第4節(jié)　電能的遠(yuǎn)距離輸送

第4節(jié)電能的遠(yuǎn)距離輸送課后篇鞏固提升必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(2020河北正定中學(xué)月考)在遠(yuǎn)距離輸電過程中,為減少輸電線路上的電能損失,可采用的最佳方法是()A.使輸電線粗一些 B.減小輸電線長度C.減少通電時(shí)間 D.采用高壓輸電解析從造成電能損失的原因分析,要減少電能損失,需要減小電阻、減小輸電電流,減小電阻已達(dá)到目前技術(shù)的極限了,因此,應(yīng)當(dāng)采用高壓輸電,減小輸電電流。故選D。答案D2.(2020安徽蚌埠三中月考)照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的?？墒俏覀?cè)谕砩掀甙它c(diǎn)鐘用電高峰時(shí)開燈,電燈比深夜時(shí)要顯得暗些。這是因?yàn)橛秒姼叻鍟r(shí)()A.總電阻比深夜時(shí)大,供電線路上的電流小,每盞燈兩端的電壓較低B.總電阻比深夜時(shí)大,供電線路上的電流小,通過每盞燈的電流較小C.總電阻比深夜時(shí)小,供電線路上的電流大,輸電線上損失的電壓較大D.供電線路上電流恒定,但開的燈比深夜時(shí)多,通過每盞燈的電流小解析照明供電線路的用電器是并聯(lián)的,晚上七、八點(diǎn)鐘用電高峰時(shí),用電器多,總電阻變小,供電線路上的電流變大,輸電線上損失的電壓較大,用戶得到的電壓較小。故選C。答案C3.(多選)(2021吉林長春質(zhì)量監(jiān)測(cè))遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的總電阻為R,變壓器為理想變壓器,下列關(guān)系式中正確的是()A.U1U2C.I2=U2R D.U1I1>解析理想變壓器原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比,電流之比等于匝數(shù)的反比,故A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;輸電線上的電壓ΔU=I2R,所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤;理想變壓器輸入功率等于輸出功率,大于輸電線上的損耗功率,故D選項(xiàng)正確。答案AD4.(2020山東臨沂期末)下列說法正確的是()A.方向不變、大小隨時(shí)間變化的電流是交變電流B.交變電流的峰值一定是其有效值的2倍C.遠(yuǎn)距離輸電時(shí),可通過減小輸電線的電阻來降低輸電損耗D.理想變壓器原、副線圈中通過的交變電流的頻率之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比解析方向不變、大小隨時(shí)間變化的電流是直流電,故A錯(cuò)誤;只有正弦式交流電的峰值是其有效值的2倍,其他交變電流不一定是這個(gè)比值,故B錯(cuò)誤;遠(yuǎn)距離輸電,輸送電流大小一定時(shí),根據(jù)P損=I2R線可知通過減小輸電線的電阻可以降低輸電損耗,故C正確;理想變壓器工作原理是互感現(xiàn)象,可以改變電壓、電流,但是不能改變功率和頻率,所以原、副線圈中通過的交變電流的頻率相等,故D錯(cuò)誤。答案C5.(2020湖南長沙長郡中學(xué)第五次月考)如圖所示為額定電壓為250V的用戶供電的遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,已知輸入原線圈n1兩端的電壓U1=500V,發(fā)電機(jī)的輸出功率為P=500kW,輸電線的電阻R=12.5Ω,輸電線上損失的功率為輸送功率的1%。如果圖中的升壓變壓器以及降壓變壓器均為理想的變壓器。則下列結(jié)論正確的是()A.n3∶n4=79∶1B.n1∶n2=1∶50C.流過輸電線的電流強(qiáng)度大小為40AD.降壓變壓器原線圈兩端的電壓為24700V解析導(dǎo)線上的電流:I2=1%PR=1%×500×10312.5A=20A,升壓變壓器原線圈電流:I1=PU1=500×103500A=1000A,則:n1n2=I2I1=201000=1答案B6.(多選)如圖所示,理想變壓器原線圈的匝數(shù)n1=1100,副線圈的匝數(shù)n2=110,R0、R1、R2均為定值電阻,且阻值相同,電流表、電壓表均為理想交流電表,原線圈接u=220sin314tV的交流電壓,起初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。下列說法正確的是()A.交流電壓表的示數(shù)為22VB.當(dāng)開關(guān)S閉合后,交流電壓表的示數(shù)變小C.當(dāng)開關(guān)S閉合后,交流電流表的示數(shù)變大D.當(dāng)開關(guān)S閉合后,變壓器的輸出功率增大解析變壓器的輸入電壓的有效值為2202V,由原、副線圈匝數(shù)與電壓的關(guān)系知,副線圈兩端的電壓有效值為222V,根據(jù)串聯(lián)分壓原理,開關(guān)S閉合前,交流電壓表的示數(shù)為112V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)開關(guān)S閉合后,副線圈電路的總電阻R總變小,因?yàn)閁2不變,根據(jù)P2=U22R總可知變壓器的輸出功率增大,流過R0的電流增大,交流電壓表的示數(shù)變小,由I1=n2n1I答案BCD7.(2020江蘇揚(yáng)州期末)遠(yuǎn)距離輸電裝置如圖所示,升壓變壓器和降壓變壓器均是理想變壓器。當(dāng)S由2改接為1時(shí),則電壓表讀數(shù),電流表讀數(shù),輸電線損失的功率。

解析改接為1時(shí),升壓變壓器的原線圈匝數(shù)不變,副線圈匝數(shù)變大,所以輸電電壓變大,降壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓均變大,電壓表讀數(shù)變大;降壓變壓器的輸出電壓變大時(shí),流過燈泡的電流I燈也變大,輸電線上的電流I線隨著I燈的變大而變大,所以電流表讀數(shù)變大;I線變大,輸電線損失的功率P線=I線2答案變大變大變大8.輸送4.0×106W的電能,若發(fā)電機(jī)輸出電壓為2000V,選用變壓器升壓后應(yīng)用橫截面積為4.25cm2的銅導(dǎo)線,把電能送到400km遠(yuǎn)處,線路損耗的功率為5.0×105W。若已知銅的電阻率ρ=1.7×10-8Ω·m,求:(1)應(yīng)選用匝數(shù)比為多少的升壓變壓器?(2)在用戶方使用降壓變壓器,其原線圈兩端的電壓為多大?解析(1)由P=I2R得I=PR,式中P為線路損耗功率,R為線路總電阻,兩條導(dǎo)線總電阻R=ρL'S=ρ2LS,則R=1.7×10-8×4×105×24.25×10-4Ω=32Ω,所以I=PR=5.0×10532A(2)設(shè)U2'為降壓變壓器原線圈兩端的電壓,則U2'=U2-IR=2.8×104V。答案(1)1∶16(2)2.8×104V關(guān)鍵能力提升練9.(多選)(2020廣東惠州調(diào)研)如圖所示,甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖,乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像,則()A.發(fā)電機(jī)輸出交變電流的電壓有效值是500VB.降壓變壓器上交變電流的頻率是50HzC.輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D.當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí),輸電線上損失的功率減小解析由圖像可知交變電壓的最大值為Um=500V,因此其有效值為U=5002V,故A錯(cuò)誤;由圖乙可知,T=0.02s,故f=1T=10.02Hz=50Hz,故B正確;輸電線中的電流與需要傳輸?shù)墓β视嘘P(guān),傳輸?shù)墓β试酱?輸電線中的電流也越大,故C錯(cuò)誤;當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí),用戶的功率減小,降壓變壓器的輸出功率減小,則輸入的功率減小,答案BD10.(2020四川宜賓敘州二中檢測(cè))如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖。發(fā)電機(jī)輸出功率恒定,升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2。在輸電線路的起始端接入兩個(gè)互感器,原、副線圈的匝數(shù)比分別為10∶1和1∶10,電壓表的示數(shù)為220V,電流表的示數(shù)為10A,各互感器和電表均為理想的,則下列說法正確的是()A.升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為nB.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流,輸電電流為100AC.線路輸送電功率是220kWD.將P上移,用戶獲得的電壓將降低解析根據(jù)變壓器的原理可得升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為:n1n2=U1U2,故A錯(cuò)誤;采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流,從而減小輸電過程中的電能損失,根據(jù)電流互感器原理及匝數(shù)比為1∶10,由公式I送I副=n副n原=101,得輸電電流為IA2=10×10A=100A,故B錯(cuò)誤;由電壓表的示數(shù)為220V,根據(jù)變壓公式U送U副=n原'n副'=101,得輸電電壓為U2=10×220答案C11.(2020河北唐山期末)遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,輸電線上的電阻為R,變壓器為理想變壓器。發(fā)電機(jī)功率不變,為減小輸電線上的功率損耗,下列方法中可行的是()A.n1加倍,n2加倍 B.n1加倍,n2減半C.n1減半,n2加倍 D.n1減半,n2減半解析輸電線的功率損耗為ΔP=I22R=PU22R,由公式U1U2=n1n2可知,n1加倍,n2加倍,電壓U2不變,所以輸電線的功率損耗不變,故A錯(cuò)誤;由公式U1U2=n1n2可知,n1加倍,n2減半,電壓U2減小,輸電線的功率損耗增大,故B錯(cuò)誤;由公式U1U2=n1n2可知,n1減半,n2加倍,電壓U2增大答案C12.(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示,發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器和降壓變壓器向用戶供電。已知輸電線的總電阻為r,降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比n3∶n4=n∶1,降壓變壓器的副線圈兩端電壓如圖乙所示,降壓變壓器的副線圈與阻值R0=22Ω的電阻組成閉合電路。若將變壓器視為理想變壓器,則下列說法正確的是()A.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電流的頻率為0.5HzB.降壓變壓器的副線圈兩端的電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u=2202sin100πtVC.通過電阻R0的電流的最大值為202AD.輸電線損失的功率為100r解析變壓器不改變交變電流的頻率,由圖乙可知交變電流的頻率f=12×10-2Hz=50Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖乙知降壓變壓器的副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u=2202sin100πtV,選項(xiàng)B正確;通過電阻R0的電流的最大值Im=UmR0=220222A=102A,有效值I=Im2=10A,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;通過輸電線的電流為I3=n4答案BD13.在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個(gè)小型發(fā)電站,輸送的電功率P=500kW,當(dāng)使用U=5kV的電壓輸電時(shí),測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800kW·h。求:(1)輸電效率η和輸電線的總電阻r;(2)若想使輸電效率提高到98%,又不改變輸電線,那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電?解析(1)輸送功率P=500