高中物理人教版2第五章交变电流 第5章第5节

第五章第五节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)1．以下关于电能输送的说法不正确的是eq\x(导学号09152316)(B)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要采用高压输电C．增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等解析：输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。实际输电时，应综合考虑各种因素。故选B。2．(北京市西城区高二下学期期末)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，输电线的总电阻为R线。则下列说法不正确的是eq\x(导学号09152317)(A)A．输电线上的电流I＝eq\f(U,R线)B．输电线上的电流I＝eq\f(P0,U)C．输电线电阻上的功率损失P线＝(eq\f(P0,U))2R线D．输电线电阻上的电压损失U线＝eq\f(P0,U)R线解析：输电线上的电流为I线＝eq\f(P0,U)，A错，B对；根据P线＝I2R线，U线＝I线R线知C、D正确。3．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eq\x(导学号09152318)(A)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Ieq\o\al(2,1)rD．输电线路上损失的电功率为I1U解析：本题考查远距离输电，解题关键是弄清远距离输电的原理和方法。根据变压器的原理，有eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)所以用户端电压U2＝eq\f(I1,I2)U1，A正确；输电线上的电压降，ΔU＝I；r＝U－U1，B错误；理想变压器的输入功率P1＝U1I1，C错误；输电线上损失功率P损＝Ieq\o\al(2,1)r＝I1(U－U1)，D错误。4．(四川省资阳中学2023～2023学年高二下学期期中)在如图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eq\x(导学号09152319)(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占总功率的比例增大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：由题意可知升压变压器输入电压不变，则输出电压不变，A错误；在电能输出过程中有：I＝eq\f(P,U)，U线＝IR线，U3＝U2－U线，因P变大，I变大，所以U线变大，降压变压器初级线圈电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；根据eq\f(P损,P)＝eq\f(\f(P,U)2R线,P)＝eq\f(PR线,U2)，因P变大，所以比值变大，C正确。高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好，D正确。二、非选择题5．(江西省赣州市十三县(市)2023～2023学年高二下学期期中)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率为ρ＝×10－8Ω·m，导线横截面积为×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：eq\x(导学号09152320)(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失。答案：(1)8×104V(2)3200V解析：(1)输电线路的电阻为R＝ρeq\f(L,S)＝×10－8×eq\f(2×80000,×10－4)＝(Ω)输电线上损失的功率为ΔP＝4%P＝4%×104kW＝400kW由ΔP＝I2R得I＝eq\r(\f(ΔP,R))＝eq\r(\f(400000,)＝125A有P＝UI得U＝eq\f(P,I)＝eq\f(1×107,125)＝8×104V(2)输电线路上电压损失为ΔU＝IR＝125A×Ω＝3200V。6．一个小型水力发电站(如图所示)，发电机输出电压U0＝250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30kW，它通过总电阻R线＝Ω的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220V的白炽灯，总功率为P用＝22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。eq\x(导学号09152321)(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为401，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？答案：(1)131V(2)解析：(1)如题图所示，由P用＝eq\f(U\o\al(2,用),R用)求得用户总的电阻R用＝Ω，电路中的电流为I＝eq\f(U0,R用＋R线)＝eq\f(250V,Ω)＝59.5AU灯＝IR用＝≈131VP输＝U0I＝14875W≈。(2)如题图，P用＝U4I4，U4＝220V，I4＝eq\f(P用,U4)＝100A，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3)，I3＝eq\f(I4,40)＝2.5AP损＝Ieq\o\al(2,3)R线＝。能力提升一、选择题(1、2题为单选题，3、4题为多选题)1．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和eq\f(P2,P1)分别为eq\x(导学号09152322)(D)A．eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n) B．(eq\f(P,kU))2R，eq\f(1,n)C．eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n2) D．(eq\f(P,kU))2R，eq\f(1,n2)解析：该题考查远距离输电线路的功率损耗问题。解题的关键是要求出输电电流。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，U2＝kU，此时输电线上的电流I＝eq\f(P,kU)，线路损耗的功率P1＝I2R＝eq\f(P2R,kU2)，当匝数比为nk时，线路损耗的功率P2＝eq\f(P2R,nkU2)，则eq\f(P2,P1)＝eq\f(1,n2)，D选项正确。2．某水电站，用总电阻为5Ω的输电线给940km外的用户送电，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eq\x(导学号09152323)(B)A．输电线上输送的电流大小为1×10B．输电线上损失电压为30kVC．该输电系统的输电效率为95%D．若改用10kV电压输电，则输电线上损失的功率为×108kW解析：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(3×109,5×105)A＝6×103A，A选项错误；U损＝IR＝6×103×5V＝30kV，B选项正确；P损＝I2R＝×108W，η＝eq\f(P－P损,P)×100%＝94%，C选项错误；对于D选项，损失的功率大于输出的功率，显然是错误的。3．(辽宁锦州市2023～2023学年高二下学期期末)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220eq\r(2)sin(100πt)V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝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eq\x(导学号09152324)(ABD)A．通过R0电流的有效值是20AB．降压变压器T2原、副线圈的电压比为41C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析：A．降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V，负载电阻为11Ω，所以通过R0电流的有效值是20A，故A正确；B．因为降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，所以原、副线圈的电压之比为41.故B正确；C．由于输电线上电阻导致降压变压器T2的输入电压低于升压变压器T1的输出电压．故C错误；D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率，原因是导线上电阻消耗功率．故D正确。4．(辽宁省抚顺市六校联合体高二下学期期末)如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)，对整个送电过程，下列说法正确的是eq\x(导学号09152325)(ACD)A．输电线上的损失功率为300WB．升压变压器的匝数比为1100C．输电线上的电流为10AD．降压变压器的输入电压为4970V解析：P损＝%P＝300W，A正确；I线＝eq\r(\f(P损,R线))＝10A，C正确；U线＝I线R线＝30V，U2＝eq\f(P,I线)＝5000V，U3＝U2－U线＝4970V，D正确；eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(1,10)，B错误。二、非选择题5．(安庆2023～2023学年高二检测)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站，输送的电功率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度表一昼夜示数相差4800kW·h。求：eq\x(导学号09152326)(1)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，那么发电站应使用多高的电压向外输电？答案：(1)60%20Ω(2)解析：(1)输送功率P＝500kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12000kW·h输电线上损失的电能ΔE＝4800kW·h终点得到的电能E′＝E－ΔE＝7200kW·h所以输电功率η＝eq\f(E′,E)＝60%输电线上的电流I＝eq\f(P,U)＝100A输电线上损耗的功率Pr＝eq\f(ΔE,t)＝200kW输电线的电阻r＝eq\f(Pr,I2)＝20Ω。(2)Pr＝(eq\f(P,U))2r要求输电线上损耗的功率Pr′＝2%P＝10kW，输电电压应调节为U′＝eq\r(\f(r,P′r))P＝。6．(湖北黄冈中学2023～2023学年高二上学期期末)图甲为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比为n1n2＝1100，降压变压器原副线圈匝数比为n3n4＝101，远距离输电线的总电阻r＝100Ω。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为P1＝750kW。求：eq\x(导学号09152327)(1)输电线路损耗功率Δ