电能的输送-高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材基础巩固提升三级跳第三章交变电流3.4电能的输送基础知识知识点梳理：知识点一、1、输送电能的基本要求2、降低输电损耗的两个途径(1)输电线上的功率损失:ΔP=I2(2)降低输电损耗的两个途径:①减小输电线的电阻:在输电距离一定的情况下,为了减小电阻,应当选用电阻率小的金属材料,还要尽可能增加导线的横截面积。②减小输电导线中的电流:为减小输电电流,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电电压。知识点二、远距离高压输电(1)基本电路(如图)(2)基本关系①电压关系②电流关系③功率关系P1=P2,P3=P4,联系式:P2=ΔP+P3。(3)区分几个概念①输电电压、输电线上损失的电压与用户得到的电压在上图中,输电电压是指U2,输电线上损失的电压是指ΔU,用户得到的电压是指U4,显然输电电流②输送功率、输电线上损失的功率与用户得到的功率在上图中输送功率是指P2(P1=P2),输电线上损失的功率是指ΔP,P3=P4是用户得到的功率,显然P2=ΔP+P3,所以计算输电线上损失的功率可以借助以下公式:【拓展】电网供电(1)远距离输电基本原理:在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。(2)电网:通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区性的输电网络。(3)电网输电的优点:①降低一次能源的运输成本,获得最大经济效益。②减少断电的风险,调剂不同地区电力供需的平衡,保障供电的质量。③合理调度电力,使电力的供应更加可靠,质量更高。【点睛】采用高压输电的优越性(1)减小输电线电阻的局限性（2）减小输电线上功率损耗所以,采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效的途径。(3)保证电能的质量——电压和频率稳定。【点睛】输电线上的电压损失(1)电压损失ΔU输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在导线上产生电势降落,致使输电线路末端的电压U'比起始端电压U低,差值ΔU=U-U'称为输电线路上的电压损失。(2)造成电压损失的原因①输电线有电阻造成电压损失。②输电线的感抗和容抗造成电压损失。注意:高中阶段在计算中只考虑输电线电阻所造成的电压损失。(3)减小输电线路上电压损失的方法①减小输电线路电阻用增大输电导线横截面积来减小电阻,对低压照明电路有效,在高压线路中,因容抗和感抗造成的电压损失比电阻造成的还要大,故这种方法对高压输电效果不佳。②减小输电电流I因为I=PU高压输电既能减小功率损失,也能减小电压损失,但在实际输送电能时,还需综合考虑各种因素,依照不同的情况,选择合适的输电电压。预习基础：一、填空题1．某变电站用1100伏的电压送电，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，则输出的电压应变为_________伏．2．保质：保证电能的质量——______和______稳定。3．输电线上的功率损失：P＝______，I为输电电流，r为输电线的电阻。4．电网：通过网状的输电线、______，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电______。5．降低输电损耗的两个途径（1）输电线上的功率损失：P=___________，I为输电电流，r为输电线的电阻。（2）降低输电损耗的两个途径：①减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率___________的金属材料，还要尽可能___________导线的横截面积。②减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要___________输电电压。巩固所学二、单选题6．一发电站采用高电压向外输送电能，输送的总功率为P，输电电压为U，输电导线的总电阻为R，则下列说法正确的是（）A．输电线上的电流为 B．输电线上的电流为C．输电线上损失的电压为U D．输电线上损失的功率为7．特高压输电技术是中国实现能源大范围优化配置的战略途径，该技术是世界上最先进的输电技术之一。目前中国已建成投运“八交十直”共计十八条特高压输电线路，其中8个1000kV特高压交流输电工程，10个±800kV特高压直流输电工程。其中特高压交流输电工程中，主要是因为高压输电可以减小（）A．输电的电压 B．输电的时间 C．输电的电流 D．输电线的电阻8．如图所示，一理想变压器原线圈输入正弦式交流电，交流电的频率为50Hz，电压表示数为11000V，灯泡L1与L2的电阻相等，原线圈与副线圈的匝数比为n1∶n2=50∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，则（）A．原线圈输入的交流电压的表达式为u=11000sin50πt（V）B．开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压为220VC．开关K闭合后电流表的示数为通过灯泡L1中电流的D．开关K闭合后，原线圈输入功率增大为原来的倍9．随着科技的不断发展，手机无线充电技术也是现在的一个热门话题，而手机的无线充电原理图可以简化为图甲所示，实际上相当于一个变压器。技术是不断革新的，现在市面上又出现了一个无线充电器同时给两台或多台手机充电的技术，实际上相当于一个有多个副线圈的变压器，如图乙所示。若无线充电器转换器(原线圈)中的线圈匝数用n1表示，两端电压用U1表示，电流用I1表示，输入功率用P1表示，两台手机电力接收线圈(两个副线圈)中的线圈匝数分别用n2、n3表示，两端电压分别用U2、U3表示，电流分别用I2、I3表示，输出功率分别用P2、P3表示，若不计原、副线圈磁通量损失，下面关于无线充电器转换器和手机中的线圈匝数、电压、电流、功率关系正确的是（）A．n1=n2＋n3 B．C． D．10．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。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（）A． B． C．2P D．4P三、多选题11．远距离输送一定功率的交流电,若输送电压升高为原来的n倍,关于输电线上的功率损失和电压损失,正确的是(

)A．输电线上的电功率损失是原来的倍 B．输电线上的电功率损失是原来的倍C．输电线上的电压损失是原来的倍 D．输电线上的电压损失是原来的倍12．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则（）A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I1U1 D．输电线损耗的功率为能力提升四、解答题13．如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻，图中变压器可视为理想变压器，求：（1）图示中的送电电流（2）用户得到的电压（3）用户得到的功率。14．一座小型水电站通过理想升压变压器和理想降压变压器向较远处的用户输送电能，如图所示。已知发电机的输出电压U1=480V，输出功率P=20kW；用户处的电压U4=220V，消耗的功率P用=19.50kW，输送导线总电阻R=20Ω，其余线路电阻不计，求：（1）输送电流I2；（2）升压变压器原副线圈匝数比。15．远距离输电原理是通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送到用电系统。某次远距离输电过程中，发电机输出功率是，输出电压是，输电线中的功率损失为输出功率的4%，输电线上的电流为。（1）画出远距离输电过程的电路图；（2）求出输电线的电阻；（3）升压变压器的初级、次级匝数比；（4）如果为生活区供电（），求降压变压器的初级、次级匝数比。（变压器为理想变压器）参考答案：1．2200【来源】甘肃省武威第十八中学2017-2018学年高二下学期第二次月考物理试题【详解】[1]．损耗的功率为：，导线损失电功率是输出功率的20%，若要使导线损失电功率是输出功率的5%，得使输电电流变为原来的，根据P=UI得，P一定，输出电压变为原来的2倍，为2200V．2．

电压

频率【来源】2021人教版选择性必修第二册第三章3.4电能的输送导学案【详解】略3．I2r【来源】2021人教版选择性必修第二册第三章3.4电能的输送导学案【详解】略4．

变电站

网络【来源】2021人教版选择性必修第二册第三章3.4电能的输送导学案【详解】略5．

较小

增大

提高【来源】3.4电能的输送课前预习【详解】（1）输电线上的功率损失I为输电电流，r为输电线的电阻。（2）[2][3][4]降低输电损耗的两个途径：①减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率较小的金属材料，还要尽可能增大导线的横截面积。②减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，由可知就要提高输电电压。6．B【来源】福建省厦门市同安第一中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题【详解】AB.输电线上的电流为.当U是导线上损失的电压，可以用电流而本题中电压U为输电电压，不是导线上的损失电压，故A错误，B正确；C.因U为输电电压，不是输电线上损失的电压，故C错误；D．因U为输电电压，不是加在导线两端的电压，故不能用公式计算输电线上损失的功率，故D错误。故B正确。7．C【来源】广东省湛江市岭南师院附中东方实验学校2021-2022学年高二下学期期末物理试题【详解】根据可知，当输送功率一定时，高压输电可以减小输电的电流，从而减小输电功率损耗。故选C。8．B【来源】2023版创新设计高考物理总复习第十一章第2节变压器电能的输送（精讲）【详解】A．原线圈的电压最大值Um=11000V角速度ω=2πf=100πrad/s所以原线圈输入的交流电压的表达式为u=11000sin100πt（V）故A错误；B．开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压即为副线圈电压则开关K未闭合时，灯泡L1两端的电压U2=220V，故B正确；C．开关K闭合后，L1与L2并联，且电阻相等，所以电流表的示数与通过灯泡L1中电流相等，故C错误；D．开关K闭合后，副线圈功率增大为原来的2倍，则原线圈输入功率增大为原来的2倍，故D错误。故选B。9．B【来源】2023新教材高考物理复习课时分层作业（三十九）【详解】A．变压器原副线圈匝数之间无特定关系，A错误；B．原、副线圈磁通量变化率相同，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与线圈匝数成正比，则两端电压与线圈匝数成正比选项B正确；CD．原副线圈如果没有能量损失，满足P入=P出单个副线圈的情况下，满足U1I1=U2I2所以电流与匝数成反比，多个副线圈的情况下，也满足P入=P出即P1=P2＋P3U1I1=U2I2＋U3I3n1I1=n2I2＋n3I3CD错误。故选B。10．A【来源】陕西省宝鸡市长岭中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题【详解】输送功率与输送电压及输送电流的关系为P=UI线路上损耗的功率为ΔP=I2R=可知损耗的功率与电压的平方成反比,即ΔP1∶ΔP2=4∶1所以输电线上损耗的功率为，A正确。故选A。11．BC【来源】黑龙江省哈尔滨市第三十二中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题【详解】若输送电压升高为原来的n倍，由可知输送电流原来的倍，输电线上的电功率损失输电线上的电压损失故选BC。12．AC【来源】湖北省石首市2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题【详解】A．理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，则有I1U1=U2I2解得故A正确；B．输电线上的电压降为ΔU=I1r或者ΔU=U-U1故B错误；C．理想变压器的输入功率为P1=I1U1故C正确；D．输电线路上损失的电功率为故D错误。故选AC。13．(1)；(2)；(3)【来源】甘肃省定西市临洮县文峰中学2021-2022学年高二下学期期中物理试题【详解】(1)根据可得又因为则输电线上的电流为(2)输电线上损失的电压为降压前的电压为用户得到的电