人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流4 电能的输送随堂练习题

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02
思维导图
03
知识梳理
课前研读课本，梳理基础知识：
一、输送电能的基本要求
1．可靠：指保证 可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量—— 和 稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用 ，电能损耗 ．
二、降低输电损耗的两个途径
1．输电线上的功率损失：P＝ ，I为输电电流，r为输电线的电阻．
2．降低输电损耗的两个途径
(1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率 的金属材料，还要尽可能 导线的横截面积．
(2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要 输电电压．
三、电网供电
1．远距离输电的基本原理：在发电站内用 变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过 变压器降到所需的电压．
2．电网：通过网状的输电线、 ，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络．
3．电网输电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的 ．
(2)减小断电的风险，调剂不同地区 的平衡．
(3)合理调度电力，使 的供应更加可靠，质量更高．
04
题型精讲
【题型一】输电线上的电压和功率损失
1．输电线路的电压损失
输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值．ΔU＝U－U′＝Ir＝eq \f(P,U)r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
2．输电线路的功率损失
(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP＝I2r.
(2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝eq \f(ΔU2,r)，ΔP＝ΔU·I.
3．减小电压、功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻
由R＝ρeq \f(l,S)可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻．
(2)减小输电电流I
根据I＝eq \f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq \f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2).
【典型例题1】浙福线的投运让福建电网实现了从500千伏超高压到1000千伏特高压的跨越，福建从此进入“特高压”时代。在输送功率不变、不考虑其它因素影响的情况下，采用“特高压”输电后，输电线上的电压损失减少到“超高压”的（ ）
A．10%B．25%C．50%D．75%
【典型例题2】我国在高压输电方面具有国际领先水平，早在2011年我国就正式投产了世界首条商业运营的特高压交流输电工程——“1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程”。假设某地原来采用200kV的高压输电，输电线损耗功率为P，后改用800kV的特高压输电，输电功率不变，则输电线损耗功率为（ ）
A．B．C．4PD．16P
【对点训练1】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．供电线路上的电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小
【对点训练2】特高压交流输电是指100kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低等突出优势。远距离输送功率恒定的交流电时，若输送电压由原来的50kV提高到200kV的特高压，下列说法正确的是（ ）
A．若输电线不变，输电线上的电流增大为原来的4倍
B．若输电线不变，输电线上损失的电压降低为原来的
C．若输电线不变，相同时间内，输电线上损失的电能降低为原来的
D．使用材料、粗细相同的输电线时，若使输电线上损失的功率不变，传输距离可提升到原来的4倍
【题型二】远距离高压输电过程的分析与计算
解决远距离高压输电问题的基本方法
1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．
2．理清三个回路：
回路1：P1＝U1I1
回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3
回路3：P4＝U4I4.
3．常用关系
(1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.
(2)电压关系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，U2＝ΔU＋U3，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4).
(3)电流关系：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，I2＝I线＝I3，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3).
(4)输电电流：I线＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(ΔU,R线).
(5)输电线上损耗的电功率：
ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝eq \f(ΔU2,R线)＝ΔU·I线．
(6)输电线上的电压损失：
ΔU＝I线R线＝U2－U3.
(7)输电效率η＝eq \f(P3,P2)×100%.
【典型例题3】如图为大唐发电厂供电流程的简化图，理想升压变压器将发电厂的输出电压升压为，理想降压变压器再把电压降至，为用户设备供电，发电厂的输出电流为，升压变压器输出电流为，降压变压器输入电流为，此时用户设备的输入电流为。若变压器的匝数，输送过程中存在电能损耗，将输送电线的电阻等效为，则下列正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【典型例题4】
风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大。如图所示为某风力发电厂向一学校供电的线路图，已知发电厂的输出功率为8kW，输出电压为400V，用户端电压为220V，输电线总电阻R=20Ω，升压变压器原，副线圈匝数比n1：n2=1∶10，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上损耗的功率为40WB．用户端的电流为36A
C．降压变压器的匝数比n3：n4=22∶1D．若用户端的用电器变多，则输电线上损失的功率会减小
【对点训练3】如图为某实验小组模拟远距离输电的实验电路图，已知两理想变压器的匝数，定值电阻、、、的阻值，A1，A2为理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，下列说法正确的是（ ）
A．A1的示数大于A2的示数
B．的功率小于的功率
C．两端的电压大于两端的电压
D．两端的电压大于两端的电压
【对点训练4】 “西电东送”的国家重大工程。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流为
B．输电线上损失电压为
C．降压变压器的输出功率为
D．降压变压器原、副线圈的匝数比为
0501
强化训练
【基础强化】
1．某风力发电机的输出电压为，用户得到的电功率为，用户得到的电压是，输电线的电阻为，输电线路如图所示。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的，变压器均视为理想变压器，已知降压变压器副线圈的匝数为110匝，则下列说法正确的是（ ）
A．通过输电线的电流为B．风力发电机的输出功率为
C．升压变压器副线圈的匝数是原线圈的匝数的7倍D．降压变压器原线圈的匝数为3525匝
2．2020 年 9 月，中国发布“双碳战略”，计划到 2030 年实现碳达峰、2060 年实现碳中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器T1 与降压变压器T2 都是理想变压器。已知发电机输出电压U1 250 V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻 R  20 ，输电线上损失的功率为 32kW。则下列说法正确的（ ）

A．输电线上损失的电压为 25000V
B．用户得到的电压为 200V
C．发电机输出功率 P  1000kW
D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大
3．如图所示，为某小型发电站的输电示意图。发电站的输出功率为，经升压变压器升压后，输出电压为，发电站到用户的输电线总电阻为，经过降压变压器给一居民小区供电。已知变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）

A．输电线路中的电流为
B．用户获得的功率为
C．若发电站的输出电压减半，线路损耗的电功率变为原来的4倍
D．若用户所需电压为，则降压变压器原、副线圈匝数比为
4．春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压U1=500V，输出功率为P1=800kW。降压变压器的匝数比n3:n4=50:1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率为P4=44kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）

A．发电机的输出电流为160AB．升压变压器的匝数比n1:n2=1:400
C．输送给储能站的功率为756kWD．输电线上损失的功率为1kW
5．如图是给用户供电的电路示意图，其中、表示变压器前后两侧的输电线的总电阻，假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为。若变压器视为理想变压器，U恒定，电表视为理想电表，当用户使用的用电器数量增加时，下列说法正确的是（ ）

A．用户总电阻R变大
B．电压表示数增大
C．电流表示数减小
D．用电器R两端电压降低
6．如图所示，一发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%。现需要220V电压时，若不计变压器的损耗，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比为（ ）
A．；B．；
C．；D．；
【素养提升】
7．（多选）风力发电是一种绿色环保的发电方式，我市佛冈县近年来大力发展风力发电。若一风力发电装置的输出功率为、发电机的输出电压，经变压器升压后用总电阻的输电线向远处输电，在用户处的降压变压器输出电压。若升压变压器与降压变压器的匝数比满足，则以下说法正确的是（ ）
A．降压变压器输出的电流
B．输电的效率为88%
C．输电线损失电压
D．升压变压器的匝数比为
8．（多选）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图所示，所用输电线的总电阻为，升压变压器T1原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（ ）
A．若该发电系统输送功率为，则输电线的总电阻两端的电压为400V
B．若该发电系统输送功率为，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为
C．若用户消耗功率减少，输电线的总电阻两端的电压变大
D．若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压减小
9．（多选）我国能源分布很不均匀，远距离大容量输电有着特别重要的意义。远距离高压交流输电的示意图如图所示，升压变压器、降压变压器均为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为n，输电线的总电阻为r。U、I分别表示电压表V、电流表A的示数，输入电压保持不变。下列说法正确的是（ ）
A．若仅闭合开关S，则U减小B．若仅闭合开关S，则U增大
C．仅增大，则U减小D．仅增大，则U增大
10．（多选）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10:1和1:10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．两互感器均起到降压作用
B．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则线路输送电功率为220kW
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
11．（多选）如图所示，某水电站发电机的输出功率，发电机的输出电压，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为。已知输电电流，两条输电线路总电阻，变压器均视为理想变压器，则（ ）

A．用户得到电功率为B．升压变压器的匝数比
C．降压变压器的匝数比D．发电机的输出的电流
12．（多选）远距离输电线路图如图所示，升压变压器输入电压和输入功率保持不变，输电线电阻R保持不变。现进行输电线路电压升级，将升压变压器副线圈滑片向上滑动，同时保持用户电压不变，则（ ）
A．应将降压变压器副线圈滑片向上滑动
B．应将降压变压器副线圈滑片向下滑动
C．输电线损失的功率减小
D．用户的功率减小
【能力培优】
13．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。
（1）求交流发电机产生电动势的最大值；
（2）求输电线路上损耗的电功率；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈上的热功率Pr。
14．远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为300kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升高电压至15kV后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为220V，使用户得到的功率为294kW。求：
（1）输电线电流I2；
（2）输电线的总电阻r；
（3）升压变压器与降压变压器的原、副线圈的匝数比。
课程标准
物理素养
1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.
2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.
3.了解交变电流从发电站到用户的输电过程．
物理观念：建立远距离输电模型。
科学思维：了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。
科学探究：探究降低输电损耗的两个途径。
科学态度与责任：理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素，知道电网供电是远距离输电的重要发展。