高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送优秀练习题

3.4 电能的输送课中练

一、输电线上的电压和功率损失

1. 如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r（在图中把导线电阻集中画为r）。那么：

(1)用户两端的电压是多大？

(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？

(3)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？

2. 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．

(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？

(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？

(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？

3. 远距离输电原理图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当k由2改接为1时，下列说法不正确的是（   ）

A. 电压表读数增大 B. 电流表读数减小

C. 灯泡的实际功率在减小 D. 输电线上损失的功率减小

4. 特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（　　）

A. ∆P′=∆P B. ∆P′=∆P C. ∆U′=∆U D. ∆U′=∆U

5. 在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所有输电导线的电阻率均为ρ，横截面积均为S，两地的距离为L，输电线上损耗的电功率为P1，用户得到的电功率为P2。下列关于P1和P2的表达式中正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

二、远距离高压输电过程的分析与计算

6. 某发电站向远处输电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路。

（1）结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系（发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计）．

（2）若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？

7. 一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500kW，路端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器能量损耗，求：

(1)升压变压器副线圈两端的电压；

(2)输电导线上的功率损失及用户得到的功率；

(3)降压变压器原、副线圈的匝数比。

8. 发电机的端电压为220V，输出功率为44kW，输电导线的电阻为0.2Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1:10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10:1的降压变压器降压供给用户.

（1）画出全过程的线路图；

（2）求用户得到的电压和功率；

（3）若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压.

9. 如图是一套模拟远距离输电装置示意图，图中变压器为理想变压器，电表为理想交流电表。升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源，输电线的总电阻为r，降压变压器输出端接阻值相等的电阻R1、R2，当电键S闭合时，下列说法中正确的有（　　）

A. 电压表V1、V2示数均变大 B. 电流表A示数变大

C. 交变电源输出功率增大 D. 远距离输电的效率增大

参考答案

1. 【答案】(1)U－Ir；(2)不相等；(3)见解析

【解析】

 (1)用户两端的电压

U′＝U－ΔU＝U－r＝U－Ir

(2)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和；

(3)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因功率损失表达式

ΔP＝I2r＝r

所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U。

2. 【答案】（1） （2）1.25×108W， （3）2×107W，

【解析】

（1）由P=UI，输电线上的电流 ；
（2）输电线上损失的功率为P损=I2R=（2.5×103）2×20W=1.25×108W，
它占输出功率的比例为： ，
（3）若将电压升高至50万伏，输电线上的电流

输电线上损失的功率为P损=I2R=（103）2×20W=2×107W
它占输出功率的比例为：

3. C

【解析】

理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系．

B.发电站输出功率P1和发电站输出电压U1是不变的，k接到1后，升压变压器副线圈匝数n2增多，根据知电压U2升高，所以输电线电压增大，由于输送功率不变，所以电流减小，即电流表示数变小，选项B正确；

D.损失功率，电流减小，所以损失功率减小，选项D正确；

A.损失电压，电流减小，所以减小，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，电压表示数变大，选项A正确；

C. 灯泡两端的电压增大，所以灯泡的实际功率在增大，选项C错误。

本题选不正确的，故选C。

4. AD

【解析】

输电线上损失的功率

ΔP＝( )2·r

损失的电压

ΔU＝·r

当输送电压变为原来的2倍，损失的功率变为原来的 ，即

ΔP′＝ΔP

损失的电压变为原来的，即

ΔU′＝ΔU

故选AD。

5. AC

【解析】

输电线上的电流

输电导线的电阻

输电线上损耗的电功率为

用户得到的电功率为

故选AC。

6.

【解析】

（1）第一个回路：P1＝U1I1

第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR线＋P3，I2＝I3

第三个回路：P4＝U4I4

（2）＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4.

7. 【答案】(1)2500V；(2)60kW，440kW；(3)10：1

【解析】

输电线路原理图如图所示

(1)升压变压器副线圈两端的电压

U2==2500V

(2)输电导线上的电流

I2==200A

输电导线上的功率损失

P损=I22r线=60kW

用户得到的功率

P用=P1－P损=440kW

(3)输电导线上的电压

ΔU=I2r线=300V

降压变压器原线圈两端的电压

U3=U2－ΔU=2200V

降压变压器原、副线圈的匝数比为

10∶1

8. 【答案】(1)略    　(2)219.6 V    　43.92 kW     (3)36 kW，180 V

【解析】

（1）根据题意画出线路图如图所示：

（2）根据 ,计算得出升压变压器的输出电压为:

则输电线上的电流为:

,

损失的功率为:

.

输电线上损失的电压为:

则降压变压器输入电压为:

根据 ,得用户得到的电压为:

用户得到的功率为:

（3）若不经过变压而直接送到用户,电流为:

用户得到的功率:

用户得到的电压为:

9. BC

【解析】

AB．升压变压器的输入端接电压恒定的交变电源，当电键S闭合时，降压变压器输出端的电阻减小，输出的总功率增加，因此电流增加，又因为升压变压器的输入端的电压不变，由

可知电压表不变，设降压变压器原线圈的电压为。则

可知降低，因此变小，A错误B正确；

C．由电流表A示数变大，则升压变压器的输入端的电流变大，则交变电源输出功率增大，C正确；

D．由于传输过程中电能的损失增加，远距离输电的效率减小，D错误。

故选BC。