人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送课堂检测

4　电能的输送

必备知识基础练

1.远距离输电,输电功率一定,当输电电压为U0时,输电线上的电流为I0,损失的电功率为P0。则当输电电压提高为2U0时(　　)

A.由I=得,输电线上的电流变为2I0

B.由I=得,输电线上的电流变为

C.由P=得,输电线上损失的电功率为4P0

D.由P=IU得,输电线上损失的电功率为2P0

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

A.U1 B.U1-IR C.IR D.U2

3.如图所示,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时(　　)

A.输电线上损耗的功率减小

B.电压表V1的示数减小,电流表A1增大

C.电压表V2的示数增大,电流表A2减小

D.用户端功率与发电厂输出功率的比值减小

4.(2021广东珠海期中)如图所示为远距离输电的简化电路图。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.输电线路上损失的电功率为I1U

B.输电线上的电压降为U

C.理想变压器的输入功率为r

D.用户端的电压为

5.(2021江苏无锡期中)通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变,从变压器到用户的输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为P2,则P1和分别为(　　)

A. B.2R,

C. D.2R,

6.为了减少输电线路上的电能损耗,发电厂发出的电通常是经过变电站升压后通过远距离输送,再经变电站将高压变为低压。某变电站将电压u0=11 000sin 100πt(V)的交流电压降为220 V供居民小区用电,则变电站变压器(　　)

A.原、副线圈匝数比为1∶50

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.原线圈中的电流等于居民小区各用电器电流的总和

关键能力提升练

7.(多选)如图所示为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变,且n1∶n2=n4∶n3。当用户用电器的总电阻减小时(　　)

A.U1∶U2=U4∶U3

B.用户的电压U4增加

C.输电线上损失的功率增大

D.用户消耗的功率等于发电机的输出功率

8.(多选)有人设计了这样的除冰思路:利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,输电线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9ΔP,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　)

A.输电电流为3I B.输电电流为9I

C.输电电压为3U D.输电电压为U

9.(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW、输出电压为4 000 V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1 kΩ。到目的地经变压器T2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220 V　60 W)。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则(　　)

A.T1原、副线圈电流分别为1 000 A和20 A

B.T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V

C.T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1

D.有6×104盏灯泡(220 V　60 W)正常发光

10.(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

11.如图所示为学校配电房向各个教室的供电示意图,T为理想变压器,V1、A1为监控供电端的电压表和电流表,V2、A2为监控校内变压器输出端的电压表和电流表,R1、R2为教室的负载电阻,V3、A3为教室内的监控电压表和电流表,配电房和教室间有相当长的一段距离,则当开关S闭合时,以下说法正确的是(　　)

A.电流表A1、A2和A3的示数都变大

B.只有电流表A1的示数变大

C.电压表V3的示数变小

D.电压表V2和V3的示数都变小

12.某电站输送的电功率为P=500 kW,当使用U=5 kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4 800 kW·h。

(1)求这时的输电效率η和输电线的总电阻r。

(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?(计算结果保留三位有效数字)

答案：

1.B　设输电线的电阻为R,当输电线上的电流为I0时,损失的电功率为P0=R。当输电电压提高为2U0时,由I=可知输电线上的电流变为,输电线上损失的电功率为P损=2R=,故选项B正确。

2.C　输电线的电压损失ΔU=U1-U2=IR,故B错误,C正确;U1为输出电压,U2为用户得到的电压,A、D错误。

3.D　当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则电流表A2读数变大,输电线上的电流变大,输电线上损耗的功率变大,选项A错误;电流表A1增大,因为发电厂的输出电压恒定,则升压变压器的次级电压不变,即电压表V1的示数不变,选项B错误;输电线上的电压损失变大,故降压变压器的初级电压减小,次级电压也减小,即电压表V2的示数减小,选项C错误;用户消耗的功率占发电厂输出功率的比例=1-=1-,因为输电线上的电流增大,故电压损失增大,U1不变,所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小,故D正确。

4.D　发电厂的输出电压是U,末端间的电压为U1,输电线路上损失的电功率是I1(U-U1),故A错误;发电厂的输出电压是U,所以输电线上的电压降不可能为U,故B错误;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,所以输电线损耗的功率是r,故C错误;由于输电线与用户间连有一理想变压器,设用户端的电压是U2,则U1I1=U2I2,得U2=,故D正确。

5.D　原线圈的电流为I1=,由于P、U不变,故I1不变,由=k得P1=R=2R;由=nk得P2=I2'2R=2R,则,故选项D正确。

6.B　原、副线圈匝数比,A错误;变压器不改变交变电流的频率,B正确;原线圈中的电流较小,导线较细,C错误;副线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和,D错误。

7.AC　根据,以及n1∶n2=n4∶n3,知U1∶U2=U4∶U3,故A正确;用户用电器总电阻减小,则副线圈上电流增大,所以输电线上的电流增大,根据P损=I2r知,输电线上损失的功率增大,根据ΔU=Ir知,输电线上损失的电压变大,发电机的输出电压不变,则升压变压器的输出电压不变,则降压变压器的输入电压变小,用户的电压U4减小,故C正确,B错误;用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差,故D错误。

8.AD　输电线上的热耗功率ΔP=I2R线,若热耗功率变为9ΔP,则9ΔP=I'2R线,联立得I'=3I,A正确;输送功率不变,即P=UI=U'I',得U'=U,所以D正确。

9.ABD　远距离输电的电路如图所示,在升压变压器原线圈中有P=U1I1,故得原线圈中电流为1 000 A,在远距离输电线路中由ΔP=R线得T1副线圈中电流为20 A,故选项A正确;在远距离输电线路中由P=U2I2和I线=I2得U2=2×105 V,由ΔU=I线R线,ΔU=U2-U3可得T2原线圈电压为1.8×105 V,由于灯泡能正常发光,故T2副线圈电压为220 V,故选项B正确;由变压器变压特点知变压比与匝数成正比,故可得T1变压比为1∶50,而T2的变压比为9 000∶11,故选项C错误;正常发光时每盏灯的功率为60 W,由90%P=NP灯,可得N=6×104,故选项D正确。

10.AD　由于输电线上有电阻,所以要考虑电压损失,则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,根据变压器的电压与匝数之比的关系,可知,故A项正确,B、C项错误;考虑到输电线上也有电功率的损失,可知D项正确。

11.C　当开关S闭合后,副线圈的总电阻变小,由于升压变压器的输入电压不变,则输出电压不变,即V2的示数不变,可知输电线中的电流变大,即A2的示数变大,则输电线上损失的电压变大,可知教室内的监控电压变小,即V3的示数变小,所以通过R1的电流变小,即A3的示数变小,副线圈中电流增大,根据知,原线圈中的电流I1变大,所以A1的示数变大,故A、B、D错误,C正确。

12.答案 (1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV

解析 (1)由于输送的电功率为P=500 kW,一昼夜输送电能E=Pt=12 000 kW·h,终点得到的电能E'=7 200 kW·h,因此效率η=60%

输电线上的电流I=

输电线损耗的功率P损=I2r

又P损= kW=200 kW,解得r=20 Ω。

(2)输电线上损耗的功率P损'=2r

又P损'=10 kW

计算可得输电电压应调节为U'=22.4 kV。