U 0时，由I ＝P U 可知输电线上的电流变为I 02，输电线上损失的电功率为P损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 022R ＝P 04。

故选项B 正确。

3．(多选)如图1所示，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像，则( )图1A ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VB ．用户用电器上交流电的频率是50 HzC ．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D ．保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，可减少输电线上损失的功率 解析：选BD 由图像可知交流电的最大值为U m ＝500 V ，因此其有效值为U ＝5002 V ＝2502 V ，故A 错误；根据发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T ＝0.02 s ，故f ＝1T ＝10.02 Hz ＝50 Hz ，故B 正确；输电线的电流由输送的功率与电压决定的，与降压变压器原副线圈的匝数比无关，故C 错误；保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，根据U 1n 1＝U 2n 2可知，次级电压变大，次级电流减小，根据P ＝I 2r 可知，输电线上损失的功率减小，选项D 正确。

电能的输送1、远距离输送交流电都采用高压输电。

我国正在研究用比330kV 高得多的电压进行输电。

采用高压输电的优点是( )A.可加快输电的速度B.可减少输电线上的能量损失C.可根据需要调节交流电的频率D.可节省输电线的材料2、下图为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述不正确的是( )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3、输电导线的电阻为R ,输送电功率为P .现分别用1U 和2U 两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( )A. 12:U UB. 1222:U UC. 2221:U UD. 21:U U4、如图所示,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,则( )A.用户用电器上交流电的频率是100HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500VC.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5、.如图所示,某发电机输出功率是100kW,输出电压是250V,从发电机到用户间的输电线总电阻为8Ω,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为220V,求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( )A.16∶1 190∶11B.1∶16 11∶190C.1∶16 190∶11D.16∶1 11∶1906、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U1和U2.下列说法正确的是( )A.采用高压输电可以增大输电线中的电流B.升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=U2:U1C.输电线损耗的功率为U22/rD.将P上移,用户获得的电压将升高7、如图所示,有一台交流发电机E.通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电,输电线的总电阻为R,T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1,它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2;T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3,它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4,设T 1的输入电压U 1一定,当用户消耗的电功率变大时,有( )A.P 1变小,P 2变小B.P 2变大,P 3变大C.U 2变小,U 3变小D.U 2变小,U 4变大8、如图所示为远距离输电示意图,线路总电阻为r,发电厂输出电压不变,三个回路的电流依次为I 1、I 2、I 3,两变压器均为理想变压器,左侧变压器输入电压为U 1,输出电压为U 2;下侧变压器输入电压为U 3,输出电压为U 4,以下选项错误的是( )A.若用户消耗的功率增大,I 2随之增大B.若用户消耗的功率增大,U 4随之增大C. 232U U I r =+D. 211244U I I r U I =+9、某发电厂通过远距离向某学校输电,输送的电功率为P ,当输电线的电阻和输送的电功率不变时,则下列说法正确的是( )A.输送的电压越高,输电线路上损失的电压越大B.输电线路上损失的电压与输送电流成正比C.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比D.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比10、随着社会经济的发展,人们对能源的需求也日益增大,节能变得越来越重要.某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电,若发电厂输出电压为U 1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P 0,用户的用电器正常工作的电压为U 2,在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是( )A.输电线上损耗的功率为222P RUB.输电线上损耗的功率为221P RUC.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电D.采用更高的电压输电可以提高输电的效率11、如图所示是通过街头变压器降压给用户供电的示意图。

姓名，年级：时间：课时分层作业(十三)（时间：40分钟分值：100分)［基础达标练]一、选择题（本题共6小题,每小题6分，共36分）1．（多选)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耗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耗越小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ABD [依据输电原理,电路中的功率损耗P损＝I2R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，则能够减少输电过程中的电能损耗，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，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，因此并不是输送电压越高越好，高压输电必须综合考虑各种因素，选项D正确．]2．（多选）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．］3．发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线总电阻为R，通过导线上的电流为I，学校得到的电压为U2,则对输电导线上损耗的功率的表达式错误的是（)A.错误!B．错误!C．I2R D．I(U1－U2)A ［用P＝错误!求电阻上损失的功率时，U要与电阻R相对应，A中的U1是输出电压不是输电线电阻上的电压,故A是错误的；B中的U1－U2是输电线电阻上的电压,因此，B是正确的；C、D中的电流I是输电线中的电流，故C、D都是正确的．] 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，若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为错误!，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为（)A．32U B．16U C．8U D．4UD [由P＝UI知I＝错误!，则输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝错误!2R，得输电电压U＝P错误!,若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为错误!,由上式得输电电压U应增为4U；故D正确，A、B、C错误．]5．1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料．利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现在有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率是40 kW,电压为800 V，如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变，则节约的电功率为（）A．1.6 kW B．1.6×103 kWC．1 kW D．10 kWC [节约的电功率即原来输电线上电阻消耗的热功率，ΔP＝I2R＝错误!2R＝错误! 2×0.4 W＝1×103 W＝1 kW。

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　电能的输送对应学生用书P31 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＝2R ，若P 、R 一定，则P 损∝，采用高压输电可以减少输电线(P U )1U 2上的电功率损失；若P 损、P 一定，则R ∝U 2，又R ＝ρ，ρ、L 一定时输电导线的L S横截面积S ∝，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1U 2线的材料。

故选项A 、C 正确。

2．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 ．减小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功率损耗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 ．高压输电一定是电压越高越好答案　B解析　依据题中输电原理，电路中的功率损耗ΔP ＝I 2R 线，而R 线＝ρ，减小L S输电线的横截面积，输电线的电阻会增大，则会增大输电线上的功率损失，A 错误；由P ＝UI 可知，P 一定的情况下，输送电压U 增大，I 减小，ΔP 减小，B 正确；若输送电压一定，输送功率越大，则电流I 越大，ΔP 越大，C 错误；输送电压并不一定越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D 错误。

3．远距离输电的原理图如图所示，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，输电线上的电阻为R 。

变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A.＝ B ．I 1U 1＝I R I 1I 2n 1n 22C ．I 1U 1＝I 2U 2 D ．I 2＝U 2R答案　C解析　升压变压器原、副线圈的电流之比等于原、副线圈匝数的反比，故A 错误；理想变压器的输入功率不等于输电线上损耗的功率，B 错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，则U 1I 1＝U 2I 2，C 正确；U 2等于输电导线电阻两端电压及降压变压器初级线圈两端的电压之和，所以U 2≠I 2·R ，则I 2≠，D 错误。

5.5 电能的输送一、单项选择题1.如图1所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1 000匝，副线圈匝数n2＝200匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u＝2202sin 100πt V．副线圈中接一电动机，电阻为11 Ω，电流表A2示数为1 A．电表对电路的影响忽略不计，则（）图1A．此交流电的频率为100 HzB．电压表示数为220 2 VC．电流表A1示数为5 AD．此电动机输出功率为33 W2．图2是远距离输电的示意图，下列说法正确的是（）图2A．a是升压变压器，b是降压变压器B．a是降压变压器，b是升压变压器C．a的输出电压等于b的输入电压D．a的输出电压等于输电线上损失的电压3．如图3所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin 314t V的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(R2的阻值随温度升高而减小)，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在位置处出现火警时，以下说法中正确的是（）图3A．A1的示数不变，A2的示数增大B．A1的示数增大，A2的示数增大C．V1的示数增大，V2的示数增大D．V1的示数不变，V2的示数减小二、双项选择题4．如图4所示，一只理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦交流电源相连，两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端．图中电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈匝数分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V．则（）图4A．电流表的读数为0.5 AB．流过电阻的交流电的频率为100 HzC．变压器原线圈两端电压的最大值为20 2 VD．交流电源的输出功率为2.5 W5．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是（）A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶16．如图5是手机的充电器的内部电路核心部分的简化模型，将变压器和二极管都当做理想元件，已知变压器的原副线圈匝数比为20∶1，A、B端输入电压为U1＝2202·sin 100πt(V)，对于输出端CD(OD为副线圈的中心抽头)（）图5A．输出电压的有效值为11 VB．输出电压的有效值为5.5 VC．CD端的输出功率和AB端输入功率之比为1∶2D．CD端的输出功率和AB端输入功率之比为1∶17．如图6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6A ．减小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发热损耗的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8.如图7原线圈2 200匝，副线圈440匝的理想变压器，副线圈上接有一个100 Ω的负载电阻，原线圈通过单刀双掷开关与直流或交流电源相连，直流电源输出电压50 V ，交流电源输出电压u ＝50sin 100πt (V)，则下列判断正确的是（ ）图7A ．S 接a 时，电流表的示数为0.1 AB ．S 接b 时，电流表的示数为0.07 AC ．S 接b 时，电阻消耗的功率为0.5 WD ．S 接b 时，流过电阻的电流频率为50π Hz9．某小型水电站的电能输送示意图如图示．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8A.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10.入春以来，部分地区出现严重旱情，导致大面积农作物受灾，大量群众饮水困难．目前旱情仍在继续．为帮助灾区抗旱，电力部门加大了对灾区的电力供应．如图9所示，发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器不变，若发电厂增大输出功率，则下列说法正确的是（ ）图9A．升压变压器的输出电压不变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减小三、非选择题11．如图10甲是一理想变压器的电路连接图，图10乙是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象，已知原、副线圈的匝数比为10∶1，电流表A2的示数为2 A，开关S断开，求：图10(1)变压器的输入功率和电压表的示数；(2)将开关S闭合，定性分析电路中三只电表的示数变化情况．12．某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线总电阻为6 Ω.(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1 的变压器降压，求用户得到的电压．——★参考答案★——一、单项选择题 1.D[解析]由ω＝2πf 得交流电的频率为50 Hz ，故A 错误；电压表、电流表测量所得的是交变电流的有效值，故电压表读数为220 V ，故B 错误；由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1＝I 2n 2n 1＝0.2 A ，故C 错误；由P 出＝P入－P 热＝U 1I 1－I 22R ＝33 W ，故D 正确． 2．A[解析]远距离输电先升压，再降压，选项A 正确，B 错误；由于输电线有电压损失，故a 的输出电压等于b 的输入电压与损失的电压之和，选项C 、D 均错．3．D[解析]当传感器R 2所在位置处出现火警时，温度升高，R 2的阻值减小，副线圈负载总电阻减小，故电流增大，所以电压表V 2的示数减小，A 2的示数减小，输出功率增大，故输入功率增大，而V 1的示数不变，所以A 1的示数增大，D 正确．二、双项选择题 4．CD[解析]本题考查变压器的工作原理及其基本关系，意在考查考生对变压器的工作原理的理解．理想变压器原、副线圈中交流电的频率相同，故流过电阻的交流电的频率为50 Hz ，B 项错；原线圈和副线圈的匝数比n 1n 2＝I 2I 1，I 2＝0.25 A ，解得I 1＝0.125 A ，A 项错；交流电源的输出功率为2.5 W ，D项正确；根据U 1U 2＝n 1n 2可得变压器原线圈两端电压U 1＝20 V ，故变压器原线圈两端电压的最大值为20 2 V ，C 项正确．5．BD[解析]对于理想变压器，原、副线圈每一匝的磁通量均相等，且变化率也相同，A 、C 错，B 对．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率相同，为1∶1，D 对．6．BD[解析]本题考查变压器的知识，意在考查学生交变电流的有效值以及变压器输入功率与输出功率之间的关系．由于OD 为副线圈的中心抽头，则AB 与CD 线圈匝数之比为40∶1，线圈CD 间电压最大值为112 2 V ，而本题中的两个二极管相当于把CD 之间的交流电压的负半部分对称地变为正半部分，这样交变电流就全部变为正值，且周期为原来的一半，因而有效值为5.5 V ，选项A 错误，选项B 正确．变压器AB 端的输入功率等于CD 端的输出功率，选项C 错误，选项D 正确．7．BD[解析]导线的横截面积越大，导线的电阻越小，电能损失也就越小，A 错；在输送功率一定的前提下，提高输电电压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．8.BC[解析]本题考查变压器的规律，意在考查学生对变压器原理的理解．原线圈接直流电源时，由于原线圈中的电流恒定，穿过副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，电流表示数为零，A 错；接交流电源时，副线圈的电压u 2＝n 2n 1u ＝10sin 100πt (V)，所以电流表的示数为101002 A＝0.07 A ，B 对；电阻消耗的功率为10210022W ＝0.5 W ，C 对；变压器不改变电流的频率，流过电阻的电流频率为100π2πHz ＝50 Hz ，D 错．9．AD[解析]根据变压器工作原理可知n 1n 2＝200U 2，n 3n 4＝U 3220，由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U 2>U 3，所以n 2n 1>n 3n 4，A 正确，B 、C 不正确；升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确．10.AC[解析]本题考查交流电的知识，意在考查考生对变压器原理、远距离输电的了解．发电厂的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，A 对；发电厂输出功率增大，则输电线中电流增大，导线上损耗功率和损耗电压增大，降压变压器的输入、输出电压减小，B 错，C 对；输电线上损耗的功率与总功率的比值为I 2R IU ＝IRU，该比值随电流的增大而增大，D 项错．三、非选择题11．(1)40 W 20 V (2)A 1示数增大 A 2示数增大 V 示数不变 [解析](1)由题图乙可知输入电压的有效值 U 1＝200 V 由U 1U 2＝n 1n 2得 U 2＝n 2U 1n 1＝20 V变压器的输入功率P 1等于输出电功率P 2 故P 1＝P 2＝U 2I 2＝20×2 W ＝40 W.(2)将S 闭合，U 2不变，即电压表示数不变；由于负载增多，负载总电阻减小，电流表A 2的示数增大；副线圈的输出功率增大，原线圈的输入功率随之增大，电流表A 1的示数增大．12．(1)16.62 kW (2)226.18 V [解析](1)输电线上的电流为I ＝P U ＝20×103380 A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6 W≈16 620 W ＝16.62 kW. (2)改用高压输电后，输电线上的电流为 I ′＝P U ′＝20×1035 000A ＝4 A用户端在变压器降压前获得的电压 U 1＝U ′－I ′R ＝(5 000－4×6) V ＝4 976 V根据U 1U 2＝n 1n 2，用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4 976 V≈226.18 V .。