教科版高中物理选修3-2课时作业2-7电能的输送

课时分层作业(十三)(时间：40分钟分值：100分)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＝eq\f(ρl,S)，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.eq\f(U\o\al(2,1),R) B．eq\f(U1－U22,R)C．I2R D．I(U1－U2)A[用P＝eq\f(U2,R)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eq\f(ΔP,4)，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为()A．32UB．16UC．8U D．4UD[由P＝UI知I＝eq\f(P,U)，则输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R，得输电电压U＝Peq\r(\f(R,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eq\f(ΔP,4)，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0.4Ω，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()A．1.6kW B．1.6×103kWC．1kW D．10kWC[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)))2×0.4W＝1×103W＝1kW.]6．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()A.eq\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2) B．I2＝eq\f(U2,R)C．I1U1＝Ieq\o\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2D[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．]二、非选择题(14分)7．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“220V9.5kW”的电能，求：(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比eq\f(n1,n2)；(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eq\f(n3,n4).解析：(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比：eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(400,2000)＝eq\f(1,5).(2)由P损＝Ieq\o\al(2,2)R，输送电流取决于输出电压及输送功率，有I2＝eq\f(P,U2)所以R＝eq\f(P损,I\o\al(2,2))＝eq\f(P损,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U2)))2)＝eq\f(10000－9500,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10000,2000)))2)Ω＝20Ω.(3)设降压变压器原线圈上电压为U3，U3＝U2－I2R＝(2000－5×20)V＝1900V所以降压变压器原、副线圈匝数比为：eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,U4)＝eq\f(1900,220)＝eq\f(95,11).答案：(1)eq\f(1,5)(2)20Ω(3)eq\f(95,11)一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1.(多选)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4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220eq\r(2)sin100πt(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()A．通过R0的电流有效值是20AB．降压变压器T2原、副线圈的电压比为4∶1C．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ABD[降压变压器副线圈两端交变电压有效值为eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，负载电阻为11Ω，所以通过R0的电流的有效值是20A，故A正确；因为降压变压器T2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T2的输入电压低于升压变压器T1的输出电压，故C错误；升压变压器T1的输入与输出功率相等，降压变压器T2的输入与输出功率也相等，但升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率，原因是输电线上电阻消耗功率，故D正确．]2．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()A.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n) B．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n)C.eq\f(PR,kU)，eq\f(1,n2) D．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n2)D[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．]3．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像，则()甲乙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D[由u­t图像可知，交流电的周期T＝0.02s，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．]4．(多选)图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为热敏电阻，当温度升高时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未发生火情时，升压变压器的输入功率为750kW.下列说法中正确的是()甲乙A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50HzB．未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为180kWC．当R2所在处发生火情时，电压表V的示数变大D．当R2所在处发生火情时，输电线上的电流变大AD[由题图乙知交流电的周期为0.02s，所以频率为50Hz，变压器不改变交流电的频率，A正确；由题图乙知升压变压器输入电压的有效值为250V，根据升压变压器变压规律知副线圈两端电压为25000V，所以输电线中的电流为I＝eq\f(P,U)＝30A，输电线损失的电压为ΔU＝IR＝30×100V＝3000V，输电线路损耗功率为ΔP＝IΔU＝90kW，B错误；当R2所在处发生火情时其阻值减小，副线圈中电流增大，根据降压变压器变流规律知输电线上的电流变大，D正确；当R2所在处出现火情时，输电线电流增大，分压增大，降压变压器两端的电压变小，根据串联分压，R1两端电压增大，故电压表V的示数变小，C错误．]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(10分)如图所示，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：输电线上损耗的电功率P损多大？解析：所有电灯正常发光时消耗的功率为P灯＝40×22×6W＝5280W＝P4由于灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压U4＝220V所以降压变压器原线圈两端电压U3＝eq\f(n3,n4)U4＝eq\f(4,1)×220V＝880V两变压器之间输电线上的电流为I线＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(P4,U3)＝eq\f(5280,880)A＝6A输电线上损失的功率P损＝Ieq\o\al(2,线)R＝62×4W＝144W.答案：144W6．(16分)把功率为220kW的电能用铝导线(铝的电阻率ρ＝2.7×10－8Ω·m)输送到10km外的地方，要使功率损失不超过输送功率的10%.(1)如果采用220V的电压输电，导线的横截面积至少要多大？采用这样的导线切合实际吗？(2)若采用110kV的电压输电，导线的横截面积是多大？(3)对于同种输电导线，若分别采用110kV和220V输电，损失的功率之比是多少？解析：(1)如果采用220V的电压输电，则通过导线的电流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(220×103,220)A＝103A由于功率损失P＝10%P0