2019版物理人教版选修3-2训练：第五章　5　电能的输送 .docx

www.ks5u.com5电能的输送课时过关能力提升基础巩固1.(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电。采用高压输电的优点是()A.可节省输电线的材料B.可根据需要调节交变电流的频率C.可减小输电线上的能量损失D.可加快输电的速度解析:远距离输电时往往输送的电功率一定,根据P=UI知,输送电压U越高,则输送电流I=PU越小,根据P损=I2r知,在输电线上的功率损失一定的情况下,输电线电阻可略大些,导线可做得细一些或选择电阻率略大的材料(非铜材料);若输电线确定,即r确定,则可减小输电线上的能量损耗,故选项A、C正确。交变电流的频率是一定的,不需调节,输电的速度就是电磁波的传播速度,故选项B、D错误。答案:AC2.(多选)在远距离输电中,当输电线的电阻和输送的电功率不变时,那么()A.输电线路上损失的电压与输送的电流成正比B.输电的电压越高,输电线路上损失的电压越大C.输电线路上损失的功率跟输送电压的二次方成反比D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比解析:输电线路上损失电压U=IR,在R一定时,U和I成正比。若U越高,I=PU,I越小,那么U越小。输电线路上损失的功率P=I2R,当P一定时,I=PU,所以P=PU2R,即P和U的二次方成反比,跟I的二次方成正比,故A、C正确。答案:AC3.下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法正确的是 ()A.因为热功率P=U2R,所以应降低输送的电压,增大输电导线的电阻,才能减小输电导线上的热损耗B.因为热功率P=IU,所以应采用低电压、小电流输电,才能减小输电导线上的热损耗C.因为热功率P=I2R,所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D.以上说法均不正确解析:不能盲目看公式,要注意其物理意义的表达,在求热损耗时,用P损=I线2R线或用P损=U线I线,也可用P损=U2R,但U必须为输电线的损失电压。答案:C4.(多选)发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线的总电阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则输电线上损耗的电压可表示为()A.U1B.U1-U2C.IRD.U2解析:输电线上的电压损失U=IR=U1-U2,故B、C对;U1为输出电压,U2为用户得到的电压,故A、D错。答案:BC5.远距离输电,原来用电压U0输电,在输电线上损失电功率P0,现在要使输电线上损失的电功率减小到原来的110,则输电电压应为()A.100 U0B.10 U0C.U010 D.U0100解析:设线路电阻为r,损失功率为P损=I2r,线路电流为 I=P U0,解得 P损=P2rU02则P损1U02当P损为原来的110时,U0=10U0选项B正确。答案:B6.远距离输电,输电功率一定,当输电电压为U0时,输电线上的电流为I0,损失的电功率为P0,则当输电电压提高为2U0时()A.由I=UR得,输电线上的电流变为2I0B.由I=PU得,输电线上的电流变为I02C.由P=U2R得,输电线上损失的电功率为4P0D.由P=UI得,输电线上损失的电功率为2P0解析:设输电线的电阻为R,当输电线上的电流为I0时,损失的电功率为P0=I02R。当输电电压提高为2U0时,由I=PU可知输电线上的电流变为I02,输电线上损失的电功率为P损=I022R=P04,故选项B正确。答案:B7.(多选)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200 V,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(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则()A.n2n1>n3n4B.n2n1<n3n4C.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解析:根据理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比,有n2n1=U200V,n3n4=U220V,又U=U-U线,由U<U可知U200V>U220V,n2n1>n3n4,A正确;P输出=P输入+P线,D正确。答案:AD8.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10 kW,输出电压为400 V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损耗,使用2 kV高压输电,最后用户得到“220 V 9.5 kW”的电能,求:(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比n1n2;(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n3n4。解析:(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比n1n2=U1U2=4002 000=15。(2)由P损=I22R,输送电流决定于输出电压及输送功率,有I2=PU2所以R=P损I22=P损PU22=10 000-9 50010 0002 0002 =20 。(3)设降压变压器原线圈上电压为U3,U3=U2-I2R=(2 000-520) V=1 900 V所以降压变压器原、副线圈匝数比为n3n4=U3U4=1 900220=9511。答案:(1)15(2)20 (3)9511能力提升1.(多选)小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器,经降低电压后再输送至各用户。设变压器都是理想的,那么在用电高峰期,随用电器电功率的增加将导致()A.升压变压器原线圈中的电流变小B.升压变压器副线圈两端的电压变小C.高压输电线路的电压损失变大D.降压变压器副线圈两端的电压变小解析:用电器电功率增加导致输出功率变大,在输出电压一定时,使输出电流变大,输电线中电流也变大,由于U=IR,所以输出电流变大导致输电线路的电压损失变大,从而导致降压变压器原线圈电压变小,副线圈电压也减小,所以选项C、D正确。答案:CD2.如图所示,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I1U1I2B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为I1U解析:根据理想变压器原副线圈的功率相等,有U1I1=U2I2,解得用户端电压为U2=I1U1I2,选项A正确;输电线上的电压降为I1r,选项B错误;理想变压器的输入功率为UI1-I12r,选项C错误;输电线路上损失的电功率为I12r,选项D错误。答案:A3.右图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,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=Umaxsin t的交流电源,若输送电功率为P,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.n1n2Umax24rB.n2n1Umax24rC.4n1n22PUmax2rD.4n2n12PUmax2r解析:由瞬时值表达式知,原线圈电压的有效值U1=Umax2,根据理想变压器的电压规律可得U1U2=n1n2,由理想变压器的输入功率等于输出功率得P=I2U2,输电线上损失的电功率P损=I222r,联立可得P损=4n1n22PUmax2r,选项C正确。答案:C4.(多选)远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器,当S由2改接为1时,下列说法正确的是()A.电压表读数变大B.电流表读数变大C.电流表读数变小D.输电线损失的功率减小解析:由U2=n2n1U1知,当S由2改接为1时,升压变压器的原线圈匝数不变,副线圈匝数变大,输送电压变大,降压变压器的输入电压和输出电压均变大,电压表示数变大,选项A正确;降压变压器的输出电压变大时,流过灯泡的电流I灯也变大,输电线上的电流I线也随着I灯的变大而变大,所以电流表读数变大,选项B正确而C错误;I线变大时,输电线损失的功率P线=I线2R变大,选项D错误。答案:AB5.(多选)一项名为“1 100千伏特高压隔离开关”的“破冰实验”在我国漠河县取得成功,标志着我国特高压输电技术已突破低温环境制约。为消除高压输电线上的冰,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,热功率为P损;除冰时,输电线上的热功率需要变为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3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为13U解析:输电线上的功率损失为P损=I2R线=PU2R线,由该式可知要使P损增大到原来的9倍,输电电流应变为原来的3倍,输电电压应变为原来的13,故A、D正确。答案:AD6.远距离输电时,输送电压为6 000 V,功率为500 kW,这时,安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kWh,则输电效率为多少?输电导线的电阻为多少?解析:由能量守恒定律可知=Pt-4 800kWhPt=1-4 80050024100%=60%因为P损=P40%,P损=P2U2r所以r=36106200103251010 =28.8 。答案:60%28.8 7.如图所示,交流发电机电动势的有效值E=20 V,内阻不计,它通过一个R=6 的指示灯连接变压器。变压器输出端并联24只彩色小灯泡,每只灯泡都是“6 V0.25 W”,灯泡都正常发光,导线电阻不计。求:(1)降压变压器原、副线圈匝数比;(2)发电机的输出功率。解析:(1)彩色小灯泡的额定电流IL=PU=124 A,副线圈总电流I2=24IL=1 A变压器输入功率等于I1U1=I2U2=6 W变压器原线圈电路中,利用欧姆定律可得E=U1+I1R=U2I2I1+I1R=6WI1+6 I1代入E值解得I1=13 A(I1=3 A应舍去,据题意是降压变压器,应I1<I2=1 A),所以n1n2=I2I1=31。(2)发电机输出功率P=I1E=6.67 W。答案:(1)31(2)6.67 W8.如图所示,作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位,其扇形屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感,还隐藏着一座年发电量约为98 550 kWh的太阳能光伏发电系统,供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1105 W。(1)按平均每天太阳照射6 h计,该发电系统一年(365天计)能输出多少电能?(2)假若输出电压250 V,现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8 ,要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220 V电压,求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器?解析:(1)P=1.0105 W,t=3656 h,E=Pt=2.19105 kWh或E=7.8841011 J(2)依题意作出如图输电示意图升压变压器原线圈的电流为I1=PU1=1105250 A=400 A当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时,输电线中的电流为I2,则I22R线=5%P所以I2=5%PR线=0.0511058 A=25 A升压变压器T1的匝数比为n1n2=I2I1=25400=116降压变压器T2副线圈中电流I4,即为提供给所有用户的总电流I总,用户获得的总功率为P用=P-5%P=95%P又P用=U4I总=U4I4所以I4=95%PU4=0.951105220 A=431.8 A其原线圈中电流I3=I2=25 A降压变压器的匝数比为n3n4=I4I3=431.825=17310答案:(1)2.19105 kWh或7.8841011 J(2)11617310