2017-2018學(xué)年高中物理第2章交變電流第7節(jié)電能的輸送練習(xí)教科版選修3-2

1、1 輸電線上的功率損失P=_， 降低輸電損耗的兩個(gè)途徑為:圖 1A. 增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失B. 高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發(fā)熱損耗C. 在輸送電壓一定時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損失越小D. 高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好課前預(yù)習(xí)練”節(jié)電能的輸送遠(yuǎn)弟離高用輸2課堂探究練Fo 2C.輸電線上損失的功率F=(1)RD.輸電線上損失的功率 F=UR知識點(diǎn)二遠(yuǎn)距離輸電線路各物理量的關(guān)系3.臺發(fā)電機(jī)最大輸出功率為 4000kW 電壓為 4000V,經(jīng)變壓器Ti升壓后向遠(yuǎn)方輸電.輸電線路總電阻R= 1kQ .到目的地經(jīng)變壓器Ta降壓

2、，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220V ,60W).若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%變壓器Ti和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則()A.Ti原、副線圈電流分別為103A 和 20AB.T2原、副線圈電壓分別為1.8X10 V 和 220VC. 和T2的變壓比分別為 1 : 50 和 40 : 1D. 有 6X104盞燈泡(220V,60W)正常發(fā)光4.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖 2 所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為 200V,輸電線總 電阻為r,升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為m、n2,降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為“3、皿(變 壓器均為理想變壓器).要使額定電壓為 220

3、V 的用電器正常工作，則( )“2“3B. 一“1“4C. 升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D. 升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率【方法技巧練】遠(yuǎn)距離輸電的解題技巧5.發(fā)電機(jī)的端電壓 220V,輸出電功率 44kW 輸電導(dǎo)線的電阻為 0.2Q，如果用初、次 級匝數(shù)之比為 1 : 10 的升壓變壓器升壓， 經(jīng)輸電線后，再用初、次級匝數(shù)比為 10 : 1 的降壓 變壓器降壓供給用戶.【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一線路損耗問題1.發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為為I，學(xué)校輸入電壓為U,下列計(jì)算輸電線損耗的式子中，正確的是(2某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能若輸送

4、的總功率為 導(dǎo)線的總電阻為R則下列說法正確的是()輸電線上的電流1=UR,通過導(dǎo)線的電流)A.B.Po,輸電電壓為U輸電“2“3A. 一升氏變樂器降壓變壓器圖 23(1) 畫出全過程的線路示意圖.(2) 求用戶得到的電壓和功率.若不經(jīng)過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率.46.在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P,輸電電壓為U所用導(dǎo)線電阻率為p，橫截面積為S,總長度為L,輸電線損失的電功率為P,用戶得到的電功率為P用，則下列關(guān)系式正確的是（）1遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電我國正在研究用比電.采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是（）A. 可節(jié)省輸電線的材料B. 可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率C. 可減小輸電線

5、上的能量損失D. 可加快輸電的速度2.在遠(yuǎn)距離輸電中，當(dāng)輸電線的電阻和輸送的電功率不變時(shí)，那么（）A. 輸電線路上損失的電壓與輸送電流成正比B. 輸電的電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大C. 輸電線路上損失的功率跟輸送電壓的平方成反比D. 輸電線路上損失的功率跟輸電線上電流成正比3.某用電器離供電電源的距離為L,線路上的電流為I,若要求線路上的電壓降不超過U,已知輸電線的電阻率為p，該輸電線的橫截面積最小值是（）4.在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，若輸送的功率不變，使輸出電壓升高為原來的A.C.P=P用=pLiisP-D.hp L=TSPpLP用=R-話）課后鞏330kV 高得多的電壓進(jìn)行輸n倍，則輸電線路5

6、上因電阻而產(chǎn)生的電能損失將變?yōu)樵瓉淼模ǎ? 1A.n2倍 B.n倍 C.rD.-n n5.在如圖 3 所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器， 發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變. 隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的6A. 升壓變壓器的輸出電壓增大B. 降壓變壓器的輸出電壓增大C. 輸電線上損耗的功率增大D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大6.某農(nóng)村水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨附近的降壓變壓器.降低電壓后，再用線路接到各用戶，設(shè)兩變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，白熾燈不

7、夠亮，但用電總功率增加，這時(shí)（）A. 升壓變壓器的副線圈的電壓變大B. 高壓輸電線路的電壓損失變大C. 降壓變壓器的副線圈上的電壓變大D.降壓變壓器的副線圈上的電壓變小7 某發(fā)電站用 11kV 交變電壓輸電，輸送功率一定，輸電線的電阻為 將電壓升高到 220kV 送電，下面哪個(gè)選項(xiàng)正確（）A.因1=U所以輸電線上的電流增為原來的20 倍P1B.因i= ，所以輸電線上的電流減為原來的20C.因P=音， 所以輸電線上損失的功率增為原來的400 倍D. 若要使輸電線上損失的功率不變，可將輸電線的直徑減為原來的9.水電站給遠(yuǎn)處山村送電的輸出功率100kW 用2000V 的電壓輸電，線路上損失的功率是

8、2.5X104W 如果用 20000V 的高壓輸電，線路上損失的功率為 _W.10.對某一輸電線路，線路架設(shè)情況已確定，現(xiàn)要求輸送一定的電功率P,若輸電線上損失的功率占輸送功率P的百分比用n表示，輸電線路總電阻用r表示，輸電電壓用U表示，貝U n、P、U r間滿足什么關(guān)系？從中你能得出什么結(jié)論？R現(xiàn)若用變壓器題號答案升壓變壓需降壓變壓器圖 31208.有一座小型水電站，輸出的電功率是25kW 輸出電壓為 400V.若輸電導(dǎo)線的總電阻為 1Q,求輸電線上損失的電功率和用戶得到的功率分別是 _, _.711.某發(fā)電站的輸出功率為 104kW 輸出電壓為 4kV,通過理想變壓器升壓后向80km 遠(yuǎn)、

9、._8一4 2處用戶供電.已知輸電導(dǎo)線的電阻率為p= 2.4X10Q m 導(dǎo)線橫截面積為 1.5 X 10 m,輸電線路損失的功率為輸出功率的4%求：(1) 升壓變壓器的輸出電壓；(2) 輸電線路上的電壓損失.12.有一臺內(nèi)阻為 1Q的發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電，如圖4 所示，升壓變壓器的匝數(shù)比為 1 : 4，降壓變壓器的匝數(shù)比為 4 ： 1,輸電線的總電阻R= 4Q，全校共 22 個(gè)班, 每班有“ 220V,40 W”的電燈 6 盞，若要保證電燈全部正常發(fā)光，求：圖 4(1)發(fā)電機(jī)輸出功率；發(fā)電機(jī)電動勢;輸電效率；(4)若使用燈數(shù)減半且正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率是否減半.第 7 節(jié)電能的輸送

10、答案課前預(yù)習(xí)練1.I2r減小輸電導(dǎo)線的電阻減小輸電導(dǎo)線中的電流2. 升壓升高降壓降到3高壓輸電 整流 高壓直流電 逆變器4. AD2PR5.C 由P= UI,P損=I2R可得P損=-QT，所以輸電線上損失的功率與輸送電壓的平方 成反比，C 項(xiàng)正確.6.ABD 導(dǎo)線的橫截面積越大，導(dǎo)線的電阻越小，電能損失就越小，A 對；在輸送功率一定的前提下，提高輸送電壓U,由1=Q知能減小電流I，從而減小發(fā)熱損耗，B 對； 若輸送電壓一定，由I=U知 輸送的電功率P越大，I越大，發(fā)熱損耗就越多， C 錯；高壓 輸電時(shí)要綜合考慮材料成本、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等各種因素，不是電壓越高越好，D 對.課堂探究練U線1. BC

11、D 輸電線的損耗P損=I R線=R=IU線其中5線=UU，故 B、C、D 正確.LfeLfe8點(diǎn)評 計(jì)算功率損失常用公式P損=I線R線和P=R，特別在利用P損=R時(shí)要注意U線是R線上的電壓.2.BC 輸電線上的電流I線=70=U線故 A 錯誤，B 正確；輸電線上的功率損失P=I線RU RPo2U線=(Q) R=R，故 C 正確，D 錯誤.9點(diǎn)評 由功率損失P=(r輸)2R線知：當(dāng)輸送功率P輸一定時(shí)減少輸電線上功率損失的方法U俞為提高輸電電壓或減小輸電導(dǎo)線的電阻.3. ABD 輸電線上消耗的功率P線=I2F= 400kW 貝U12=Pi3“打“、一 “U I2111= rr= 10代故 A 正確

12、；Ti的變壓比 ,又P=Uil1=U212,UU I150上損失電壓U線=I2R= 2X104V,則T2原線圈的輸入電壓U3=U2卩線=1.8X105V，又燈泡正d 1.8X1059000常發(fā)光，T2的副線圈的電壓為 220V, B 正確；T2的變壓比乜= 220 =T，C 錯誤；根 據(jù)U312= 60n,解得n= 6X104, D 正確.點(diǎn)評 遠(yuǎn)距離輸電線路圖如下第一個(gè)回路發(fā)電機(jī)是電源，升壓變壓器的原線圈是用電器，若輸電線電阻忽略則有 =U;第二個(gè)回路升壓變壓器副線圈是電源，降壓變壓器的原線圈為用電器，則有 +第三個(gè)回路降壓變壓器副線圈為電源，用戶為用電器，若輸電線電阻忽略則有U4=U用.5

13、.(1)見解析 (2)219.6V4(3)180V3.6X10 W解析(1)示意圖如下圖所示(2)升壓變壓器次級的輸出電壓n210U= U=X220V=2200V得 2X105V,輸電線50電壓關(guān)系：UmU3n3口發(fā)=U, 訂=_,Ub=U3+U損, 訂=,U=U用；2電流關(guān)系:3功率關(guān)系:“11=n212,12=I線=13,n313=ml4；2戸發(fā)=R=P2,P2=P3+P損,R=R=P用,P損=I R線,4. AD 由于輸電線上的功率損耗，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功U2n2U3n3率.P出P損=P入，故 D 正確訂=一，訂=一，因?yàn)閁= 200VU3=U2U線，故U mu

14、 n4n2ns丄十心，選項(xiàng) A 正確.n1n4點(diǎn)評 在理解電壓關(guān)系時(shí)，可把輸電線路理解為三個(gè)閉合回路.如圖U發(fā)U2=U線4.392X104Wp|= 20A, 又Pi=Ul1，貝U升樂變環(huán)需降圧變壓辭各物理量有下列關(guān)系用右用ii戶I電機(jī)10n11據(jù)升壓變壓器輸出電功率等于輸入電功率知，升壓變壓器次級輸出電流11輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為UR=l2R=20X0.2V=4VFR=12R=202X0.2W80W加到降壓變壓器初級上的輸入電流和電壓為13=12= 20 AU UR= 2 200 V 4 V = 2 196 V 降壓變壓器次級的輸出電壓和電流為n41U=U3= X2 196 V=

15、219.6 Vn310n3|4= |3=10X20 A=200 An4用戶得到的功率為F4=|4U4=200X219.6W= 4.392X10W（3）若不采用高壓輸電，用 220V 低壓直接供電時(shí)，電路如下圖所示,發(fā)電UR=IR=200X0.2 V=40 V所以用戶得到的電壓為U=UUR=220V40V=180V用戶得到的功率為P4=IU4= 200X180W= 3.6X104W方法總結(jié)（1）求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是熟悉輸電線路圖，并畫出示意圖，把需要的物 理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上.（2）分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量的關(guān)系，特別注意以升壓變 壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器

16、的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系.LP6.BD 輸電線電阻R=p輸電電流I=SU故輸電線上損失的電功率為P=I2R= jpS=用戶得到的電功率為P用=P- P=P12占.故 B、D 正確.方法總結(jié) 在遠(yuǎn)距離輸電問題中， 也要時(shí)刻注意能量守恒這一線索，即發(fā)電機(jī)的總功率應(yīng)等于線路上損失的熱功率和用戶得到的功率之和（在不考慮變壓器自身的能量損失的條件下）.課后鞏固練1. AC 遠(yuǎn)距離輸電，往往輸送電功率一定，根據(jù)P=UI,輸送電壓U越高，則輸送電流1=P越小，據(jù)P線=l2r可知，當(dāng)要求在輸電線能量損耗一定的情況下，輸電線電阻可略大，導(dǎo)線可做得細(xì)一些或選擇電阻率大的材料

17、（非銅材）；若輸電線確定，即r確定，則可減小線路上的能量損耗，故 A、C 項(xiàng)正確；而交流電的頻率是一定的，不隨輸送電壓的改變而 改變，輸電的速度就是電磁波的傳播速度，也一定，故B、D 項(xiàng)不正確.44X1022003-A= 20A則輸電電流丨=up=44X102203-A= 200A,輸電線路上的電壓損失1R12孚刖2.AC UIR線，所以R線一定時(shí)，U損與I成正比，A 正確.UIR線R線,U俞所以P輸、R線一定時(shí)，U損與U輸成反比，B 錯誤.P損=|2R線=Tp2R線，所以P輸、R線一定時(shí)，P損與U輸?shù)钠椒匠煞幢?，C 正確.P損=|2R線，所以P損與I2成正比，D 錯誤.I I2L2LI3.B

18、 由歐姆定律有 R=-;由電阻定律有 R= p ，由以上兩式解得：S=P4.C 根據(jù)輸電線上的功率損失的表達(dá)式：P損=I2R=（U）2R,電壓升高為原來的n倍,則功率損失為原來的孑5.CD 對升壓（或降壓）變壓器而言，由變壓器電壓比U：U=ni: rb 知，輸入電壓不變，線圈匝數(shù)不變，輸出電壓不變，故A 選項(xiàng)不正確；由P=UI知，U不變，P增大，故I增大，使得輸電線上的電壓損耗U損=I2R線增大，功率損耗P損=I2R線增大，所以降壓變壓器上的輸入電壓減小，輸出電壓減小，所以B 不正確，C 正確；因?yàn)檩旊娋€上損耗的功率占佇叮2RP員I2F線VU rj Pir2R線總功率的比例為可=百=-|!臣P

19、i,所以隨發(fā)電廠輸出功率變大，該值變大，D 正確.6.BD 變壓器的輸入功率、輸入電流的大小是由負(fù)載消耗的功率大小決定的，用電高峰期，白熾燈不夠亮，消耗功率增大，輸電線中的電流增大，線上電壓增加，B 正確.發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定，升壓變壓器的副線圈的電壓不變，降壓變壓器的輸出電壓由升壓變壓器副線圈的電壓與線上損耗電壓之差決定，D 正確.7.BD 選項(xiàng) A 中，I是輸電線中的電流，R是輸電線的電阻，但是U不是輸電線上損 失的電壓，而是總的輸送電壓（是輸電線和負(fù)載上電壓之和），所以不能用丨=U計(jì)算輸電線 中的電流，在運(yùn)用歐姆定律時(shí)，I、R、U應(yīng)該對應(yīng)于同一部分導(dǎo)體.P因?yàn)檩斔偷墓β室欢?，由I=U可知，

20、當(dāng)輸送的電壓增為原來的 20 倍時(shí)，電流減為原來1的 20,選項(xiàng) B 正確.選項(xiàng) C 中，R是輸電線的電阻，而U是總的輸送電壓，R與U又不對應(yīng)，所以P=U是錯R是正確的.8.3.9kW 21.1kW解析 由P= IU，可求出輸電線中的電流為I線=P=25000A= 62.5A，輸電線上損失的U4002 2功率為P損=I線R線=62.5X1W= 3906.25M3.9kW,用戶得到的功率為P用=25kW- 3.9kW=誤的.輸電線上損失的功率一般用P損=I2R計(jì)算，從選項(xiàng) B 中已經(jīng)知道電流減為了原來的丄20若P損不變，則輸電線的電阻可增為原來的 件下，那么導(dǎo)線的橫截面積可減小為原來的400 倍

21、，根據(jù) R=p，在電阻率、長度不變的條14oo，即導(dǎo)線的直徑減為原來的1所以選項(xiàng)201321.1kW，即輸電線上損失的功率約為3.9kW，用戶得到的電功率約為21.1kW.9.2502P解析線路上損失的功率P損=I2R線，又i=U14輸電線路損失功率為輸出功率的4%則4%P=I2r,代入數(shù)據(jù)得：I= 125A 由理想變壓器P入=P出及P=UI得：P107輸出電壓U=廠=石狂 V= 8X104VI125(2)輸電線路上電壓損失3U=Ir=125X25.6V=3.2X10 V12.(1)5424W(2)250V(3)97%(4)大于一半解析由于發(fā)電機(jī)至升壓變壓器、降壓變壓器至學(xué)校距離較短，不必考慮

22、這兩部分輸電導(dǎo)線上的功率損耗，發(fā)電機(jī)的電動勢E, 部分降在電源內(nèi)阻上，另一部分為發(fā)電機(jī)的路端電壓 U,升壓變壓器副線圈電壓U 的一部分降在輸電線上，其余的就是降壓變壓器原線圈電壓U，而U4應(yīng)為燈的額定電壓U額.(1)對降壓變壓器：P3=P4=L414=門戸燈=22X6X40W= 5280W4而 U3= U = 880V1nP丁5280所以I3= TT=880 A=6A對升壓變壓器：UI1=U2I2=I線R+UBI3=I3R+F3= 62X4WF 5280W= 5424W 所以，發(fā)電機(jī)的輸出功率P出=5424W(2)因?yàn)閁2= U3+I線R=U3+I BR=880V+ 6X4V= 904V1 1所以U=-U2=-X904 V = 226 V44又UI1=Ubl2Ubl2所以I1= 4l2= 4l3= 24 A故E=U+11r=226 V+24X1 V=250 VRn =巨X100%=電燈減少一半時(shí)nP丁2640d=_880A=3A所以P出=門P燈+I