高中人教物理選擇性必修二3.4 電能的輸送（同步練習(xí)）（解析版）-同步備課

1、3.4 電能的輸送一、選擇題1.（單選）遠(yuǎn)距離輸電都采用高壓輸電,其優(yōu)點(diǎn)是()A.可增大輸電電流B.可加快輸電速度C.可增大輸電功率D.可減少輸電線上的能量損失【答案】D【解析】由P=UI知,P一定,提高輸電電壓U,則輸電電流I減小;根據(jù)P損=I2R可知,輸電線上功率損失減小,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。2(單選)在遠(yuǎn)距離輸電過程中,若輸送的電功率一定,輸電線的電阻不變,則輸電線上的功率損失()A.與輸電線上的電壓損失的平方成正比B.與輸送電壓的平方成正比C.與輸送電壓成反比D.與輸電電流成正比【答案】A【解析】輸送的電功率一定,由P=UI知I=PU,可得P損=U損2R=I2R=P2U2R,知

2、輸電線上損失的電功率與輸電線上的電壓損失的平方成正比,與輸送電壓的平方成反比,與輸電電流的平方成正比,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,A正確。3（單選）發(fā)電廠的輸出電壓為U1,發(fā)電廠與用戶間輸電導(dǎo)線的總電阻為R,通過導(dǎo)線的電流為I,用戶得到的電壓為U2,則下列輸電導(dǎo)線上損耗功率的表達(dá)式中錯(cuò)誤的是()A.(U1-U2)IB.I2RC.U12RD.(U1-U2)2R【答案】C【解析】發(fā)電廠的輸出電壓為U1,用戶得到的電壓為U2,則輸電線上的電壓損失U=U1-U2;由于輸電線中的電流為I,則輸電線上損失的功率P損=UI=I(U1-U2)或P損=U2R=(U1-U2)2R或P損=I2R,選項(xiàng)A、B、D正確,C錯(cuò)誤

3、。4.（多選）如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖。發(fā)電廠輸出的電壓恒定,升壓、降壓變壓器均為理想變壓器。由于用戶負(fù)載的變化會(huì)造成其得到的電壓發(fā)生變化,供電部門要實(shí)時(shí)監(jiān)控,監(jiān)控電表為理想電表。若某次監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)V2表的示數(shù)減小,則下列判斷正確的是( )【答案】A【解析】根據(jù)題意知,發(fā)電廠的輸出電壓恒定,設(shè)為U,升壓變壓器的變壓比不變,所以升壓變壓器的輸出電壓U1不變,電壓表V1的示數(shù)不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;某次監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)V2表的示數(shù)減小,即降壓變壓器的輸出電壓U2減小,由于降壓變壓器的變壓比不變,可知降壓變壓器的輸入電壓U20減小,又有U1=U20+IA1R,可知電流表A1的示數(shù)增大,選項(xiàng)A正確;電流表A1的示數(shù)

4、增大,根據(jù)IA1IA2=n4n3可知,電流表A2的示數(shù)增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;輸電線上損失的功率為P損=IA12R,可知輸電線上損失的功率增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。方法技巧解答遠(yuǎn)距離輸電的動(dòng)態(tài)問題時(shí),一定要先確定屬于電源輸出電壓不變的類型還是輸送功率不變的類型。對(duì)于電源輸出電壓不變的類型,解決的思路是:從升壓變壓器處判斷輸電線上電流的變化,進(jìn)而判斷輸電線上電壓的變化,從而得到降壓變壓器上的輸入電壓變化。5.(單選)某水電站,用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500 km外的用戶,其輸出電功率是3106 kW?，F(xiàn)用500 kV的電壓輸電,則下列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為2105 AB.輸電線上

5、由電阻造成的電壓損失為15 kVC.若改用5 kV的電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9108 kWD.輸電線上損失的功率為P=U2r,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻【答案】B【解析】用500 kV的電壓輸電時(shí),由P=IU得輸電線上輸送的電流I1=PU1=3106103500103 A=6103 A,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由U=Ir得輸電線路上的電壓損失為U=I1r=61032.5 V=15 kV,選項(xiàng)B正確。若改用5 kV 的電壓輸電,輸電線上損失的功率為P=I22r=P2U22r=3106103510322.5 W=9108 kW,但損失的功率不可能大于輸出電功率,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。利用P=U2r計(jì)算輸電線

6、上損失的功率時(shí),U為輸電線上的電壓降,而不是輸電電壓,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6(單選)如圖為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖,已知升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,兩端電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,升壓變壓器與降壓變壓器之間輸電線上的總電阻為R,降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n3、n4,兩端電壓分別為U3、U4,電流分別為I3、I4。變壓器均為理想變壓器,若保持發(fā)電廠的輸出功率和輸出電壓不變,則下列說法正確的是()A.遠(yuǎn)距離輸電線上的電流I2=U2RB.遠(yuǎn)距離輸電線上損失的功率P=U22RC.若用戶端負(fù)載增加,那么用戶端電壓U4變大D.無論用戶端的負(fù)載如何增加,始終有I1U1=I2U2【答案

7、】D【解析】R是輸電線的電阻,U2是輸電線的輸送電壓,輸電線上的電流為I2=UR,且U=U2-U3,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;輸電線上損失的功率為P=I22R=U2R,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;發(fā)電廠的輸出功率P和輸出電壓U1不變,且U1U2=n1n2,則U2不變,輸電電流I2=PU2不變,則輸電線上損耗的電壓U不變,所以U3=U2-U不發(fā)生變化,因?yàn)閁3U4=n3n4,故U4不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;變壓器均為理想變壓器,根據(jù)能量守恒可得無論用戶端的負(fù)載如何變化,始終有P1=P2,即I1U1=I2U2,選項(xiàng)D正確。7.(多選)如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機(jī)的輸出功率為20 kW。在輸電線路上接

8、入一個(gè)電流互感器,其原、副線圈的匝數(shù)比為110,電流表的示數(shù)為1 A,輸電線的總電阻為10 ,則下列說法正確的是( )A.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流B.升壓變壓器的輸出電壓U2=2 000 VC.用戶獲得的功率為19 kWD.將P下移,用戶獲得的電壓將增大【答案】BC【解析】發(fā)電機(jī)的輸出功率恒定,根據(jù)P=UI可知,采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電流互感器副線圈上的電流為1 A,根據(jù)理想變壓器的原、副線圈中的電流比與匝數(shù)比成反比,可得I1=n2n1I2=1011 A=10 A,所以升壓變壓器的輸出電壓U2=PI1=2010310 V=2 000 V,選項(xiàng)B正確;輸電線上

9、損失的功率為P損=I線2r=I12r=10210 W=1 000 W,用戶獲得的功率為P用戶=P-P損=(20103-1000) W=19 000 W=19 kW,選項(xiàng)C正確;將P下移,降壓變壓器的原線圈匝數(shù)增大,故n3n4增大,由U3U4=n3n4可知用戶獲得的電壓減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。方法技巧輸送功率不變時(shí),輸送電壓越高,輸送電流越小,線路損耗越小。8(單選)如圖為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,若電廠的輸出電壓u1=2202 sin 100t(V),則下列表述不正確的是A.U1U4B.U1=220 VC.若U2提高為原來的10倍,輸電線上損失的功率為原來的1100D.用戶得到的交變電流頻率為25 Hz【

10、答案】D【解析】電廠發(fā)出的電,經(jīng)過升壓變壓器升壓,后經(jīng)過降壓變壓器降壓后輸送給用戶,所以U1U4,選項(xiàng)A說法正確;根據(jù)正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系,可知U1=22022 V=220 V,選項(xiàng)B說法正確;若U2提高為原來的10倍,則輸電電流為原來的110,根據(jù)P損=I2R可知,輸電線上損失的功率為原來的1100,選項(xiàng)C說法正確;輸電過程中交變電流的頻率不變,所以用戶得到的交變電流的頻率仍為50 Hz,選項(xiàng)D說法錯(cuò)誤。9(單選)對(duì)供電站向遠(yuǎn)方送電,輸送的電功率恒定,若將輸電電壓提高到原來的4倍,以下判斷中正確的是()A.輸電電流為原來的4倍B.輸電導(dǎo)線上損失的電壓為原來的4倍C.輸電導(dǎo)線上

11、損失的電功率為原來的14D.輸電導(dǎo)線上損失的電功率為原來的116【答案】D【解析】因?yàn)檩斔碗姽β什蛔?輸電電壓提高到原來的4倍,由I=PU可知輸電電流變?yōu)樵瓉淼?4,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)U=IR可知,輸電導(dǎo)線上損失的電壓變?yōu)樵瓉淼?4,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)P=I2R可得,輸電導(dǎo)線上損失的電功率變?yōu)樵瓉淼?16,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。10.（單選）遠(yuǎn)距離輸電原理圖如圖所示,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,R是輸電線的電阻,交流電源的輸出電壓恒定。當(dāng)S由2改接為1時(shí),下列說法正確的是()A.電壓表讀數(shù)增大B.電流表讀數(shù)減小C.燈泡的實(shí)際功率減小D.輸電線上損失的功率減小【答案】D【解析】:廠發(fā)出的電,

12、經(jīng)過升壓變壓器升壓,后經(jīng)過降壓變壓器降壓后輸送給用戶,所以U1U4,選項(xiàng)A說法正確;根據(jù)正弦式交變電流的有效值與最大值的關(guān)系,可知U1=22022 V=220 V,選項(xiàng)B說法正確;若U2提高為原來的10倍,則輸電電流為原來的110,根據(jù)P損=I2R可知,輸電線上損失的功率為原來的1100,選項(xiàng)C說法正確;輸電過程中交變電流的頻率不變,所以用戶得到的交變電流的頻率仍為50 Hz,選項(xiàng)D說法錯(cuò)誤。11.如圖為遠(yuǎn)距離輸電的電路原理圖,則下列判斷正確的是( )A.U1U2B.U2=U3C.I4I2【答案】D【解析】遠(yuǎn)距離輸電一般采用高壓輸電,先利用升壓變壓器提高電壓,此時(shí)n2n1,根據(jù)理想變壓器的變壓

13、比公式U1U2=n1n2可知,U1I2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;由于輸電線上有電壓損失U,所以U2=U+U3,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;到達(dá)用戶時(shí)采用降壓變壓器降低電壓,此時(shí)n4I2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。易混易錯(cuò)高壓輸電過程涉及的幾個(gè)電壓(1)輸送電壓:輸電線始端電壓,如圖中的U2。(2)用戶電壓:最終用戶得到的電壓,如圖中的U4。(3)損失電壓:輸電線始端電壓與末端電壓的差值,U=U2-U3=I2R。二、非選擇題12某小型水電站輸出功率為20 kW，輸電線路總電阻是6 .(1)若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率(2)若改用5 000 V高壓輸電，用戶端利用n1n2221的變壓器降壓，求用戶得到的電壓【答案

14、】(1)16.6 kW(2)226.2 V【解析】(1)P電U1I1，P損I12R，損耗的功率為P損eq f(Poal(2,電),Uoal(2,1)Req f(4108,3802)6 W16.6 kW.(2)P電U2I2，損失的電壓UI2R24 V，U3U2U4 976 V，U3U4n1n2，用戶得到的電壓U4226.2 V.13. 發(fā)電機(jī)輸出功率為100 kW，輸出電壓是250 V，用戶需要的電壓是220 V，輸電線電阻為10 ，若輸電線路因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，輸電線路的示意圖如圖所示，試求:（1）輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比；（2）用戶得到的電功率是多少?

15、【答案】：【解析】輸電線路的示意圖如圖所示，輸電線損耗功率P線=1004% kW=4 kW，又P線=I22R線 輸電線電流I2=I3=20 A原線圈中輸入電流I1=A=400 A 所以這樣U2=U1=25020 V=5000 VU3=U2-U線=5000-2010 V=4800 V所以（2）用戶得到的電功率P 出 =10096%kW=96kW14.有一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)通過升壓和降壓變壓器(均為理想變壓器)給用戶供電,已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是10 kW,端電壓為400 V,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2=15,兩變壓器之間輸電導(dǎo)線的總電阻R=4 ,降壓變壓器的輸出電壓U4=220 V。求:(1)升壓變壓器的輸出電壓;(2)輸電線上的功率損失;(3)降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比n3n4?！敬鸢浮?1)2 00