课时作业11—人教版高中物理选择性必修2

课时作业11　电能的输送

一、单项选择题

1. 如图所示，为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述错误的是(　C　)

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：远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热损耗，由P失＝I2R可以看出，在保证输电功率的前提下有两种方式可减小输电中的能量损失：一是减少输电线的电阻，由R＝ρ知，A正确．二是减小输电电流，B正确．若输电电压一定，由P＝UI知输送的电功率越大，输电电流越大，则输电中能量损耗P失＝I2R越大，C错误，在影响高压输电的因素中另一个重要因素是电晕放电引起的电能损耗，在输电电压越高时，电晕放电引起的电能损失越大，D正确．

2．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损失的电压可表示为(　C　)

A．U1   B．U1－IR

C．IR   D．U2

解析：输电线上损失电压为ΔU，ΔU＝U1－U2＝IR，所以选项A、B、D错误，选项C正确．

3．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin100πt (V)，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中错误的是(　C　)

A．通过R0电流的有效值是20 A

B．降压变压器T2原、副线圈的电压比为41

C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压

D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率

解析：降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220 V，负载电阻为11 Ω，所以通过R0电流的有效值是20 A，选项A正确；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，所以降压变压器T2原、副线圈的电压比为41，选项B正确；升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上的电压，选项C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率，选项D正确．

4．某水电站，用总电阻为5 Ω的输电线给940 km外的用户送电，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是(　B　)

A．输电线上输送的电流大小为1×105 A

B．输电线上损失电压为30 kV

C．该输电系统的输电效率为95%

D．若改用10 kV电压输电，则输电线上损失的功率为4.5×108 kW

解析：I＝＝ A＝6×103 A，A选项错误；U损＝IR＝6×103×5 V＝30 kV，B选项正确；P损＝I2R＝1.8×108 W，η＝×100%＝94%，C选项错误；对于D选项，损失的功率大于输出的功率，显然是错误的．

5．寒冷的冬季，低温雨雪冰冻天气容易让高压输电线因结冰而损毁，为清除高压输电线上的结冰，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，高压线上输电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　C　)

A．输电电流为9I   B．输电电流为I

C．输电电压为U   D．输电电压为3U

解析：输电线上的热损耗功率变为原来的9倍，由公式P＝I2R得电流变为原来的3倍，即3I，A、B错；输电线上输送的电流大小为I＝，则输电电压为原来的，即U，所以C正确，D错误．

二、多项选择题

6．在电能输送过程中，若输送电功率一定，则在输电线上的功率损失(　CD　)

A．与输送电压成正比

B．与输送电压的平方成正比

C．与输电线上电压损失的平方成正比

D．与输电电流的平方成正比

解析：输电线上的功率损失ΔP＝I2R，电压损失ΔU＝U－U′＝IR，输电电流I＝，所以ΔP＝I2R＝＝R，可见在输送功率P一定时，ΔP与I2成正比，ΔP与ΔU2成正比．

7．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(　BC　)

A．输电线上的电流I＝

B．输电线上的电流I＝

C．输电线上损失的功率P＝()2·R线

D．输电线上损失的功率P＝

解析：输电线上的电流I线＝＝，故A错误，B正确；输电线上的功率损失P＝IR线＝()2·R线＝，故C正确，D错误．

8．为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压．某降压变电站将电压u0＝11 000sin100πt(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电站变压器(　AB　)

A．原、副线圈匝数比为501

B．副线圈中电流的频率是50 Hz

C．原线圈的导线比副线圈的要粗

D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和

解析：原电压的有效值为U1＝11 000 V，由＝得，＝，选项A正确；变压器不改变交流电的频率，故选项B正确；由＝得，副线圈的电流大，要想导线发热少，导线要粗一些(电阻小)，故选项C错误；居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流，选项D错误．

三、非选择题

9．某小型实验水电站输出功率P＝38 kW，输电线路总电阻r＝1 Ω.

(1)若采用U＝380 V输电，求输电线路损耗的功率P损；

(2)若改用U1＝10 000 V高压输电，用户端利用n1n2＝441的变压器降压，求用户得到的电压U2.

答案：(1)10 kW　(2)227.19 V

解析：(1)输电线上的电流为I＝＝ A＝100 A，输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝1002×1 W＝10 kW.

(2)改用高压输电后，输电线上的电流变为

I1＝＝ A＝3.8 A，

变压器原线圈两端的电压

U′＝U－I1R＝(10 000－3.8×1) V＝9 996.2 V，

根据＝，

用户得到的电压为

U2＝U′＝×9 996.2 V≈227.19 V.

10．发电机输出功率40 kW，输出电压400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为15的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V，求：

(1)输电线上损失的电功率是多少？

(2)降压变压器的变压比是多少？

答案：(1)2.0×103 W　(2)9511

解析：(1)发电机输出的电压为400 V，经升压变压器后电压U＝×400 V＝2.0×103 V，由P＝UI得输电线上的电流I＝＝ A＝20 A.

输电线上的功率损失

ΔP＝I2·R＝202×5 W＝2.0×103 W.

(2)输电线上的电压损失 ΔU＝I·R＝20×5 V＝100 V，加在降压变压器原线圈两端的电压U1＝U－ΔU＝2.0×103 V－100 V＝1.9×103 V，降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U2＝220 V.

降压变压器的变压比＝＝＝.

11．一台发电机输出的电功率为100 kW，输出电压为250 V，现欲向远处输电，若输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，并向用户输送220 V电压，求：

(1)试画出这次输电线路的示意图．

(2)输电所需升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数之比分别是多少？

(3)用户得到的电功率是多少？

答案：(1)见解析图　(2)116　19011　(3)95 kW

解析：(1)由于是大功率、远距离输电，为了减少输电线路损失的电能，所以要采用高压输电，电能送到用户以后，再用降压变压器向用户输送220 V电压．画出其输电线路的示意图如图所示．

(2)由于要求PR≤P2×5%，又因为P1＝P2，

所以PR＝5%×P1＝5%×100 kW＝5×103 W.

故通过输电线的最大电流为：

I2＝＝ A＝25 A.

变压器B2输入功率

P′2＝P2－PR＝(100×103－5×103) W＝9.5×104 W，

I3＝＝ A＝ A，

I1＝＝ A＝400 A.

所以升压变压器的变压比＝＝＝.

降压变压器的变压比＝＝＝.

(3)由于是理想变压器，用户得到的电功率即为降压变压器的输出功率．

P用＝P1－PR＝(100×103－5×103) W＝95 kW.