高中物理人教版 (新课标)选修35 电能的输送练习

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1．(2009年高考广东卷)如图5－5－4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少电路的发热损耗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：选ABD.根据P＝I2R可知，在电流I一定的情况下，减小电阻R可以减少电路上的电能损失，而R＝ρ，所以增大输电线横截面积S可减小电阻R，A正确；由输送电功率P＝UI，得输电线损失电功率P线＝I2R＝R，可见减小输电电流可减小电路发热损耗，在输送电压一定时，输送的电功率P越大，电能损失越大，B正确，C错误；高压输电并不一定是电压越高越好，电压过高时，会带来技术和设备上的困难，所以D正确．2．关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是(　　)A．由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P＝IU，应低电压小电流输电C．由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对解析：选C.输电时导线上损失的电压ΔU＝IR，它不同于输电电压，P＝或P＝IU中的U应为导线上损失的电压，故A、B错，导线上功率的损失为发热损失，即P＝I2R，故C正确．3．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，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，C正确．4．远距离输电，原来用电压U0输电，在输电线上损失的电功率为P0，现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的1/10，则输电电压应为(　　)A．100 U0   B. U0C．U0/10   D．U0/100解析：选B.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＝P2r/U则P损′∝当P损为原来的时，U0′＝U0选项B正确．5．通过相同材料的导线向同一用户输送10 kW的电功率，如在输送电压为110 V和220 V两种情况下导线上损失的电能相同，那么这两种情况下输电线的截面积之比为多少？解析：P损＝I2R线＝()2R线＝ρ，所以S＝，由于输送的电功率和P损都相同，且两地距离不变即l相同，材料也相同，所以S1∶S2＝＝4∶1.答案：4∶1一、选择题1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是(　　)A.   B.C．I2R   D．I(U1－U2)解析：选BCD.输电线上损耗的功率P损＝I2R＝U/R＝I·U损，而U损＝U1－U2，故B、C、D正确．2．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3300 V送电，则线路损失可降为(　　)A．3.3 kW   B．1.1 kWC．30 kW   D．11 kW解析：选B.由P＝UI，ΔP＝I2R可得：ΔP＝R，所以当输送电压增大为原来3倍时，线路损失变为原来的，即ΔP＝1.1 kW.3．(2010年高考江苏卷)在如图5－5－5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(　　)图5－5－5A．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：选CD.对升压(或降压)变压器而言，由变压器电压比U1∶U2＝n1∶n2知，输入电压不变，匝数不变，输出电压不变，故A选项不正确；由P＝UI知，U不变，P增大，故I增大，使得输电线上的电压损耗ΔU＝I2R线增大，功率损耗ΔP＝IR线增大，所以降压变压器上的输入电压减小，输出电压减小，所以B不正确，C正确；因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为＝＝＝∝P1，所以随发电厂输出功率变大，该值变大，D正确．4．输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为(　　)A．U1∶U2   B．U21∶U22C．U22∶U21   D．U2∶U1解析：选C.由P＝UI得输电线中的电流I＝，输电线上损失的功率P损＝I2R＝()2R＝.即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比，所以P损1∶P损2＝U22∶U21.5．(2009年高考山东卷)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.>B.<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：选AD.由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率．P出－P损＝P入，故D正确.＝，＝，因为U1＝200 V＜U4＝220 V，U2＞U3＝U2－U线，故＞，选项A正确．6．为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　)A．输电电流为3 I   B．输电电流为9 IC．输电电压为3 U   D．输电电压为U解析：选AD.输电线上的热耗功率P线＝I2R线，热耗功率由P变为9 P，则电流I变为3 I，选项A正确．输电功率P不变，由P＝UI，电流变为3 I，输电电压为U，选项D正确．7．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是(　　)A．P′＝   B．P′＝C．P用＝P－   D．P用＝P(1－)解析：选BD.输电线电阻R＝ρ输电电流I＝故输电线上损失的电功率为P′＝I2R＝()2ρ＝用户得到的电功率为P用＝P－P′＝P(1－)．8．远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是(　　)A．输电线上的电功率损失是原来的1/n；B．输电线上的电功率损失是原来的1/n2；C．输电线上的电压损失是原来的1/n；D．输电线上的电压损失是原来的n倍解析：选BC.由P＝UI知，当输送的功率P一定时，电压升高为原来的n倍时，输电电流I′＝P/U′＝P/(nU)＝I.又P线＝I2R线，所以输电线上的功率损失P损′＝(I)2R线＝P损，即B正确，A错误．输电线上的电压损失U损′＝I′R线＝IR线＝U损，C正确，D错误．9．(2009年高考海南卷)一台发电机最大输出功率为4000 kW，电压为4000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1 kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V,60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则(　　)A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 AB．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 VC．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D．有6×104盏灯泡(220 V、60 W)正常发光解析：选ABD.T1原线圈的电流为I1＝＝A＝1×103 A，输电线上损失的功率为P损＝IR＝10%P1，所以I2＝＝ A＝20 A，选项A对；T1的变压比为＝＝＝；T1上副线圈的电压为U2＝50U1＝2×105 V，T2上原线圈的电压为U3＝U2－I2R＝2×105 V－20×103 V＝1.8×105 V，选项B对；T2上原、副线圈的变压比为＝＝＝，选项C错；能正常发光的灯泡的盏数为：N＝＝6×104(盏)，选项D对．二、非选择题10．有一理想变压器原、副线圈的匝数比为100∶1，原线圈上所加电压为23 kV，副线圈通过总电阻为2 Ω的供电导线向用户供电，用户用电器得到的电压是220 V，求供电导线上损耗的功率．解析：设原线圈上所加电压为U1，匝数为n1，副线圈上两端电压为U2，匝数为n2，有 ＝①副线圈两端通过导线向用户供电，设用户电压为U3，导线上的电压为U4，有U2＝U3＋U4②导线上损失功率为P＝③由①②③式得P＝(U1－U3)2/R＝ W＝50 W.答案：50 W11．(2011年开封高二检测)一座小型发电站的输出功率是20 kW，输电线路总电阻是5 Ω.(1)若输电电压是400 V，输电线路损耗的功率是多少？(2)若改用5000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，用户得到的电压是多少？解析：(1)输电线上的电流强度为I＝＝A＝50 A，输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝502×5 W＝12500 W＝12.5 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I′＝＝A＝4 A，用户端在变压器降压前获得的电压U1＝U′－I′R＝(5000－4×5)V＝4980 V，根据＝可知，用户得到的电压为U2＝U1＝×4980 V＝226.4 V.答案：(1)12.5 kW　(2)226.4 V 12．小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW，输出电压为350 V，输电线总电阻为4 Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器．输电电路图如图5－5－7所示，求：图5－5－7(1)输电线上的电流．(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比．(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比．解析：(1)输电线上功率损失：ΔP＝5%P1＝5%×24.5 kW＝1225 W，又因为ΔP＝IR线，所以，输电线上的电流为：I2＝＝A＝17.5 A.(2)升压变压器原线圈上的电流I1＝P1/U1＝24.5 kW/(350 V)＝70 A，升压变压器原、副线圈的匝数之比为n1∶n2＝I2∶I1＝17.5∶70＝1∶4.(3)输电线上电压损失：ΔU＝I2R线＝U2－U3，降压变压器输入电压：U3＝U2－ΔU＝U1－I2R线＝(4×350－17.5×4)V＝1330 V.降压变压器原、副线圈的匝数之比为n3∶n4＝U3∶U用＝1330∶220＝133∶22.答案：(1)17.5 A　(2)1∶4　(3)133∶22