高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送优秀课后测评

3.4  电能的输送

【学习目标】

1．知道输电的过程、了解远距离输电的原理

2．知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失

3．理解为什么远距离输电要用高电压

4．理解电能输送中的物理量的对应关系

【开启新探索】

"西电东送"就是把煤炭、水能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离输电中，如何减少电能的损耗？

【质疑提升】

1. 通过阅读，谈一下你对电能输送有哪些基本要求？

2. 在电能输送过程中，设输送电流为I，输电线的电阻为r，则输电线上的功率损失可以怎样的表示？

由此思考以下问题：

思考一：如何减少在输电线上的功率损失？

思考二：如果将输电导线的电阻减小为原来的一半，线路损耗的功率多大？

思考三：如果将输电的电流减小为原来的一半，线路损耗的功率多大？

思考四：如果用户要得到的电功率一定，怎样才能减小输电的电流？

3．通过以上分析，体会高压输电的原因。如果输电导线的电阻为r，输送功率为P，输送电压为U，则线  

路损耗的功率为多少？

4. 结合课本内容，说明电网供电最基本的模型是怎样的？电网供电有怎样的优点？

【学以致用】

 1.  以下是一段关于输电线损失功率的推导。

将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率。设输电电压为U，则功率损失为

P损＝UI （1）     而 U＝IR （2）

将（2）式代入（1）式，得到 P损＝ （3）

由（3）式可知，要减小功率损失P损，就应当用低压送电和增大输电线的电阻R。这段推导错在哪里？

2. 如图，某小型水电站发电机的输出功率为10KW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2KV高压输电，最后用户得到220V、9.5KW的电力。求；

（1）水电站升压变压器原、幅线圈匝数比n1/n2；

（2）输电线路的导线电阻R；

（3）用户降压变压器原、幅线圈匝数比n3/n4。

1:5   20Ω  95:11

3. 在输电电路中，发电机的端电压为220V，输出的电功率为44kW，输电线电阻为r=0.2Ω，如果发电站用匝数比为1∶10的变压器将电压升高，经过输电线后，再用匝数比为10∶1的变压器将电压降低供给用户。

（1）线路上损耗的功率？

（2）用户得到的电压、功率？

   80W  2196V  43920W

【核心素养提升】

1． 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

2． 在雨雪冰冻天，为清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，热损耗功率为；除冰时，输电线上的热耗功率需变为，则除冰时（认为输电功率和输电线电阻不变）（    ）

A．输电电流为I/3                    B．输电电流为I/9

C．输电电压为3U                    D．输电电压为U/3

3．  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,关于输电线上的功率损失和电压损失,正确的是 (     )

①输电线的电功率损失是原来的1/n    ②输电线的电功率损失是原来的1/n2

③输电线上的电压损失是原来的1/n    ④输电线上的电压损失是原来的1/n2

A.① ③   B. ②④   C. ①④   D.②③

4． 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是(    )

①     ②    ③ I2R    ④I(U1－U2)

1.     ① ③   B. ②④   C. ①②   D.②③④

5． 远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（    ）

A．＝      B．I2＝      

C．I1U1＝I22R     D．I1U1＝I2U2

6． 如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则(　　)

A．用户端的电压为

B．输电线上的电压降为U

C．理想变压器的输入功率为

D．输电线路上损失的电功率为I1U

7.  水电站给远处山村送电的输出功率是100KW，用2000V电压输电，线路损失的功率是2.5×104W,如果改用20000V高压输电,线路上损失的功率是多少？2.5×102W

8.  采用110 kV高压输电，输送电功率为4 400 kW的电能，输电导线中的电流是多少？

如果用110 V电压输送同样功率的电能，输电导线中电流是多少？

我们在初中曾经做过类似的题目，那时是用直流电路的知识来处理的。在纯电阻的交流电路中，同样有公式U＝IR和P＝UI。想想看，这里的U和I的含义与初中有什么不同？

9.  从发电站输出的功率为200 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用1 100 V和11 kV两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。

10.  如果用220 V和11 kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，求导线的横截面积之比。

    2500:1

11. 发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10Ω。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：

（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.

（2）用户得到的电功率是多少？

1:20    240:11    96KW

12. 某个小水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制在5 kW（即用户得到的功率为95 kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：

（1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？

（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？

（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？

25A      200V    4000V     1:16   190:11