高中物理人教版 (新课标)选修35 电能的输送当堂检测题

第五章　第5节

一、选择题

1．(多选)远距离输送交流电都采用高压输电，采用高压输电的优点是(　　)

A．可节省输电线的材料

B．可根据需要调节交流电的频率

C．可减少输电线上的能量损失

D．可加快输电的速度

答案　AC

解析　设输电功率为P，输电电压为U，输电线的电阻为R，则输电线上损失的功率为P损＝()2R，若P、R一定，则P损∝，采用高压输电可以减少输电线上的电功率损失；若P损、P一定，则R∝U2，又R＝ρ，ρ、L一定时输电导线的横截面积S∝，采用高压输电可使输电导线的横截面积大大减小，从而节省输电线的材料。故选项A、C正确。

2．(多选)在远距离输电时，若输电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线上损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则下列关系式中正确的是(　　)

A．P′＝　　　 B．P′＝

C．P用＝P－ D．P用＝P(1－)

答案　BD

解析　输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝

输电线上损失的功率P′＝I2R＝()2ρ＝

用户得到的电功率P用＝P－P′＝P(1－)

所以选项B、D正确。

3．(多选)某发电厂原来用11 kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV输电，输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是(　　)

A．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流降为原来的

B．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍

C．根据公式P损＝I2R＝R，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的

D．根据公式P＝，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍

答案　AC

解析　输电线上电流为I＝，也可以用I＝来表示，其中ΔU为输电线上电阻R两端的电压，而不是输送电压，故A正确，B错误；输电线上的功率损失为P损＝I2R＝R，C正确；如果用P损＝，则U应为R上的分压ΔU，故D错误。

4．某用电器距离供电电源为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值是(　　)

A. B．

C. D．

答案　B

解析　输电线电流I＝，R＝，所以最小横截面积S＝＝。

5．如图所示为远距离输电线路的示意图：

若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是(　　)

A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关

B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定

C．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大

D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

答案　C

解析　变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项A、B错误。用户的总电阻减小，根据P＝，消耗的功率增大，输电线电流增大，由P损＝IR线可知线路损失功率增大，C项正确，升压变压器的输出电压等于输电线电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压，D项错误。

6．某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器。经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时(　　)

①升压变压器的副线圈的电压变大　②高压输电线路的电压损失变大　③降压变压器的副线圈上的电压变大

④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大

A．①②     B．②③

C．③④     D．②④

答案　D

解析　用电高峰期，用户端总电阻由于并联白炽灯增多而减小，从而电流增大，又由U损＝Ir可知，输电导线上的电压损失变大，升压变压器副线圈的电压不变，降压变压器原、副线圈上的电压变小，而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大。故正确答案为D。

7．(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

答案　AD

解析　由于输电线有电阻，所以有电压损失，则升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，选项C错误。根据变压器的电压与匝数的关系，可知要使用电器正常工作，必须有＞，故选项A正确，B错误。由于输电线上有电功率损失，可知选项D正确。

8．“西电东送”工程中为了减少输电损耗，必须提高输电电压。从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW，输电电压为1000 kV，输电线电阻为100 Ω。若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为(　　)

A．105 kW B．104 kW

C．106 kW D．103 kW

答案　A

解析　输电电流I＝，输电线路损失的电功率P损＝I2R＝()2R＝1×105 kW；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P损，A正确。

9．[2014·浙江高考]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Ir

D．输电线路上损失的电功率为I1U

答案　A

解析　理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，则有I1U1＝U2I2，U2＝，选项A正确；输电线上的电压降为ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，选项B错误；理想变压器的输入功率为P＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率为ΔP＝Ir，选项D错误。

10．(多选)[2015·广东茂名一模]远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器，当K由2改接为1时，下列说法正确的是(　　)

A．电压表读数变大

B．电流表读数变大

C．电流表读数变小

D．输电线损失的功率减小

答案　AB

解析　由U2＝U1知，当K由2改接为1时，升压变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数变大，输送电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表示数变大，选项A正确；降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电流I灯也变大，输电线上的电流I线也随着I灯的变大而变大，所以电流表读数变大，选项B正确而C错误；I线变大时，输电线损失的功率P线＝IR变大，选项D错误。

二、非选择题

11．如图所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1。初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，用这台变压器供给100盏标有“220 V,60 W”的电灯用电。求：

(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；

(2)接通时次级线圈的端电压；

(3)每盏灯的实际功率。

答案　(1)220 V　0　(2)214.68 V　(3)57.1 W

解析　(1)将变压器视为理想变压器。设空载时次级线圈的输出电压为U2，由＝，得到U2＝U1＝220 V，因为空载，次级线圈的负载电阻R2→∞，次级线圈中的电流为零，所以I2＝0，P＝I2U2＝0。

(2)接通电路后，100盏灯并联的总电阻为

R外＝＝≈8.07 Ω，

次级线圈中的电流I2＝＝ A，

电灯两端电压：U′2＝I2R外≈214.68 V。

(3)每盏灯的实际功率

P＝U2′＝ W＝57.1 W。

12．某小型水电站输出功率为20 kW，输电线路总电阻是6 Ω。

(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率；

(2)若改用5000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压。

答案　(1)16.6 kW　(2)226.2 V

解析　(1)P电＝U1I1，P损＝IR线，

损耗的功率为P损＝R线＝×6 W＝16.6 kW。

(2)P电＝U2I2，损失的电压ΔU＝I2R线＝24 V，U3＝U2－ΔU＝4976 V，U3∶U4＝n1∶n2，用户得到的电压U4＝226.2 V。

13．某学校有一台应急备用发电机，内阻为r＝1 Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V,40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，求：

(1)输电线上损耗的电功率多大？

(2)发电机的输出功率多大？

(3)发电机的电动势多大？

答案　(1)144 W　(2)5424 W　(3)250 V

解析　(1)根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的传输过程，如图所示。

所有灯都正常工作的总功率为P2′＝22×6×40 W＝5280 W

灯泡都正常工作时的总电流为I2′＝＝ A＝24 A

两个变压器之间输电线上的电流为IR＝I2＝＝6 A

故输电线上损耗的电功率PR＝IR＝144 W

(2)升压变压器的输出功率为P1′＝PR＋P2′＝5424 W

而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率，P出＝P1＝P1′＝5424 W

(3)降压变压器上的输入电压U2＝4U2′＝880 V

输电线上的电压损失为UR＝IRR＝24 V

因此升压变压器的输出电压为U1′＝UR＋U2＝904 V

升压变压器的输入电压为U1＝＝226 V

升压变压器的输入电流为I1＝4IR＝24 A

发电机的电动势

E＝U1＋I1r＝226 V＋24×1 V＝250 V