广西专版新教材高中物理第3章交变电流4电能的输送课后习题新人教版选择性必修第二册

PAGEPAGE14电能的输送课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~4题为单选题,第5~7题为多选题)1.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4P,而输电线中损失的电功率减为ΔP4,(输电线电阻不变)那么输电电压应增为(A.32U B.16UC.8U D.4U答案:C解析:依据题意知ΔP=PU2·r,14ΔP=4PU'2·2.下图是为额定电压为250V的用户供电的远距离输电的示意图,已知升压变压器原线圈两端的电压U1=500V,发电机的输出功率为P=500kW,输电线的电阻R=12.5Ω,输电线上损耗的功率为输送功率的1%,图中的升压变压器以及降压变压器均为志向的变压器。则下列结论正确的是()A.n3∶n4=79∶1B.n1∶n2=1∶50C.流过输电线的电流大小为40AD.降压变压器原线圈两端的电压为24700V答案:B解析:输电线上的电流I2=1%PR=1%×500×10312.5A=20A,升压变压器原线圈电流I1=PU1=500×103500A=1000A,则n1n2=I2I1=201000=150,选项B3.超导是当今高科技探讨的热点,利用超导材料可实现无损耗输电。现有始终流电路,输电总电阻为0.4Ω,它供应应用电器的电功率为40kW,电压为800V。若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线,保持供应用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为()A.1kW B.1.6×103kWC.1.6kW D.10kW答案:A解析:节约的电功率即为一般电路输电时损耗的电功率,I=PU=40×103800A=50A,P线=I2R=502×0.4W=4.下图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。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220V,电流表的示数为10A,各互感器和电表均为志向的,则下列说法正确的是()A.升压变压器原、副线圈的匝数比为nB.采纳高压输电可以增大输电线中的电流,输电电流为100AC.线路输送电功率是220kWD.将P上移,用户获得的电压将降低答案:C解析:依据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为n1n2=U1U2,故选项A错误。采纳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耗,依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I2=10×10A=100A,故选项B错误。由电压表的示数为220V,依据变压公式U送U副=n原'n副'=1015.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。变压器为志向变压器,则下列关系式正确的是()A.I1I2=n2nC.I1U1=I22R D.I1U1=I2答案:AD解析:依据变压器的工作原理可知I1I2=n2n1,选项A正确。因U2、I2、R不满意欧姆定律公式中物理量之间的对应关系,选项B错误。U1I1=U2I2,但U2I2≠6.为消退高压输电线上的冰凌,有人提出了这样的融冰思路: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13答案:AD解析:输电功率P=UI,输电线电阻为R,则ΔP=I2R=PU2R,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,选项A7.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n1、n2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为志向变压器)。要使额定电压为220V的用电器正常工作,则()A.nB.nC.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答案:AD解析:由于输电线上有功率损耗,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,选项D正确。U2U1=n2n1,U3U4=n3n4,因为U1=200V<U4=220V,U二、非选择题8.一台沟通发电机额定输出功率为P=4.0×103kW,以400V的电压接到升压变压器后向远方输电,若输电线的总电阻为40Ω,允许输电线损耗的功率为10%,运用的升压变压器、降压变压器都是志向变压器。(1)求升压变压器原、副线圈的匝数之比和输出电流。(2)为了使远方的用户负载能获得220V工作电压,则降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?(3)实际输送到用户的总功率是多少?答案:(1)1∶100100A(2)1800∶11(3)3.6×103kW解析:(1)升压变压器输入电流I1=PU1=4.输电损耗的功率P损=10%P=I2R,输电电流I=10%升压变压器原、副线圈匝数比n1(2)由U1U2=n1n输电线损耗的电压U损=IR=100×40V=4000V降压变压器的输入电压U3=U2-U损=36000V则降压变压器的匝数比n3(3)实际输送到用户的总功率P用=P-P损=3.6×103kW。实力提升一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)1.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,输电线上的电阻为R,变压器为志向变压器,发电机功率不变。为减小输电线上的功率损耗,下列方法可行的是()A.n1加倍,n2加倍B.n1加倍,n2减半C.n1减半,n2加倍D.n1减半,n2减半答案:C解析:输电线的功率损耗为ΔP=I22R=PU22R,由公式U1U2=n1n2可知,n1加倍,n2加倍,电压U2不变,输电线的功率损耗不变;n1加倍,n2减半,电压U2减小,输电线的功率损耗增大;n1减半,n2加倍,电压U2增大,输电线的功率损耗减小;n1减半,n2减半,电压U22.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耗为发电机输出功率的5%,而用户得到的电压正好为220V,则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是()A.16∶1190∶11B.1∶1611∶190C.1∶16190∶11D.16∶111∶190答案:C解析:输电线损耗功率P损=100×103×5%W=5×103W,所以输电线上电流I2=P损R总=25A,升压变压器原线圈电流I1=P总U1=400A,故升压变压器原、副线圈匝数比n1n2=I2I1=116;升压变压器副线圈两端电压U2=n2n1U1=4000V,输电线损耗电压U损3.下图为某发电站电能输送示意图。已知发电机的输出电压、输电线的电阻及志向升压变压器、降压变压器的匝数均不变。若用户电阻R0减小,下列说法正确的是()A.发电机的输出功率减小B.输电线上的功率损耗减小C.用户得到的电压减小D.输电线输电电压减小答案:C解析:若用户电阻减小,则降压变压器输出功率增大,导致发电机的输出功率增大,选项A错误。降压变压器输出功率增大,导致输电线上电流增大,输电线上损耗的电压增大,输电线上的功率损耗增大,选项B错误。发电机的输出电压不变,则升压变压器的原线圈输入电压不变,由于升压变压器的原、副线圈匝数不变,则输电线上输电电压不变,选项D错误。输电线上损耗电压增大,升压变压器的输出电压不变,则降压变压器的输入电压变小,由于降压变压器的原、副线圈匝数比不变,故降压变压器副线圈输出电压(即用户得到的电压)减小,选项C正确。4.下图是远距离输电示意图,电站的输出电压U1=250V,输出功率P1=100kW,输电线电阻R=8Ω。则进行远距离输电时,下列说法正确的是()A.若电站的输出功率突然增大,则降压变压器的输出电压减小B.若电站的输出功率突然增大,则升压变压器的输出电压增大C.输电线损耗比例为5%时,所用升压变压器的匝数比nD.用10000V高压输电,输电线损耗功率为8000W答案:AC解析:由U1U2=n1n2知,U1不变时,U2也不变,选项B错误。由U3=U2-P1U2R知,电站的输出功率突然增大,U3减小,又U3U4=n3n4,故U4也减小,选项A正确。I1=P1U1=400A,I2=ΔPR=5%P1R=5.如图所示,图甲是远距离输电线路的示意图,图乙是发电机输出电压随时间改变的图像,则下列说法正确的是()甲乙A.发电机输出交变电流的电压有效值是500VB.降压变压器上交变电流的频率是50HzC.输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比确定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损耗的功率减小答案:BD解析:由题图乙可知沟通电压的最大值为Um=500V,因此其有效值为U=5002V,故选项A错误。由题图乙可知,T=0.02s,频率f=1T=10.02Hz=50Hz,故选项B正确。输电线中的电流与须要传输的功率有关,传输的功率越大,输电线中的电流也越大,故选项C错误。当用户用电器的总电阻增大时,用户的功率减小,降压变压器的输出功率减小,则输入的功率减小,6.下图为远距离输电的原理图,升压变压器的原、副线圈匝数比为a,降压变压器的原、副线圈匝数比为b,输电线的电阻为R,升压变压器和降压变压器均为志向变压器,发电机输出的电压恒为U。若由于用户的负载改变,使电压表V2的示数增大了ΔU,则下列推断正确的是()A.电压表V1的示数不变B.电流表A2的示数减小了bC.电流表A1的示数减小了bD.输电线损失的功率减小了bΔ答案:AC解析:由于U不变,所以电压表V1的示数不变,选项A正确。由于V2增大,所以降压变压器原线圈的电压U3增大了bΔU,依据UV1=IA1R+U3,所以IA1R减小了bΔU,所以电流表A1的示数减小了bΔUR,A2的示数减小了ΔUR,选项C正确,B错误。输电线损失的功率减小了ΔP=I2R-I二、非选择题7.发电机的输出电压为220V,输出功率为44kW,每条输电线的电阻为0.2Ω。(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少?(2)假如发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压上升,经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供应用户,则用户得到的电压和电功率各是多少?答案:(1)140V28kW(2)219.2V43.84kW解析:(1)输电线上的电流IR=PU=44000损耗的电压UR=IRR=200×2×0.2V=80V损耗的功率PR=URIR=80×200W=16kW用户得到的电压U用户=U-UR=140V用户得到的功率P用户=P-PR=28kW。(2)已知升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶10输入电压U1=220V因此,升压变压器的输出电压U2=n2n1U输电线上的电流IR'=PU2=损耗的电压UR'=IR'R=20×2×0.2V=8V损耗的功率PR'=UR'IR'=8×20W=160W因此,降压变压器的输入电压U3=U2-UR'=2192V已知降压变压器的匝数比n3∶n4=10∶1所以用户得到的电压U4=n4n3U3=用户得到的功率P用户'=P-PR'=43.84kW。8.某学校有一台应急备用发电机,内阻R=1Ω,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22个教室,每个教室用“220V40W”的灯泡6盏,要求全部灯都正常发光。求:(1)输电线上损耗的电功率;(2)发电机的输出功率;(3)发电机的电动势。答案:(1)144W(2)5424W(3)250V解析:(1)依据题意,画出从发电机到教室灯泡之间的输电过程,如图所示。全部灯都正常工作的总功率为P2'=22×6×40W=5280W用电器都