2024-2025学年新教材高中物理第三章交变电流4电能的输送课时练习含解析新人教版选择性必修2VIP

PAGE10-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.输送肯定功率的交变电流,若输电电压提高到原来的n倍,则下列说法正确的是 ()A.输电线上的电流变为原来的B.输电线上的电压损耗变为原来的n倍C.输电线上的电功率损耗变为原来的D.为使输电线上的电功率损耗不变,输电距离可变为原来的n倍【解析】选A。输送肯定功率的交变电流,输电电压提高到原来的n倍;依据I=可得,输电线上的电流变为原来的,故A正确;依据A项分析和U损=Ir线可得,输电线上的电压损耗变为原来的,故B错误;依据A项分析和P损=I2r线可得,输电线上的电功率损耗变为原来的,故C错误;输电线上的电流变为原来的,为使输电线上的电功率损耗不变,据P损=I2r线可得,输电线的电阻应变为原来的n2倍,输电距离可变为原来的n2倍。故D错误。2.采纳220kV高压向远方的城市输电。当输送功率肯定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为 ()A.55kV B.110kVC.440kV D.1980kV【解析】选C。输送电流I=,输电线上损耗的功率ΔP=I2R=()2R;可知输电线上损耗的功率与输电电压的平方成反比,所以为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为原来的2倍,即输电电压增大为440kV,故C正确,A、B、D错误。3.图为远距离输电示意图,两变压器均为志向变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的沟通电源,若输送电功率为2P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为 ()A.() B.()C.16()2()2r D.16()2()2r【解析】选C。依据正弦式沟通电最大值和有效值的关系可知,加在原线圈上的电压U1=,依据志向变压器电压和匝数的关系可知,=,解得U2=,输电线上的电流I=,消耗的电功率P耗=I2×2r=16()2()2r,A、B、D错误,C正确。4.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。【补偿训练】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。5.四川特高压输电量已破千亿千瓦时。如图所示是远距离输电示意图,升压变压器和降压变压器均为志向变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。下列说法正确的是 ()A.若用户用电功率增加,升压变压器的输出电压将增大B.若用户用电功率增加,降压变压器的输入电压将增大C.若输电功率肯定,采纳特高压输电会降低输电的效率D.若输电功率肯定,采纳特高压输电可削减输电线上损耗的功率【解析】选D。由于发电厂的输出电压不变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电压不变,故A错误;由于用户用电功率增加,降压变压器输出的功率增加,故高压输电线上的电流变大,分压变大,故输入降压变压器的电压变小,故B错误;若提高输电电压,由P损=()2·R得,损失的功率变小,故在输电功率肯定的状况下,采纳特高压输电会提高输电的效率,并削减输电线上的损耗,故C错误,D正确。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。【补偿训练】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)某沟通发电机输出功率为5×105W,输出电压为U=1.0×103V,假如输电线的总电阻R=10Ω,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,用户运用电压U用户=380V。(1)画出输电线路的示意图。(标明各部分的符号)(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?(运用的变压器是志向变压器)【解析】(1)画出电路如图所示。(2)I1==500AP损=5%P=5%×5×105W=2.5×104WP损=R,I2==50AI3===A=1.25×103A所以======。答案:(1)见解析图(2)1∶1025∶18.(12分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,假如升压变压器和降压变压器都可视为志向变压器。发电机的输出功率是100kW,输出电压是250V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25,输电导线中的电功率损失为输入功率的4%。(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。(2)求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。(3)计算降压变压器的输出功率。【解析】依据题意,画出输电线路图。(1)对升压变压器,依据公式=,有U2=U1=×250V=6250VI2===A=16A。(2)因为ΔP=R,ΔP=0.04P1所以R==Ω=15.625Ω,因为ΔU=U2-U3=I2R,U3=U2-I2R=(6250-16×15.625)V=6000V。(3)P4=P1-ΔP=0.96P1=0.96×100000W=96000W。答案:(1)6250V16A(2)15.625Ω6000V(3)96000W(15分钟·40分)9.(7分)(多选)沟通发电机的输出电压为U,采纳图示志向变压器输电,升压变压器原副线圈匝数比为m,降压变压器原副线圈匝数比为n,输电导线电阻为r,用户的工作电压为U。下列说法正确的是 ()A.mn>1B.输电线上损失的功率为ΔP=C.当用电高峰时,升压变压器的输出功率变大D.增大m,能够减小线路的损耗【解析】选C、D。若变压器的输电功率为P,用户得到的功率为P′,由于升压变压器输入电压为U,降压变压器输出电压为U,则升压变压器输出电压U2=U,降压变压器输入电压U3=nU,由于在输电线上有功率损失,所以P>P′,即=,整理可得:mn<1,故A错误;依据变压器的规律,升压变压器副线圈的电压U2=U,且U3=nU,线路损失的电压ΔU=U2-U3,损失的功率ΔP=,由以上式子代入求得:ΔP=,故B错误;当用电高峰时,用户的电流总和变大,故升压变压器的输出功率变大,故C正确;增大m,输电线上电流减小,能够减小线路的损耗,故D正确。10.(7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。【补偿训练】(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.(7分)(多选)如图所示,某小型水电站的发电机输出电压为220V,正常状况下输出的总功率P0=8.8×104W,为了削减远距离输电过程中的电能损失,往往采纳高压输电。输送电压为u=1100sin200πt(V),输电线的总电阻r=5Ω,现要使额定电压为220V的用电器正常工作,下列说法中正确的是 ()A.输电线上的电流为220AB.降压变压器匝数比=C.用电器的额定功率P=5.6×104WD.用电器上沟通电的频率是100Hz【解析】选C、D。输送电压u=1100sin200πt(V),可知输送电压的有效值为1100V,输电线上的电流:I==A=80A,故A错误;输电线消耗的电压:U损=Ir=80×5V=400V,到达降压变压器的电压:U3=U1-U损=1100V-400V=700V。所以降压变压器的匝数比:===,故B错误;输电线损耗的电功率:P损=I2r=802×5W=32000W,到达降压变压器的电功率:P3=P0-P损=8.8×104W-32000W=5.6×104W志向变压器的输出功率等于输入功率,所以用电器的额定功率也是5.6×104W,故C正确;由于输送电压为u=1100sin200πt(V),可知输送电压的频率为100Hz,所以用电器上沟通电的频率是100Hz,故D正确。12.(19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。所用变压器均为志向变压器。求:(1)升压变压器原副线圈的匝数之比为多少?(2)这样输电,效率仍旧较低,若想使输电效率提高到98%,又不变更输电线,那么变电站应将电压上升到多少向外输电?【解析】(1)由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即===(2)设输电线上的电流为I,则有:I==A=100A输电线上损耗的功率为:P损=P-P1=160kW由P损=I2r代入数据得:r=16ΩP损′=2%P=10kW,I′=,P损′=I′2r代入数据解得:U′2=2×104V=20kV答案:(1)1∶20(2)20kV【补偿训练】在远距离输电时,要考虑尽量削减输电线上的功率损失。有一个电站,输送的电功率P=500kW,当运用U=5kV的电压输电时,测得在一昼夜(24小时)内在输电线上的损失为4800kW·h。(1)求这时的输电效率η和输电线的总电阻r。(2)若使输电效率提高到90%,又不变更输电线,那么应运用多高的电压输电?(3)在第(2)问的状况下,若用户得到电压为220V,则进入用户前的降压变压器的变压比为多大?【解析】(1)输送功率P=500kW,一昼夜输送的电