高中物理教科版2第二章交变电流 学业分层测评12电能的输送

学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．交流输电线路中功率损失的主要原因()A．一定是输电导线具有电阻B．一定是输电导线具有容抗C．一定是输电导线具有感抗D．以上说法均不正确【解析】电能的主要损耗是电热，由ΔP＝I2R可知A选项正确．【答案】A2．(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电，我国正在研究用比330kV高很多的电压进行输电，采用高压输电的优点是()【导学号：31310122】A．可节省输电线的铜材料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】远距离输电往往输送的电功率一定，根据P＝UI知，输送电压U越高，则输送电流I＝eq\f(P,U)越小，据P损＝I2r知，在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(非铜材料)；若输电线确定，即r确定，则可减小输电线上的能量损耗，故选项A、C正确；交变电流的频率是一定的，不需调节，输电的速度就是电磁波的传播速度，故选项B、D错误．【答案】AC3．(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【解析】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．【答案】AC4．(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)()【导学号：31310123】A．输电电流为3I B．输电电流为9IC．输电电压为3U D．输电电压为eq\f(1,3)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，则电流I变为3I，A正确；输电功率P不变，由P＝UI知，电流变为3I，输电电压变为eq\f(1,3)U，D正确．【答案】AD5．(多选)(2023·重庆高二检测)某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，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，经变压器降压后，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．降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大【解析】用电高峰期，用户端总电阻由于并联电灯增多而减小，从而电流增大，又由U损＝Ir可知，输电导线上的电压损失变大，升压变压器副线圈的电压不变，降压变压器原、副线圈上的电压变小，而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大．故正确答案为B、D.【答案】BD6．如图2­7­6所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知甲的变压比为500∶1，乙的变流比为200∶1，并且已知加在电压表两端的电压为220V，通过电流表的电流为5A，则输电线的输送功率为()【导学号：31310124】图2­7­6A．×102W B．×103WC．×106W D．×108W【解析】已知变压比为500∶1，电压表示数为220V，故传输电压为：U＝220V×500＝×105V；已知变流比为200∶1，电流表示数为5A，故传输电流为：I＝5×200＝1000A；故电功率为：P＝UI＝×105V×1000A＝×108W，故D正确．【答案】D7．中国已投产运行的1000kV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500kV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1000kV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()\f(P,4) \f(P,2)C．2P D．4P【解析】输送电功率不变，则输电电压与输电电流成反比，所以用1000kV特高压输电时，输电电流为原来输电电流的一半；而输电线上损耗的电功率与输电电流的平方成正比，所以输电线上损耗功率为原来输电线上损耗功率的eq\f(1,4)，即eq\f(P,4)，A项正确．【答案】A8．1987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Ω，它提供给用电器的电功率是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，则节约的电功率为()【导学号：31310125】A．kW B．×103kWC．1kW D．10kW【解析】节约的电功率即原来输电线上电阻消耗的热功率，ΔP＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(40×103,800)))2×W＝1×103W＝1kW.【答案】C9．远距离输电线路的示意图如图2­7­7所示．若发电机的输电电压不变，则下列叙述中正确的是()【导学号：31310126】图2­7­7A．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】匝数比一定时，变压器的输入功率是由用户消耗的功率决定的，A项错误；变压器输入电流与变压器匝数比和负载电阻都有关系，B项错误；用户用电器总电阻减小，据P＝eq\f(U2,R)，消耗功率增大，输电线中电流增大，线路损失的功率增大，C项正确；升压变压器输出电压等于输电线路电阻上的损失电压加上降压变压器的输入电压，D项错误．【答案】C[能力提升]10．(2023·江苏高考)远距离输电的原理图如图2­7­8所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1，n2，电压分别为U1，U2，电流分别为I1，I2，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()图2­7­8\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2) B．I2＝eq\f(U2,R)C．I1U1＝Ieq\o\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2【解析】根据理想变压器的工作原理解题．根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).U2不是加在R两端的电压，故I2≠eq\f(U2,R)，而I1U1等于R上消耗的功率Ieq\o\al(2,2)R与下一级变压器的输入功率之和．选项D正确．【答案】D11．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图2­7­9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220V的用电器正常工作，则()图2­7­9\f(n2,n1)>eq\f(n3,n4)\f(n2,n1)<eq\f(n3,n4)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】根据变压器工作原理可知eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,200V)，eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,220)V，由于输电线路上损失一部分电压，升压变压器的输出电压U2大于降压变压器的输入电压U3，所以eq\f(n2,n1)>eq\f(n3,n4)，A正确，B、C错误；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上损失的功率，D正确．【答案】AD12．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()\f(PR,kU)，eq\f(1,n) \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n)\f(PR,kU)，eq\f(1,n2) \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n2)【解析】根据变压器的变压规律，得eq\f(U1,U)＝k，eq\f(U2,U)＝nk，所以U1＝kU，U2＝nkU.根据P＝UI，知匝数比为k和nk的变压器副线圈的电流分别为I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(P,kU)，I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(P,nkU).根据P＝I2R，输电线路损耗的电功率分别为P1＝Ieq\o\al(2,1)R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，P2＝Ieq\o\al(2,2)R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,nkU)))2R，所以eq\f(P2,P1)＝eq\f(1,n2).选项D正确，选项A、B、C错误．【答案】D13．(2023·四川高考)如图2­7­10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()【导学号：31310127】甲乙图2­7­10A．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【解析】根据交流电的变化规律、变压器的工作原理和远距离输电知识解题．由u­t图像可知，交流电的周期T＝s，故频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，选项A错误；交流电的最大值Um＝500V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝250eq\r(2)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eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝Ieq\o\al(2,1)R，得输电线损失的功率减小，选项D正确．【答案】D14．如图2­7­11所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1Ω，升压变压器匝数比为n1∶n2＝1∶4，降压变压器的匝数比为n3∶n4＝4∶1，输电线总电阻为R线＝4Ω，全校有22间教室，每间教室安装“220V40W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：图2­7­11输电线上损耗的电功率P损多大？