2024-2025版高中物理第五章交变电流5电能的输送课时练习含解析新人教版选修3-2

PAGE8-电能的输送(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.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,输电线总电阻为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【解析】选A。节约的电功率即为一般电路输电时损耗的电功率,I==A=50A,P线=I2R=502×0.4W=1000W,故节约的电功率为1kW,A项正确。2.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。这是因为用电高峰时 ()A.总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,每盏灯两端的电压较低B.总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,通过每盏灯的电流较小C.总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上损失的电压较大D.供电线路上电流恒定,但开的灯比深夜时多,通过每盏灯的电流小【解析】选C。照明供电线路的用电器是并联的,晚上七、八点钟用电高峰时,用电器多,总电阻变小,供电线路上的电流变大,输电线上损失的电压较大,用户得到的电压较小,C正确。【加固训练】用电器与电源相距L,线路上电流强度为I,为使输电线上的电压损失不超过U,已知输电线的电阻率为ρ,那么输电线的横截面积最小值应是 ()A.B.C.D.【解析】选B。依据欧姆定律得R=,依据电阻定律R=ρ,又l=2L,解得S=。故B项正确,A、C、D三项错误。3.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程,若输送功率为3200万千瓦,原来采纳200千伏输电,由于输电线有电阻而损失的电功率为P,则采纳500千伏超高压输电后,在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变) ()A.0.4PB.0.16PC.2.5PD.6.25P【解析】选B。依据P损=()2r可知:当输电电压由200kV上升到500kV时,其线路损耗由P减小到0.16P,故B项正确,A、C、D三项错误。4.(多选)(2024·全国Ⅱ卷)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已胜利驾驭并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采纳550kV的超高压向B处输电,输电线上损耗的电功率为ΔP,到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下,改用1100kV特高压输电,输电线上损耗的电功率变为ΔP′,到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响,则 ()A.ΔP′=ΔP B.ΔP′=ΔPC.ΔU′=ΔU D.ΔU′=ΔU【解析】选A、D。由电功率公式得ΔP=I2R,输电线上电压下降ΔU=IR,输电电流为I=,在输送的电功率和输电线电阻都不变时,U变为原来的2倍,电流变为原来的,则ΔP′=ΔP,ΔU′=ΔU,选项A、D正确,B、C错误。5.(多选)如图为模拟远距离输电电路,两志向变压器的线圈匝数n1=n4<n2=n3,A1、A2、A3为相同的志向沟通电流表。当a、b端接入低压沟通电源时,则 ()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】选A、C。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,A、C两项正确,B、D两项错误。6.为消退高压输电线上的冰,假设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,热消耗功率为P损;除冰时,输电线上的热功率须要变为9P损,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变) ()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9U【解析】选A。输电线上损失的功率为P损=I2R线=R线,由该式可知要使P损增大为原来的9倍,输电电流应变为原来的3倍或输电电压变为原来的,故选项A正确。【加固训练】新疆首条连接南北疆的电力高速通道伊犁—库车750千伏输电线路工程正式投入运用,标记着我国超高压输电技术已达到世界领先水平。目前伊犁变电站的升压变压器原线圈的电压为750V,副线圈的电压为750千伏,升压变压器的输出电功率为30万千瓦,若伊犁—库车750千伏输电线的总电阻为20Ω,下列说法正确的是 ()A.伊犁—库车750千伏输电线的输送电流是0.4AB.伊犁—库车750千伏输电线的输送沟通电的表达式为u=750sin100πt(kV)C.伊犁变电站的升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶1000D.伊犁—库车750千伏输电线上的功率损耗为3.2×105W【解析】选C。由P=UI可知,输送电流I==A=400A,故A错误。750V为电压的有效值,故表达式应为U=750sin100πt(kV),故B错误。依据电压之比等于线圈匝数之比可得:n1∶n2=750∶750×103=1∶1000,故C正确。库伊线输电线上的功率损耗为:P损=I2R=4002×20W=3.2×106W,故D错误;故选C。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)某小型试验水电站输出功率是20kW,输电线总电阻是6Ω。(保留四位有效数字)(1)若采纳380V的电压输电,求输电线损耗的功率。(2)若改用5000V高压输电,用户利用n1∶n2=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==A≈52.63A输电线损耗的功率为P线=I2R=52.632×6W≈16620W=16.62kW。(2)改用高压输电后,输电线上的电流变为I′==A=4A用户在变压器降压前获得的电压U1=U′-I′R=(5000-4×6)V=4976V依据=,用户得到的电压为U2=U1=×4976V≈226.2V。答案:(1)16.62kW(2)226.2V8.(12分)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,为了削减电能损耗,运用2kV高压输电,最终用户得到“220V9.5kW”的电能,求:(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比;(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。【解析】(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比===。(2)由P损=R,输送电流取决于输出电压及输送功率,有I2=,所以R===Ω=20Ω。(3)设用户降压变压器原线圈上电压为U3,U3=U2-I2R=(2000-5×20)V=1900V所以用户降压变压器原、副线圈匝数比===。答案:(1)(2)20Ω(3)(15分钟·40分)9.(6分)如图所示为模拟远距离输电试验电路图,两志向变压器的匝数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为相同的志向沟通电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻RL>2R,忽视灯丝电阻随温度的变更。当A、B端接入低压沟通电源时 ()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【解析】选D。设A、B端所加电压为U。由欧姆定律知,通过A2表的电流大小I2=。通过升压变压器升压后输出电压U′=U,降压变压器获得电压为U′-I1·2R=U-I1·2R,灯泡L1两端电压为(U-I1·2R),则通过灯泡L1的电流为。故由变压器电流变更规律得A1表的电流大小I1=。又因为n1=n4<n2=n3,解上式得I1=。因为RL>2R,所以I1<I2。A项错误;通过灯泡L1的电流为I1=I1=>I2,故灯泡L1亮度更大,B项错误;由于I1<I2,依据欧姆定律以及电功率的有关学问可知,C项错误,D项正确。10.(6分)如图所示,为了削减输电线路中电力损失,发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送,再经变电所将高压变为低压。某变电所电压u0=11000sin100πtV的沟通电降为220V供居民小区用电,则变电所变压器 ()A.原、副线圈匝数比为50∶1B.副线圈中电流的频率是100HzC.原线圈的导线比副线圈的要粗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A。降压变压器输入电压的最大值为11000V,则有效值为11000V,则:===50∶1,故A正确;沟通电的频率f===50Hz,经过变压器后,沟通电的频率不变,故B错误;降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流,则副线圈导线比原线圈导线粗,故C错误;副线圈的电流等于居民小区各用电器电流总和,与原副线圈的电流不相等,所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和,故D错误;故选A。【加固训练】(多选)我国远距离输送沟通电用的电压有110kV、220kV和330kV,输电干线已经采纳500kV的超高压,西北电网的电压甚至达到750kV。对高压输电下列说法正确的是 ()A.采纳高压输电是为了加快输电的速度B.输电电压越高越好C.采纳高压输电能够降低输电线路上的能量损耗D.实际输送电能时要综合考虑各种因素,依照不同状况选择合适的输电电压【解析】选C、D。远距离输电时,电压过高将会带来许多负面的影响,如对绝缘条件的要求增大,导线和大地组成电容也会引起能量损耗;输送的功率肯定,依据P=UI,知输电电压越高,输电电流越小,依据P损=I2R,知输电线上损耗的能量就小,而不是为了加快输电速度,故A、B错误,C正确。实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等。故D正确。故选C、D。11.(6分)某科技小组在试验室中探讨远距离输电。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。第一次干脆将输电线与学生电源及用电器相连,测得输电线上的输电电流和损失的功率分别为I1、P1;其次次采纳如图所示的电路输电,其中志向变压器T1与电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1∶n2,志向变压器T2与用电器相连,测得输电线上的输电电流和损失的功率分别为I2、P2。下列说法中正确的是 ()A.其次次试验时因为多接了两个变压器,所以P2>P1B.通过该试验可以证明,提高输电电流能削减远距离输电的能量损失C.若输送功率肯定,则I2∶I1=n1∶n2D.若输送功率肯定,则P2∶P1=∶【解析】选C。第一次试验输电线上的电流I1=,输电线上损失的功率P1=R=R;其次次试验,升压变压器副线圈上的电压U2=U1,输电线上的电流I2=,输电线上损失的功率P2=R=R,所以I2∶I1=U1∶U2=n1∶n2,P2∶P1=∶=∶,由于n1<n2,P2<P1,故C正确,A、D错误;由ΔP=I2r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。12.(22分)在远距离输电时,要考虑尽量削减输电线上的功率损失。某小型发电站,输送的电功率为P=500kW,发电站输出电压为U1=250V。为削减输送功率的损失,变电站先用一升压变压器将电压上升到U2=5kV再输出,在这种状况下,用户端获得的电功率为P1=340kW。所用变压器均为