高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流5 电能的输送练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流5 电能的输送练习题
5　电能的输送一、单项选择题1．远距离输电中，当输送电功率为P，输出电压为U时，输电线损失的功率为ΔP，若输送电功率增加为4P，要使输电线损失的功率减为eq \f(1,4)ΔP，那么输电电压应增为( C )　　　　　　　　　　　　　　　　A．32U B．16U C．8U D．4U解析：ΔP＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R，eq \f(ΔP,4)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4P,U′)))2R联立可得．2．某用电器离供电电源的距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，该输电导线的横截面积最小值为( B )A.eq \f(ρL,U) B.eq \f(2ρLI,U) C.eq \f(U,ρLI) D.eq \f(2UI,ρL) 解析：U＝IR，R＝ρeq \f(2L,S) 联立可解．3．照明供电电路的路端电压基本上是不变的．可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要暗些．这是因为此时( C )A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流解析：高峰时间并联的用电器多，总电阻小，干路电流大，输电线上损失电压大．4．在电能的输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定时，对于在输电线上损失的电功率，有如下四种判断：其中正确的是( B )①和输送电线上电压降的平方成反比　 ②和输送电压的平方成正比　③和输送电线上电压降的平方成正比④和输送电压的平方成反比A．①和② B．③和④ C．①和④ D．②和③解析：损失的功率是输电导线上线电阻消耗的功率，由ΔP＝eq \f(U\o\al(2,线),R)、ΔP＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R判定．二、双项选择题5．发电厂发电机的输出电压为U1.发电厂到学校的输电导线总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损耗的功率可表示为( BC )A.eq \f(U\o\al(2,1),R) B.eq \f(U1－U22,R)C．I2R D．I(U2－U1)解析：电路上损失的电压为U1－U2，由功率定义可得B、C正确．6．一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等(如图5－5－3所示)．停电时，用多用电表测得A、 B间的电阻为R；供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得A、B间电压为U，进线电流为I；经过一段时间t，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W，则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确的是( CD )图5－5－3A．P＝I2R B．P＝eq \f(U2,R) C．P＝IU D．P＝eq \f(W,t)点评：R不是电路中的总电阻，该电路中还有非纯电阻元件，所以A、B错．7．在电能输送过程中，若输送的电功率一定，输电线电阻一定时，则在输电线上损耗的电功率( CD )A．和输送电线上的电压降的平方成反比B．和输送电流的平方成反比C．和输送电线上的电压降的平方成正比D．和输送电流的平方成正比解析：输电线上损耗的电功率指的输电线上电阻消耗的功率．8．(2010年江苏卷)在如图5－5－4所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( CD )图5－5－4A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析：I＝eq \f(P,U)，U损＝IR，U3＝U2－U损，因P变大，I变大，所以U损变大，所以降压变压器初级电压U3变小；P损＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R，因P变大，所以P损变大；eq \f(P损,P)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R,P)＝eq \f(PR,U)，因P变大，所以比值变大．9．某小水力发电站发电机的输出电压，先通过电站附近的升压变压器升压后，再用输电线路把电能输送到远处的降压变压器．降压后，再用线路接到各用户．设发电机输出电压稳定且两变压器均为理想变压器．在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率却增加较大，这时与用电低谷时比较( BC )A．升压变压器的副线圈两端的电压变大B．高压输电线路的电压损失变大C．降压变压器的副线圈中的电流变大D．降压变压器的副线圈两端的电压变大解析：用户的增多，使得总电阻减小，干路上的电流增大(即降压变压器输出电流增大)，高压输电线路中的电流增大，使得损失的电压增大，最终用户的电压减小．三、非选择题10．水电站给远处山村送电的输出功率是100 kW，用2000 V电压输电，线路上损失的功率是2.5×104 W，如果改用20 000 V高压输电，线路上损失的功率是多少？解：由P＝UI，P损＝I2R得，P损＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R.由此可见，线路上的功率与输送电压成反比，所以P损′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U,U′)))2P损＝250 W.11．发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比；(2)画出此输电线路的示意图；(3)用户得到的电功率是多少？解：输电线路的示意图如图8所示，输电线损耗功率P线＝100×4% kW＝4 kW，又P线＝Ieq \o\al(2,2)R线图8输电线电流I2＝I3＝20 A原线圈中输入电流I1＝eq \f(P,U1)＝eq \f(100000,250) A＝400 A所以eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)＝eq \f(20,400)＝eq \f(1,20)则U2＝U1eq \f(n2,n1)＝250×20 V＝5000 VU3＝U2－U线＝(5000－20×10)V＝4800 V所以eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(4800,220)＝eq \f(240,11)用户得到的电功率P出＝100×96% kW＝96 kW.12．一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8×10－8 Ω·m，横截面积为10－5 m2的输电线向4×103 m远处的用电单位输电，要使在发电机满负荷运行时，输电线上损失的功率不超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，理想降压变压器原、副线圈匝数比是多少？解：(1)输电线上的线电阻R线＝ρeq \f(2L,S)＝14.4 Ω输电线损耗功率P线＝100×4% kW＝4 kW，又P线＝Ieq \o\al(2,2)R线，则输电线电流I2＝50/3 A升压变压器输入电流I1＝eq \f(P,U1)＝eq \f(100 000,500) A＝200 A所以eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)＝eq \f(50/3,200)＝eq \f(1,12)(2)U2＝U1eq \f(n2,n1)＝500×12 V＝6000 VU3＝U2－U线＝U2－I2R线＝5760 V所以eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(5760,220)＝eq \f(288,11).13．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个坑口电站，输送的电功率为P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻r.(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？解：(1)由于输送功率为P＝500 kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12000度，终点得到的电能E′＝7200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I＝P/U计算，得I＝100 A，而输电线损耗功率可由Pr＝I2r计算，其中Pr＝4800/24 kW＝200 kW，因此可求得r＝20 Ω. (2)输电线上损耗功率Pr＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2r∝eq \f(1,U2)，原来Pr＝200 kW，现在要求Pr′＝10 kW ，计算可得输电电压应调节为U′ ＝22.4 kV.14．如图5－5－5所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断．(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10 mA时．变压器的输入功率是多大？图5－5－5解：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2.根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1＝I2U2当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流．代人数据，得I1≈0.98 A (2)设副线圈中电流为I′2＝10 mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1＝I′2U2代人数据，得P1＝180 W.15．有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图5－5－6所示，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＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V　40 W”的电灯6盏．若保证全部电灯正常发光，求：图5－5－6(1)发电机的输出功率多大？(2)发电机的电动势多大？(3)输电效率是多大？解：(1)对降压变压器U2′I2＝U3I3＝nP灯＝22×6×40 W＝5280 W而U2′＝4U3＝880 V所以I2＝eq \f(nP灯,U2′)＝eq \f(5280,880) A＝6 A对升压变压器U1I1＝U2I2＝Ieq \o\al(2,2)R＋U2′I2＝62×4 W＋5280 W＝5424 W所以P出＝5 424 W(2)因为U2＝U2′＋I2R＝880 V＋6×4 V＝904 V所以U1＝eq \f(1,4)U2＝eq \f(1,4)×904 V＝226 V又因为U1I1＝U2I2所以I1＝eq \f(U2I2,U1)＝4I2＝24 A所以E＝U1＋I1r＝226 V＋24×1 V＝250 V(3)η＝eq \f(P有用,P出)×100%＝eq \f(5280,5424)×100%＝97%.