高中物理 第五章 交变电流 第5节 电能的输送练习(含解析)新人教版选修3-2
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电能的输送课后篇巩固提升基础巩固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ΔP=I线2R,电压损失ΔU=U-U'=I线R线,输电电流I线=II,所以ΔP=I线2R线=ΔI2I线=(II)2R线,可见在输送功率P一定和输电线电阻一定时,ΔP与I线2成正比,ΔP与ΔU2成正比,ΔP与U2成反比。
2.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.U2ΔU=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。
3.如图,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时()A.输电线上损耗的功率减小B.电压表V1的示数减小,电流表A1增大C.电压表V2的示数增大,电流表A2减小D.用户端功率与发电厂输出功率的比值减小,用户消耗的功率变大,则电流表A 2读数变大,输电线上的电流变大,输电线上损耗的功率变大,选项A 错误;电流表A 1增大,因为发电厂的输出电压恒定,则升压变压器的次级电压不变,即电压表V 1的示数不变,选项B 错误;输电线上的电压损失变大,故降压变压器的初级电压减小,次级电压也减小,即电压表V 2的示数减小,选项C 错误;用户消耗的功率占发电厂输出功率的比例I -I 损I=1-I 2II 1I =1-ΔII 1,因为输电线上的电流增大,则电压损失增大,U 1不变,所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小,故D 正确。
故选D 。
4.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,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=I 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。
【最新】高中物理人教版选修3-2检测:第五章交变电流5.5电能的输送学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.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.IR D.U22.某变电站用11 kV交变电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220 kV送电,下面选项正确的是()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1/20C.因P=U2/R,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,可将输电线的直径减为原来的1/4003.水电站向小山村输电,输送电功率为50 kW,若以1 100 V送电,则线路损失为10 kW,若以3 300 V送电,则线路损失可降为()A.3.3 kW B.1.1 kW C.30 kW D.11 kW4.如图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I2.则()A.用户端的电压为I1U1/I2B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为I1U5.图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻R L>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A、B端接入低压交流电源时()A.A1、A2两表的示数相同B.L1、L2两灯泡的亮度相同C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2两端的电压小于R4两端的电压二、多选题6.如图是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.高压输电是通过增大输电电压来减小输电线中的电流,有利于减小输电过程中的电能损失C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中电能损失越小D.高压输电时必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好7.一台发电机最大输出功率为4 000 kW,电压为4 000 V,经变压器T1升压后向远方输电.输电线路总电阻为R=1kΩ.到目的地经变压器T2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T1和T2的耗损可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则A.T1原、副线圈电流分别为103A和20 AB.T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 VC.T1和T2的变压比分别为1:50和40 :1D.有6×104盏灯泡(220V 60 W)正常发光8.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()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9.(多选)电厂发电机的输出电压为250 V ,输出功率为10 kW ,在进行远距离输电时,输电线总电阻为5 Ω,则( )A .直接输电,用户两端的电压只有50 VB .若要求用户两端的电压为220 V ,则应配备原、副线圈匝数比为1∶4 (发电厂)和5∶1 (用户端)的变压器C .若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4D .若用10 000 V 的高压输电,输电线的损耗功率仅为总功率的0.05%10.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6.0×103 A B .输电线上由电阻造成的电压损失为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 =U 2r ,U 为输电电压,r 为输电线的电阻三、填空题11.发电机端电压为220 V ,输送功率110 kW ,若要保证用户至少获得100 kW 电功率,则输电导线电阻不得大于________Ω;若用一个升压变压器升压至5 500 V 后进行输电,则导线电阻不得大于________Ω.四、解答题12.某发电站的输出功率为104kW ,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.已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω·m ,导线横截面积为1.5×10-4m 2,输电线路损失的功率为输出功率的4%,升压变压器的输出电压为________,输电线路上的电压损失为________.13.风力发电作为新型环保能源,近年来得到了快速发展,如图4所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,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(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(2)画出此输电线路的示意图;(3)用户得到的电功率.14.某水电站,水流的高度差为h=5m,流量Q=2m3/s,若发电机的总效率为50%,输出电压为250V,输电线路总电阻R=30Ω,允许损失功率为发电机输出功率的6%,为使用户获得220V 电压,求:(1)该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少?(2)能使多少盏“220V 100W”的电灯正常发光?参考答案1.C【解析】AD 、U 1为输出电压,U 2为用户得到的电压,故AD 错误; BC 、输电线的电压损失ΔU =U 1-U 2=IR ,故B 错误,C 正确; 故选C 。
电能的输送一、选择题(其中第1~5题为单选题,第6~7题为多选题)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2.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-IRC .IRD .U 23.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.4PB .2P C .2P D .4P4.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5.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3×106kW 。
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2×105A B .输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC .若改用5 k V 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 =2U r,U 为输电电压,r 为输电线的电阻6.某发电厂原来用电压为U 1的交变电流输电,后改用变压比为1∶50的升压变压器将电压升高为U 2后输电,输送的电功率保持不变。
——教学资料参考参考范本——高中物理第5章交变电流5电能的输送练习新人教版选修3_2______年______月______日____________________部门1.输电线上的功率损失P=________,降低输电损耗的两个途径为:____________________,____________________.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.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4.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∶U2 B.U∶U2C.U∶U D.U2∶U15.如图1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【概念规律练】知识点一线路损耗问题1.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,学校输入电压为U2,下列计算输电线损耗的式子中,正确的是( )A. B.错误!C.I2R D.I(U1-U2)2.某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为P0,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=URB.输电线上的电流I=P0UC.输电线上损失的功率P=()2RD.输电线上损失的功率P=U2R知识点二远距离输电线路中各物理量的关系3.一台发电机最大输出功率为4 000 kW,电压为4 000 V,经变压器T1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T2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T1和T2的耗损可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则( )A.T1原、副线圈电流分别为103 A和20 AB.T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 VC.T1和T2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4.某小型水电站的电能输送示意图如图2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( )图2A.>n3n4B.<n3n4C.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【方法技巧练】关于远距离输电问题的分析方法5.发电机的端电压220 V,输出电功率44 kW,输电导线的电阻为0.2 Ω,如果用初、次级匝数之比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用初、次级匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户,则(1)画出全过程的线路示意图;(2)求用户得到的电压和功率;(3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的电压和功率.6.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,则下列关系式正确的是( ) A.P′= B.P′=P2ρLU2SC.P用=P- D.P用=P(1-)1.远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330 kV 高得多的电压进行输电.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.可减小输电线上的能量损失D.可加快输电的速度2.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电流成正比3.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,已知输电线的电阻率为ρ,该输电线的横截面积最小值是( )A. B. C. D.2ULIρ4.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.n2倍 B.n倍 C. D.1n5.在如图3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3A.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6.某农村水力发电站的发电机输出电压稳定,它发出的电先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.降低电压后,再用线路接到各用户,设两变压器都是理想变压器,那么在用电高峰期,白炽灯不够亮,但用电总功率增加,这时( )A.升压变压器的副线圈的电压变大B.高压输电线路的电压损失变大C.降压变压器的副线圈上的电压变大D.降压变压器的副线圈上的电压变小7.某发电站用11 kV交变电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220 kV送电,下面哪个选项正确( )A.因I=,所以输电线上的电流增为原来的20倍B.因I=,所以输电线上的电流减为原来的120C.因P=,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,可将输电线的直径减为原来的120题号 1 2 3 4 5 6 7答案8.有一座小型水电站,输出的电功率是25 kW,输出电压为400V.若输电导线的总电阻为1Ω,求输电线上损失的电功率和用户得到的功率分别是________,________.9.水电站给远处山村送电的输出功率100 kW,用2 000 V的电压输电,线路上损失的功率是2.5×104 W,如果用20 000 V的高压输电,线路上损失的功率为________W.10.对某一输电线路,线路架设情况已确定,现要求输送一定的电功率P,若输电线上损失的功率占输送功率P的百分比用η表示,输电线路总电阻用r表示,输电电压用U表示,则η、P、U、r间满足什么关系?从中你能得出什么结论?11.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.已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8 Ω·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.12.有一台内阻为1 Ω的发电机,供给一个学校照明用电,如图4所示,升压变压器的匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻R=4 Ω,全校共22个班,每班有“220 V,40 W”的电灯6盏,若要保证电灯全部正常发光,求:图4(1)发电机输出功率;(2)发电机电动势;(3)输电效率;(4)若使用灯数减半且正常发光,发电机输出功率是否减半.第5节电能的输送答案课前预习练1.I2r 减小输电导线的电阻减小输电导线中的电流2.升压升高降压降到3.AD4.C [由P=UI,P损=I2R可得P损=,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.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=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=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.]课堂探究练1.BCD [输电线的损耗P损=I2R线==IU线其中U线=U1-U2,故B、C、D正确.]点评计算功率损失常用公式P损=IR线和P损=,特别在利用P损=时要注意U线是R线上的电压.2.BC [输电线上的电流I线==故A错误,B正确;输电线上的功率损失P=IR=()2R=,故C正确,D错误.]点评由功率损失P=()2R线知:当输送功率P输一定时减少输电线上功率损失的方法为提高输电电压或减小输电导线的电阻.3.ABD [输电线上消耗的功率P线=IR=400 kW,则I2==20 A,又P1=U1I1,则I1==103 A,故A正确;T1的变压比==,又P=U1I1=U2I2,得U2=2×105 V,输电线上损失电压U线=I2R=2×104 V,则T2原线圈的输入电压U3=U2-U线=1.8×105 V,又灯泡正常发光,T2的副线圈的电压为220 V,B正确;T2的变压比==,C错误;根据U3I2=60n,解得n=6×104,D正确.]点评远距离输电线路图如下各物理量有下列关系①电压关系:U发=U1,=,U2=U3+U损,=,U4=U用;②电流关系:n1I1=n2I2,I2=I线=I3,n3I3=n4I4;③功率关系:P发=P1=P2,P2=P3+P损,P3=P4=P用,P损=I2R线,P损=2R线,P损=IU损.4.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.=,=,因为U1=200 V<U4=220 V,U2>U3=U2-U线,故>,选项A正确.]点评在理解电压关系时,可把输电线路理解为三个闭合回路.如图第一个回路发电机是电源,升压变压器的原线圈是用电器,若输电线电阻忽略则有U发=U1;第二个回路升压变压器副线圈是电源,降压变压器的原线圈为用电器,则有U2=U线+U3;第三个回路降压变压器副线圈为电源,用户为用电器,若输电线电阻忽略则有U4=U 用.5.(1)见解析(2)219.6 V 4.392×104 W(3)180 V 3.6×104 W解析(1)示意图如下图所示(2)升压变压器次级的输出电压U2=U1=×220 V=2 200 V据升压变压器输出电功率等于输入电功率知,升压变压器次级输出电流I2== A=20 A输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR=I2R=20×0.2 V=4 VPR=IR=202×0.2 W=80 W加到降压变压器初级上的输入电流和电压为I3=I2=20 AU3=U2-UR=2 200 V-4 V=2 196 V降压变压器次级的输出电压和电流为U4=·U3=×2 196 V=219.6 VI4=·I3=10×20 A=200 A用户得到的功率为P4=I4U4=200×219.6 W=4.392×104 W(3)若不采用高压输电,用220 V低压直接供电时,电路如下图所示,则输电电流I== A=200 A,输电线路上的电压损失UR′=IR=200×0.2 V=40 V所以用户得到的电压为U4′=U1-UR′=220 V-40 V=180 V用户得到的功率为P4′=IU4′=200×180 W=3.6×104 W方法总结(1)求解远距离输电的关键是熟悉输电线路图,并画出示意图,把需要的物理量都标在图中的相应位置上.(2)分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量的关系,特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈组成的回路,在此回路中利用电路知识分析电压关系和功率关系.6.BD [输电线电阻R=ρ,输电电流I=PU故输电线上损失的电功率为P′=I2R=2ρ=P2ρLU2S用户得到的电功率为P用=P-P′=P.故B、D正确.]方法总结在远距离输电问题中,也要时刻注意能量守恒这一线索,即发电机的总功率应等于线路上损失的热功率和用户得到的功率之和(在不考虑变压器自身的能量损失的条件下).课后巩固练1.AC [远距离输电,往往输送电功率一定,根据P=UI,输送电压U越高,则输送电流I=越小,据P线=I2r可知,当要求在输电线能量损耗一定的情况下,输电线电阻可略大,导线可做得细一些或选择电阻率大的材料(非铜材);若输电线确定,即r确定,则可减小线路上的能量损耗,故A、C项正确;而交流电的频率是一定的,不随输送电压的改变而改变,输电的速度就是电磁波的传播速度,也一定,故B、D项不正确.]2.AC [U损=IR线,所以R线一定时,U损与I成正比,A正确.U损=I·R线=·R线,所以P输、R线一定时,U损与U输成反比,B错误.P损=I2R线=2R线,所以P输、R线一定时,P损与U 输的平方成反比,C正确.P损=I2R线,所以P损与I2成正比,D错误.]3.B [由欧姆定律有R=,由电阻定律有R=ρ,由以上两式解得:S=]4.C [根据输电线上的功率损失的表达式:P损=I2R=()2R,电压升高为原来的n倍,则功率损失为原来的.]5.CD [对升压(或降压)变压器而言,由变压器电压比U1∶U2=n1∶n2知,输入电压不变,线圈匝数不变,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U损=I2R线增大,功率损耗P损=IR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===∝P1,所以随发电厂输出功率变大,该值变大,D正确.]6.BD [变压器的输入功率、输入电流的大小是由负载消耗的功率大小决定的,用电高峰期,白炽灯不够亮,消耗功率增大,输电线中的电流增大,线上电压增加,B正确.发电机输出电压稳定,升压变压器的副线圈的电压不变,降压变压器的输出电压由升压变压器副线圈的电压与线上损耗电压之差决定,D正确.]7.BD [选项A中,I 是输电线中的电流,R是输电线的电阻,但是U不是输电线上损失的电压,而是总的输送电压(是输电线和负载上电压之和),所以不能用I=计算输电线中的电流,在运用欧姆定律时,I、R、U应该对应于同一部分导体.因为输送的功率一定,由I=可知,当输送的电压增为原来的20倍时,电流减为原来的,选项B正确.选项C中,R是输电线的电阻,而U是总的输送电压,R与U又不对应,所以P=是错误的.输电线上损失的功率一般用P损=I2R计算,从选项B中已经知道电流减为了原来的.若P损不变,则输电线的电阻可增为原来的400倍,根据R=ρ,在电阻率、长度不变的条件下,那么导线的横截面积可减小为原来的,即导线的直径减为原来的,所以选项D是正确的.] 8.3.9 kW 21.1 kW解析由P=IU,可求出输电线中的电流为I线== A=62.5 A,输电线上损失的功率为P损=IR线=62.52×1 W=3 906.25 W≈3.9 kW,用户得到的功率为P用=25 kW-3.9 kW=21.1 kW,即输电线上损失的功率约为3.9 kW,用户得到的电功率约为21.1 kW9.250解析线路上损失的功率P损=I2R线,又I=PU所以P损=2R线,代入数据,解得R线=10 Ω,当用20 000 V的高压输电时,P损′=2R线=250 W.10.见解析解析输电线路上损失的功率P损=ηP=I2r又P=UI联立以上两式可得:ηP=2r,即ηU2=Pr,当P、r确定时,有ηU2=定值,所以要减小η,必须提高输电电压U.11.(1)8×104 V(2)3.2×103 V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%,则4%P=I2r,代入数据得:I=125 A由理想变压器P入=P出及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 V12.(1)5 424 W (2)250 V (3)97% (4)减少大于一半解析由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短,不必考虑这两部分输电导线上的功率损耗,发电机的电动势E,一部分降在电源内阻上,另一部分为发电机的路端电压U1,升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上,其余的就是降压变压器原线圈电压U3,而U4应为灯的额定电压U额.(1)对降压变压器:P3=P4=U4I4=nP灯=22×6×40 W=5 280 W而U3=U4=880 V所以I3== A=6 A对升压变压器:U1I1=U2I2=IR+U3I3=IR+P3=62×4 W+5 280 W=5 424 W所以,发电机的输出功率P出=5 424 W(2)因为U2=U3+I线R=U3+I3R=880 V+6×4 V=904 V所以U1=U2=×904 V=226 V又U1I1=U2I2所以I1==4I2=4I3=24 A故E=U1+I1r=226 V+24×1 V=250 V(3)η=×100%=×100%=97%(4)电灯减少一半时n′P灯=2 640 W,I3== A=3 A所以P出=n′P灯+IR=2 640 W+32×4 W=2 676 W.发电机输出功率减少一半还要多,因输电线上的电流减少一半,输电线上电功率的损失减少到原来的.。
电能的输送A 级抓基础1.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、乙两地原采用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()P PA. —B.—C.2PD.4P42解析:由P = UI 可知由500 kV 的超高压输电变为1 000 kV 特高压输电时,输电线电流1 2P变为原来的2,再根据P 损=I 2R 线可得,输电线上损耗的电功率将变为4,故选A.答案:A2.(多选)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2L P 2 pT P.P s =u f s ,用户得到的电功率为 P /= P —A P = P 1 — US .答案:BD3.(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电,我国正在研究用远高于 压进行输电,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. 可减小输电线上的能量损失D. 可加快输电的速度解析:由P = UI 得I = U 当输电功率P 一定时,采用高压输电,U 大则的电流就小.由P ^ = I 2r 可知,在要求输电线损耗一定的情况下,电流小,就可选电阻率略大 一点的材料作导线;若输电线的材料确定,电流小,则可以减少输电线上的能量损失,故 AC 正确;交变电流的频率是固定的,不需要调节.输电的速度等于电磁波的传播速度,是一定横截面积为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',则△ P 、P 的关系式正确的是(JsA. △ P =pLP%LB.△C.P = P-U^LpLP pL * = P 1-US解析:输电线电阻R = p S ,输电电流丨=U 故输电线上损失的电功率为△ P = I 2R = U2, 330 kV 的电小,输电线中的,故B、D不正确.答案:AC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(UC.f TLU 2 L2 L 2 LI解析:输电线电流I = R R=丄^,所以最小横截面积为S=p-R^= -P y-答案:B5. (多选)某小型发电站的电能输送示意图如图所示.发电机的输出电压为220 V,升压变压器原、副线圈匝数分别为n i、n2,降压变压器原、畐U线圈匝数分别为ns币.要使额定电压为220 V的用电器正常工作(变压器均为理想变压器),则(A.^>史n i n4B2<吏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解析: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,正确.答案:ADB级提能力6. 输电导线的电阻为R输送电功率为P,现分别用U 和U两种电压来输电,则两次输电线上损失的电压之比和功率之比分别为()A.U2:U U : UaB. U :if, if : U2C.U :U, li : UD.U :U, U> : UP P解析:由P= Ul得输电线中的电流I = U输电线上损失的电压U®= IR = UR输电线上4.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A.pL"U" B.2p LIUD.2UL1P故选项D正确.U n2 13n i,14n3n4,因为U = 220 V = 14= 220 V ,n2 n33U= U—U线,故nA。
课时提升作业(十一)电能的输送(40分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分。
多选题已在题号后标出)1.(多选)远距离输送交流电都采用高压输电,我国正在研究用比330 kV高得多的电压进行输电,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。
可减小输电线上的能量损失D。
可加快输电的速度【解析】选A、C.远距离输电时,往往输送电功率一定,据P=UI,输送电压U越高,则输送电流I=越小,据P线=I2R线,在要求输电线损耗一定的情况下,输电线电阻可略大,导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料;若输电线确定,即R线一定,则可减少线路上的能量损耗,故A、C正确;而交流电的频率是一定的,不能调节,输电的速度就是电磁波的速度,也就是光的传播速度,是一定的,故B、D错误.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=,应降低输电电压,增大导线电阻B.由P=IU,应降低输电电压,减小输电电流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】选C。
因为输电线上的功率损耗ΔP=I2R=·R,其中P为输电功率,U为输电电压,I为输电电流,R为导线电阻,要减小远距离输电线上的功率损耗,需减小导线电阻或减小输电电流,C对;或者提高输电电压以减小输电电流,A、B错。
3.(2015·信阳高二检测)一交流发电机输出电压为u=U m sinωt,加在匝数比为1∶n的理想升压变压器的原线圈上,变压器的副线圈通过总电阻为R的输电线向用户供电,若发电机的输出功率为P,则输电线上消耗的功率为()A。
B.C。
D。
【解析】选D。
根据正弦交流电的基本规律可知输入电压U1=,根据理想变压器的变压规律,设输出电压为U2,则有==⇒U2=nU1=,再根据变压器的功率关系:P入=P出⇒P出=P=I出U2⇒I出==,则有P热=R=。
故A、B、C均错误,D正确。
【最新】度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第五节电能的输送课时练学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.远距离输电中,为了减小输电过程中的电能损失,下列说法正确的是()A.只有减小输电电阻得到,输电电压越小,输电损失越小B.由P=U2RC.若输电功率不变,提高输电电压,将提高输电效率D.提高输电电压会减小输电电流,但不能减小输电损失2.如图甲所示为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比1∶100,降压变压器原副线圈匝数比为100∶1,远距离输电线的总电阻为50Ω.若升压变压器的输入电压总是如图乙所示,下列说法中正确的有A.用户端交流电的频率为100HzB.用户端电压一定为240VC.若用户总功率变大,则降压变压器原线圈两端电压升高D.若升压变压器原线圈输入功率为720kW,则输电线路损耗功率为45kW3.超导材料电阻降为零的温度称为临界温度,1987年我国科学家制成了临界温度为90K 的高温超导材料,利用超导材料零电阻性质,可实现无损耗输电,现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4Ω,它提供给用电器的电功率为40kW,电压为800V.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,那么节约的电功率为()A.1 kW B.1.6×103 kW C.1.6×10 kW D.10 kW4.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()A.0.2kW B.0.5kW C.2.0kW D.5.0kW5.远距离输送一定功率的交流电,若输送电压提高到原来的n 倍,则( ) A .输电线上的电压损失减少了1n 倍B .输电线上的电流减少了1n倍C .输电线上的电能损失减少了1n 2倍 D .输电线上的电能损失减少到原来的1n 2倍6.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( )A .n 2n 1>n3n 4B .n 2n 1<n3n 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等于降压变压器的输入功率二、多选题7.远距离输送一定功率的交变电流,若输电电压提高k 倍,则( ) A .输电导线的电功率损失不变 B .输电导线的电压损失不变 C .输电导线的电功率损失是原来的21k D .输电导线的电压损失是原来的1k8.远距离输送一定功率的交变电流,若将输电电压提高n 倍,则( ) A .输电导线的电能损失减少(n 2−1)n 2倍B .输电导线的电能损失不变,电压损失减少1(n−1)倍C .若保持输电线上电能损失不变,输电导线的截面积应是原来的1n 2 D .输电线上电能损失减少,电压损失增大9.一台交流发电机的最大输出功率为98kW ,电压为350V ,经变压器T 1升压后向远方输电.输电线路总电阻R=4Ω.到目的地经变压器T 2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220V、100W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的5%,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()A.变压器T1原线圈中电流为35AB.变压器T2原线圈的电压为2800VC.变压器T1的变压比为1:8D.有931盏灯泡(220V、100W)正常发光10.如图所示为远距离输电的示意图,若电厂输出电压u1=4400√2sin 100πt V,电流I1=1000A,不计变压器损耗,则下列判断正确的是()A.U1=4 400√2VB.I2<1 000 AC.I2U2=4.4×106WD.用户得到的交流电频率为100πHz三、填空题11.生活中的发电机发出的都是交变电流,在将电能从发电厂传输到用户的过程中都是采用______ 的方式,这主要是减少______ .由P=UI可知,在输送电功率一定的情况下,输送电压升高为原来的10倍时,输电线上的电能损失可以减少为原来的______ .12.远距离输电电路图如图所示:若输电线电阻R,输电功率为P,输电电压U1,则输电导线的电流I2= ______ ,输电导线上的电压降(电压损失)U失= ______ ,输电导线上的功率损耗P损= ______ ;因此,在输电功率和输电线电阻一定的条件下,采用高压输电,输电电流I2越______ (大,小),输电线上的电压损失及输电线上的功率损耗P损越______ (大,小).四、实验题13.某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4kV.通过理想变压器升压后向80km远处供电,已知输电导线的电阻R=25.6Ω,输电线路损失的功率为输出功率的4%.则输电线路上的电压损失△U= v,升压变压器的原副线圈匝数比n1:n2= .五、解答题14.如图所示,一小型发电站通过升压变压器B1和降压变压器B2把电能输送给用户(B1和B2都是理想变压器),已知发电机的输出功率为500kW,输出电压为500 V,升压变压器B1原、副线圈的匝数比为1∶10,两变压器间输电导线的总电阻为2Ω,降压变压器B2的输出电压为220V.求:(1)输电导线上损失的功率;(2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数之比.15.利用太阳电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统称光伏发电系统.光伏发电系统的直流供电方式有其局限性,绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式.将直流电变为交流电的装置称为逆变器,有一台内阻为r=1Ω的太阳能发电机,供给一个学校照明用电,如图所示,升压变压器的匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线的总电阻R=4Ω,全校共22个班,每班有““220V 40W”“灯6盏,若全部电灯正常发光,求:(1)输电线上损失的电功率;(2)远距离输电的输电效率;(3)太阳能发电机的电动势.参考答案1.C【解析】由公式△P=I2R可知,降低电能的损失,可以减小输电线路上电阻,也可以减小电流,故A错误;求输电导线的损耗功率只能用公式P=I2R,故B错误;由公式I=PU,和△P=I2R可知,△P=P 2RU2,提高输电电压,在保证输电功率不变的前提下,能够减小输电电流,有效减小输电线路上的电能损失,提高输电效率,故C正确,D错误;故选C.点睛:解决本题的关键知道输送功率与输出电压和输出电流的关系,损失电压与电流和电阻的关系,以及掌握输电线上损耗的功率P损=I2R.2.D【解析】试题分析:由图乙知交流电的周期0.02s,所以频率为50Hz,A错误;由图乙知升压变压器输入端电压有效值为240V,根据电压与匝数成正比知副线圈电压为24000V,因输电线有电压损失,故降压变压器初级电压小于24000V,则用户端电压小于240V,选项B 错误;若用户总功率变大,则降压变压器次级电流增加,则初级电流增加,导线上的电压损失增加,则降压变压器原线圈两端电压降低,选项C错误;若升压变压器原线圈输入功率为720kW,所以输电线中的电流为:3720103024000PI AU⨯===,则输电线路损耗功率为22305045P I r W kW==⨯=损,D正确;故选D.考点:远距离输电3.A【详解】当输电导线总电阻为0.4Ω时,由P=UI得I=PU,输电线上损失的功率△P=I2R=3224010()()0.4W800PRU⨯=⨯=1kW故选A. 4.C 【解析】【详解】输电电压提高为原来的10倍,根据P=UI知,输送电流减小为原来的110,根据电阻定律R =LSρ知,输电线的截面积减为原来的一半,则输电线的电阻增大为原来的2倍,根据2P I R =损知,输电线上损耗的电功率减小为原来的150,则输电线上损耗的功率为2kW ,故C 正确,ABD 错误.故选C . 5.D 【解析】试题分析:设输送功率为P ,输送电压为U ,则输电电流为 I=P/U,输电线上的电压损失为 △U=IR=PR/U,输电线上损失的电功率△P=I 2R="(" P/U)2R, 所以当U 变成nU 时,输电线上的电压损失减少到原来的1/n倍;输电线上的电流减少到原来的1/n倍;输电线上的电能损失减少到原来的1/n2倍,选项D 正确。
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。
【最新】度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第五节
电能的输送课时练
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.电能输送过程中,为减小电能输送过程中的损耗,最有效的措施是()
A.降底输送电电压
B.提高输送电压
C.减小输送导线的横截面积
D.以上都不对
试卷第1页,总1页
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答案第1页,总1页 参考答案
1.B
【解析】根据P =UI 知,I =P U ,则功率的损失P 损=I 2R =P 2R U 2.
A 、降低输送电压,则损失功率变大.故A 错误.
B 、提供输送电压,则损失功率减小.故B 正确.
C 、减小输送导线的横截面积,则输电线的电阻增大,则损失的功率增大.故C 错误,
D 错误.
故选:B .
点睛:根据P =UI 求出输送电流的大小,通过P 损=I 2R 判断减小电能损失的措施. 解决本题的关键知道输送功率与输送电压、电流的关系,知道影响功率损失的因素.。
第五章 第5节 电能的输送「基础达标练」1.远距离输电时,在输送功率不变的条件下( ) A .只有增大导线的电阻,才能减小输电电流,提高输电效率 B .提高输电电压,能减小输电电流,提高输电效率 C .提高输电电压,势必增大输电导线上能量的损耗 D .提高输电电压,势必增大输电导线上的电流解析:选B 在输送功率一定的前提下,P 输=U 输I 输,P 损=I 输2R 线,η=P 输-P 损P 输×100%,B 正确.2.超导是当今高科技研究的热点,利用超导材料可实现无损耗输电.现有一直流电路,输电总电阻为0.4 Ω,它提供给用电器的电功率为40 kW ,电压为800 V ,若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为( )A .1 kWB .1.6×103kW C .1.6 kWD .10 kW解析:选A 节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率,I =P U =40×103800 A =50 A ,P 线=I 2R =502×0.4 W=1 000 W ,故节约的电功率为1 kW ,A 项正确.3.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 2C.⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2U 12D.⎝ ⎛⎭⎪⎫U 1U 22解析:选C 由输送的电功率P =IU ,损失的电功率ΔP =I 2R ,得ΔP =P 2U 2R .由题意知,P 2U 12R 1=P 2U 22R 2,由此得R 1R 2=U 12U 22,因为R =ρL S ,所以S 1S 2=U 22U 12,故C 正确.4.远距离输电线路的示意图如图所示,若发电机的输出电压不变,则下列叙述中正确的是( )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变压器的输入电压解析:选C 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少,根据P =U 2R,消耗功率增大,输电线中电流增大,线路损失功率增大,C 项正确;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,D 项错误.5.(多选)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,高压线上输电电压为U ,电流为I ,发热功率为ΔP ;除冰时,输电线上的发热功率需变为9ΔP ,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )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解析:选AD 输电功率P =UI ,输电线电阻为R ,则ΔP =I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ,除冰时,输电线上的发热功率为9ΔP ,那么输电电流应变为3I ,由于输电功率保持不变,输电电压变为13U ,A 、D 正确.6.(多选)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:选AD 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 项正确,B 、C 项错误;考虑到输电线上也有电功率的损失,可知D 项正确.7.(2019·峨山县模拟)随着社会发展,人类对能源的需求日益增加,节能变得愈加重要.甲、乙两地采用电压U 进行远距离输电,输电线上损耗的电功率为输入总功率的k (0<k <1)倍.在保持输入总功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用5U 的电压输电,若不考虑其他因素的影响,输电线上损耗的电功率将变为输入总功率的( )A .k25 倍B .k5 倍 C .5k 倍D .25k 倍解析:选A 设输送的电功率为P ,当输送电压为U 时,输送电流I =PU,输电线上损失的功率ΔP =I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ,当输送电压为5U 时,在线路上损失的功率变为输入总功率的k25倍,A选项正确.8.发电厂输出的交流电压为2.2×104V ,输送功率为2.2×106W ,现在用户处安装一降压变压器,用户的电压为220 V ,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 Ω,求:(1)输电导线上损失的电功率;(2)降压变压器原副线圈匝数之比n 1n 2为多少?解析:(1)输送电流为I 线=P 总U 总=2.2×1062.2×104A =100 A则损失功率为P 损=I 线2R 线=1002×22 W=2.2×105W. (2)变压器原线圈电压U 1为U 1=U 总-U 线=U 总-I 线R 线=2.2×104 V -100×22 V=19 800 V所以原副线圈匝数比n 1n 2=U 1U 2=901.答案:(1)2.2×105W (2)90∶1「能力提升练」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解析:选D 原电压的有效值为U 1=11 000 V ,由U 1U 2=n 1n 2得,n 1n 2=501,A 正确;变压器不改变交流电的频率,B 正确;由n 1n 2=I 2I 1得,副线圈的电流大,要想导线发热少,导线要粗一些(电阻小),C 正确;居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流,D 错误.2.某科技小组在实验室中研究远距离输电.由于输电线太长,他将每50米导线卷成一卷,共卷成8卷来代替输电线路.第一次直接将输电线与实验电源及用电器相连,测得输电线上的输电电流和损失的功率为I 1、P 1;第二次采用如图所示的电路输电,其中理想变压器T 1与电源相连,其原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2,理想变压器T 2与用电器相连,测得输电线上的输电电流和损失的功率为I 2、P 2.下列说法中正确的是( )A .第二次实验时因为多接了两个变压器,所以P 2>P 1B .通过该实验可以证明,提高输电电流能减少远距离输电的能量损失C .若输送功率一定,则I 2∶I 1=n 1∶n 2D .若输送功率一定,则P 2∶P 1=n 22∶n 12解析:选C 第一次实验输电线上的电流I 1=P U 1,输电线上损失的功率P 1=I 12R =P 2U 12R ;第二次实验,升压变压器副线圈上的电压U 2=n 2n 1U 1,输电线上的电流I 2=P U 2,输电线上损失的功率P 2=I 22R =P 2U 22R ,所以I 2∶I 1=U 1∶U 2=n 1∶n 2,P 2∶P 1=U 12∶U 22=n 12∶n 22,由于n 1<n 2,P 2<P 1,故C 正确,A 、D 错误;由ΔP =I 2r 可知提高输电电流会增加远距离输电的能量损失,故B 错误.3.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解析:选C 根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1n 2=U 1U 2,故A 错误;采用高压输电可以减小输电线中的电流,从而减小输电过程中的电能损失,根据电流互感器原理及匝数比为1∶10,由公式I 送I 副=n 副n 原=101,得输电电流为I A2=10×10 A=100 A ,故B 错误;根据电压表的示数为220 V ,根据变压公式,U 送U 副=n 原′n 副′=101,输电电压为U 2=10×220 V=2 200V ,线路输送电功率为P =U 2I A2=220 kW ,故C 正确;将P 上移,则降压变压器的初级线圈减小,故用户获得的电压将升高,故D 错误.4.(多选)如图所示,某小型水电站的发电机输出电压为220 V ,正常情况下输出的总功率P 0=8.8×104W ,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.输送电压为u =1 1002sin 200πt V ,输电导线的总电阻为r =5 Ω,现要使额定电压为220 V 的用电器正常工作,下列说法中正确的是( )A .输电线上的电流为220 AB .降压变压器匝数比n 3n 4=51C .用电器的额定功率P =5.6×104W D .用电器上交流电的频率是100 Hz解析:选CD 输送电压为u =1 1002sin 200πt V ,可知输送电压的有效值为1 100 V ,输电线上的电流:I =P U =8.8×1041 100=80 A ,故A 错误;输电线消耗的电压:U 损=Ir =80×5=400 V ,到达降压变压器的电压:U 3=U -U 损=1 100-400=700 V ,所以降压变压器的匝数比:n 3n 4=U 3U 4=700220=3511,故B 错误;输电线损耗的电功率:P 损=I 2r =802×5=32 000 W ,到达降压变压器的电功率:P 3=P -P损=8.8×104-32 000=5.6×104W ,理想变压器的输出功率等于输入功率,所以用电器的额定功率也是5.6×104W ,故C 正确;由于输送电压为u =1 1002sin 200πt V ,可知输送电压的频率为100 Hz ,所以用电器上交流电的频率是100 Hz ,故D 正确.5.某小型实验水电站输出功率是20 kW ,输电线路总电阻是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n 1∶n 2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压.解析:(1)输电线上的电流为I =P U =20×103380A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为P 线=I 2R =52.632×6 W≈16 620 W=16.62 kW.(2)改用高压输电后,输电线上的电流变为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.答案:(1)16.62 kW (2)226.18 V6.某村在较远的地方建立了一座小型水电站,发电机的输出功率为100 kW ,输出电压为500 V ,输电导线的总电阻为10 Ω,导线上损耗的电功率为4 kW ,该村的用电电压是220 V.(1)输电电路如图所示,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比;(2)如果该村某工厂用电功率为60 kW ,则该村还可以装“220 V 40 W”的电灯多少盏? 解析:(1)根据功率公式可知,P 损=I 22R 线,解得升压变压器的输出电流I 2=P 损R 线=20 A ,升压变压器的输入电流I 1=P U 1=200 A ,根据理想变压器电流和匝数关系可知,n 1n 2=I 2I 1=110,根据欧姆定律可知,U 3=U 2-I 2R 线=4 800 V ,根据理想变压器电压和匝数关系可知,n 3n 4=U 3U 4=24011.(2)降压变压器中输出功率等于输入功率,P 3=P 4,其中P 4=(40n +60×103)W ,P 3=96 kW ,联立解得n =900盏.答案:(1)1∶10 240∶11 (2)900盏。