物理选择性必修 第二册4 电能的输送同步达标检测题

电能的输送

1．[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电电流成正比

B．输电电压越高，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电电压的平方成反比

D．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比

解析：选AC　输电线路上损失的电压ΔU＝Ir，当r一定时，ΔU和I成正比。若U越高，由I＝知I越小，ΔU越小。输电线路上损失的功率ΔP＝I2r，当P一定时，I＝，所以ΔP＝2r，即ΔP和U的平方成反比，跟I的平方成正比。故选项A、C正确，选项B、D错误。

2．[多选]发电厂发电机的输出电压是U1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R，导线中的电流为I，学校得到的电压为U2。关于输电线上损失的功率，下列表达式正确的是(　　)

A．　　　　　　 B．

C．I2R D．I(U1－U2)

解析：选BCD　输电线上损失的电压ΔU＝U1－U2，则输电线上损失的功率P损＝，故A错误，B正确；输电线上的电流为I，则输电线上损失的功率P损＝I2R，故C正确；输电线上损失的电压ΔU＝U1－U2，则输电线上损失的功率P损＝IΔU＝I(U1－U2)，故D正确。

3．某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的电功率为50 kW，用电阻为3 Ω的输电线向远处输电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个输电过程，下列说法正确的是(　　)

A．输电线上损失的功率为300 W

B．升压变压器的匝数之比为1∶100

C．输电线上的电流为100 A

D．降压变压器的输入电压为4 700 V

解析：选A　输电线上损失的功率P损＝50×103×0.6% W＝300 W，A项正确。由P损＝IR得I2＝10 A，C项错误。升压变压器输入电流I1＝＝ A＝100 A，由＝得＝，B项错误。根据＝得U2＝U1＝5 000 V，输电线上损失的电压U线＝I2R＝10×3 V＝30 V，所以降压变压器输入电压U3＝U2－U线＝4 970 V，D项错误。

4．用U1和U2两种电压通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等，在输电导线上损失的电功率也相同，则在两种情况下输电导线横截面积之比S1∶S2为(　　)

A． B．

C．2 D．2

解析：选C　由输送的电功率P＝IU、损失的电功率ΔP＝I2R，得ΔP＝R。由题意知R1＝R2，得＝，因为R＝ρ，所以横截面积之比＝。故选项C正确。

5．如图所示，某发电机输出功率是100 kW，输出电压是250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为发电机输出功率的5%，而用户得到的电压正好为220 V，则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数之比分别是(　　)

A．16∶1　190∶11 B．1∶16　11∶190

C．1∶16　190∶11 D．16∶1　11∶190

解析：选C　输电线损失功率P损＝100×103×5% W＝5×103 W，所以输电线上电流I2＝＝25 A，升压变压器原线圈电流I1＝＝400 A，故升压变压器原、副线圈匝数之比＝＝。升压变压器副线圈两端电压U2＝U1＝4 000 V，输电线损失电压U损＝I2R总＝200 V，降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝3 800 V，故降压变压器原、副线圈匝数之比＝＝。故选项C正确，选项A、B、D错误。

6．某发电机说明书的部分内容如表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为某型号单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2．5×10－4 Ω，安置区家用电器的总功率为44 kW。当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时，则(　　)

A．输电线路中的电流为20 A

B．发电机实际输出电压是300 V

C．在输电线路上损失的电功率为8 kW

D．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则输出电压最大值是300 V

解析：选C　额定电压为220 V的家用电器正常工作时，输电线路中的电流I＝＝ A＝200 A，故选项A错误。发电机的实际输出电压U0＝U＋Ir＝220 V＋200×2×400×2．5×10－4 V＝260 V，故选项B错误。输电线上损失的功率P损＝I2r＝2002×2×400×2．5×10－4 W＝8 000 W＝8 kW，故选项C正确。该柴油发电机输出电压的最大值Um＝260 V≈368 V，故选项D错误。

7．[多选]远距离高压输电的示意图如图所示，关于远距离输电，下列表述正确的是(　　)

A．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耗

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耗越小

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　输电线损失的功率P损＝I2R线，减小I或R线均可减小输电线损失的功率，减小R线可增大导线的横截面积；由I＝知，当电压一定时，功率增大则电流增大，P损增大；输电过程不一定是电压越高越好。故A、B、D正确，C错误。

8．如图所示是远距离输电示意图，发电站输出的交流电压u＝250sin 10πt(V)，输出功率P＝100 kW，输电线的总电阻R＝8 Ω。下列说法正确的是(　　)

A．升压变压器输出电压U2等于降压变压器输入电压U3

B．降压变压器输出电流的频率是100 Hz

C．若用户消耗的电功率增大，则降压变压器输出电压U4增大

D．输电线上损耗的功率为5 kW时，所用升压变压器的匝数比＝

解析：选D　输电电流为I，输电线上损失的电压ΔU＝IR，则U3＝U2－ΔU，故A错误；由题述交流电压的表达式可知交流电的频率f＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，故降压变压器输出电流的频率仍为50 Hz，B错误；若用户消耗的电功率增大，则输电电流增大，电损损耗电压ΔU增大，U3会减小，则U4减小，故C错误；输电线上损耗的功率为P损＝I2R，代入数据得I＝25 A，U2＝＝ V＝4×103 V，U1＝ V＝250 V，则＝＝，故D正确。

9．[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．>

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　由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，选项C错误。由于输电线上的功率损失，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，选项D正确。根据＝，＝，因为U1＝200 V＜U4＝220 V，U2＞U3＝U2－U线，故＞，选项A正确，选项B错误。

10．[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。当开关S由接2改为接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：选AB　当开关S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，所以输电电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表读数变大，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线随着I灯的变大而变大，所以电流表读数变大，选项B正确，选项C错误；I线变大，输电线损失的功率P线＝IR变大，选项D错误。

11．为响应国家“精准扶贫，产业扶贫”的战略，进一步优化能源消费结构，光伏发电成为精准扶贫的新途径，贫困户家庭多了一份固定收益的绿色环保存折，光伏发电将照亮“脱贫路”。如图是所建光伏发电项目。若光伏发电机总输出功率为36 kW，输出电压为500 V，先后经过升压变压器和降压变压器传输到用户。设输电线的总电阻为10 Ω，要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，用户需要的电压为220 V，不计变压器的能量损耗。试求：

(1)升压变压器的输出电压；

(2)升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比。

解析：(1)输电线中因发热而损失的功率ΔP＝4%P＝1 440 W

设输电线上的电流为I2，根据ΔP＝Ir，

可得I2＝12 A

升压变压器的输出电压为U2＝＝3 000 V。

(2)升压变压器原、副线圈的匝数比为＝＝

输电线上损失的电压为ΔU＝I2r＝120 V

降压变压器原线圈两端的电压为

U3＝U2－ΔU＝2 880 V

降压变压器原、副线圈的匝数比为＝＝。

答案：(1)3 000 V　(2)　

12．某学校有一台应急备用发电机，内阻R＝1 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4，降压变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1，输电线的总电阻r＝4 Ω。全校22个教室，每个教室用“220 V 40 W”的灯泡6盏，要求所有灯泡都正常发光，则：

(1)输电线上损耗的电功率多大？

(2)发电机的输出功率多大？

(3)发电机的电动势多大？

解析：(1)根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的输电过程，如图所示。

所有灯泡都正常工作的总功率

P2′＝22×6×40 W＝5 280 W

所有灯泡都正常工作时的总电流

I2′＝＝ A＝24 A

两个变压器之间输电线上的电流Ir＝I2＝＝6 A

故输电线上损耗的电功率Pr＝Ir＝144 W。

(2)升压变压器的输出功率

P1′＝Pr＋P2′＝5 424 W

而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率，即

P出＝P1＝P1′＝5 424 W。

(3)降压变压器上的输入电压

U2＝4U2′＝880 V

输电线上的电压损失Ur＝Irr＝24 V

因此升压变压器的输出电压

U1′＝Ur＋U2＝904 V

升压变压器的输入电压

U1＝＝226 V

升压变压器的输入电流

I1＝4Ir＝24 A

发电机的电动势

E＝U1＋I1R＝226 V＋24×1 V＝250 V。

答案：(1)144 W　(2)5 424 W　(3)250 V