高中物理人教版 (新课标)选修35 电能的输送课时训练

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5　电能的输送(时间：60分钟)知识点一　电能输送中损耗问题1．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330 kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是(　　)．A．可节省输电线的材料B．可根据需要调节交流电的频率C．可减小输电线上的能量损失D．可加快输电的速度答案　AC2．如图5-5-4所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是(　　)．图5-5-4A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好解析　导线横截面积越大，导线的电阻越小，电能损失就越小，A对；在输送功率一定的前提下，提高输送电压U，由I＝eq \f(P,U)知，电流I减小，发热损耗减小，B对；若输送电压一定，由I＝eq \f(P,U)知，输送的电功率P越大，I越大，发热损耗就越多，C错；高压输电要综合考虑材料成本，技术、经济性等各种因素．不是电压越高越好，D对．答案　ABD3．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R线，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列计算输电线损耗的式子中，正确的是(　　)．　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.eq \f(U\o\al(2,1),R线) B.eq \f(U1－U22,R线)C．I2R线 D．I(U1－U2)解析　输电线损耗P损＝I2R线＝eq \f(U\o\al(2,线),R线)＝IU线其中U线＝U1－U2，故BCD正确．答案　BCD4．某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R线．则下列说法正确的是(　　)．A．输电线上的电流I＝eq \f(U,R)B．输电线上的电流I＝eq \f(P0,U)C．输电线上损失的功率P＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P0,U)))2·R线D．输电线上损失的功率P＝eq \f(U2,R线)解析　输电线上的电流I线＝eq \f(P0,U)＝eq \f(U线,R)，故A错误，B正确；输电线上的功率损失P＝Ieq \o\al(2,线)R线＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P0,U)))2·R＝eq \f(U\o\al(2,线),R)，故C正确．D错误．答案　BC5．一个小水电站，输出的电功率为20 kW，输电线总电阻为0.5 Ω，如果先用400 V电压输送，后又改用2 000 V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是(　　)．A．减少50 W B．减少1 200 WC．减少7.68×106 W D．增大7.68×106 W解析　P1＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U1)))2·R线，P2＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U2)))2·R线，所以P1－P2＝1 200 W.答案　B知识点二　远距离输电6．如图5-5-5所示为远距离输电线路的示意图：图5-5-5若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(　　)．A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析　变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B错误．用户的总电阻减小，根据P＝eq \f(U2,R)，消耗的功率增大，输电线电流增大，由P损＝Ieq \o\al(2,线)R线可知线路损失功率增大，C项正确，升压变压器的输出电压等于输电线电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压，D项错误．答案　C7．某小型水电站的电能输送示意图如图5-5-6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(　　)．图5-5-6A.eq \f(n2,n1)＞eq \f(n3,n4) B.eq \f(n2,n1)＜eq \f(n3,n4) C．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　由于输电线上有电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系，可知要让用电器正常工作，必须有eq \f(n2,n1)＞eq \f(n3,n4)，故A项对，B、C项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D项也正确．答案　AD8．某发电厂原来用电压为U1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高为U2后输电，输送的电功率保持不变．若输电线路的电阻为R线，则下列说法中正确的是(　　)．A．由公式I＝eq \f(P,U2)可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的eq \f(1,50)B．由公式I＝eq \f(U2,R线)可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C．由公式P＝I2R线可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的eq \f(1,2 500)D．由公式P＝eq \f(U\o\al(2,2),R线)可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2 500倍解析　由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，U2＝50 U1，输送功率不变，由公式I＝eq \f(P,U2)可知，输电线中的电流变为原来的eq \f(1,50)，选项A正确；由P＝I2R线可知，输电线上的功率损耗减为原来的eq \f(1,2 500)，C选项正确；B、D选项中的U2应为损失的电压，所以选项B、D是错误的．答案　AC9．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，这是因为此时(　　)．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，输电线上损失的电压大D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压解析　此时用电器多，负载大，电阻小(因为用电器都是并联的)而变压器输出电压U不变，由I＝eq \f(U,R)可知，干路电流大，输电线上损失电压大，电灯两端电压小，故比深夜暗，故C正确．答案　C10．某变电站用220 V的电压送电，导线损失的功率为输送功率的20%，若要使导线损失的电功率降为输送功率的5%，则输送电压应为多少？解析　设输送功率为P，送电电压U1＝220 V时，损失电功率ΔP1＝20%P，又ΔP1＝Ieq \o\al(2,1)R线，而I1＝eq \f(P,U1)，则ΔP1＝eq \f(P2,U\o\al(2,1))R线，现要求ΔP2＝5%P，同理ΔP2＝eq \f(P2,U\o\al(2,2))R线，由上式得eq \f(ΔP1,ΔP2)＝eq \f(20%,5%)＝eq \f(U\o\al(2,2),U\o\al(2,1))，所以输送电压应为U2＝440 V.答案　440 V11．某小型水电站输出功率为20 kW，输电线路总电阻是6 Ω.(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．解析　(1)P电＝U1I1，P损＝Ieq \o\al(2,1)R线，损耗的功率为P损＝eq \f(P\o\al(2,电),U\o\al(2,1))R线＝eq \f(4×108,3802)×6 W＝16.6 kW.(2)P电＝U2I2，损失的电压ΔU＝I2R线＝24 V，U3＝U2－ΔU＝4 976 V，U3∶U4＝n1∶n2，用户得到的电压U4＝226.2 V.答案　(1)16.6 kW　(2)226.2 V12．一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1.8×10－8Ω·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，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率为发电机总功率的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，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？解析　(1)导线电阻R线＝ρeq \f(2l,S)得R＝14.4 Ω升压变压器原线圈电流I1满足：P＝U1I1得I1＝200 A升压变压器副线圈电流I2＝I线，又Ieq \o\al(2,线)R线＝4%P得I2＝eq \f(50,3) A，由eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，得eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,12)(2)降压变压器的输入电压U3满足：P－4%P＝U3I线得U3＝5 760 V因为输出电压U4＝220 V，由eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)得eq \f(n3,n4)＝eq \f(288,11).答案　(1)1∶12　(2)288∶11