2024-2025版高中物理第五章交變電流5電能的輸送課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選修3-2

PAGE8-電能的輸送(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.超導(dǎo)是當(dāng)今高科技探討的熱點(diǎn),利用超導(dǎo)材料可實(shí)現(xiàn)無損耗輸電。現(xiàn)有始終流電路,輸電線總電阻為0.4Ω,它供應(yīng)應(yīng)用電器的電功率為40kW,電壓為800V,若用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜代替原來的輸電線,保持供應(yīng)用電器的功率和電壓不變,那么節(jié)約的電功率為 ()A.1kW B.1.6×103kWC.1.6kW D.10kW【解析】選A。節(jié)約的電功率即為一般電路輸電時(shí)損耗的電功率,I==A=50A,P線=I2R=502×0.4W=1000W,故節(jié)約的電功率為1kW,A項(xiàng)正確。2.照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的。可是我們?cè)谕砩掀?、八點(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】選C。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,C正確。【加固訓(xùn)練】用電器與電源相距L,線路上電流強(qiáng)度為I,為使輸電線上的電壓損失不超過U,已知輸電線的電阻率為ρ,那么輸電線的橫截面積最小值應(yīng)是 ()A.B.C.D.【解析】選B。依據(jù)歐姆定律得R=,依據(jù)電阻定律R=ρ,又l=2L,解得S=。故B項(xiàng)正確,A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。3.500千伏超高壓輸電是我國(guó)目前正在實(shí)施的一項(xiàng)重大工程,若輸送功率為3200萬千瓦,原來采納200千伏輸電,由于輸電線有電阻而損失的電功率為P,則采納500千伏超高壓輸電后,在輸電線上損失的電功率為(設(shè)輸電線的電阻未變) ()A.0.4PB.0.16PC.2.5PD.6.25P【解析】選B。依據(jù)P損=()2r可知:當(dāng)輸電電壓由200kV上升到500kV時(shí),其線路損耗由P減小到0.16P,故B項(xiàng)正確,A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(多選)(2024·全國(guó)Ⅱ卷)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國(guó)已勝利駕馭并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采納550kV的超高壓向B處輸電,輸電線上損耗的電功率為ΔP,到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下,改用1100kV特高壓輸電,輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣′,到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU′。不考慮其他因素的影響,則 ()A.ΔP′=ΔP B.ΔP′=ΔPC.ΔU′=ΔU D.ΔU′=ΔU【解析】選A、D。由電功率公式得ΔP=I2R,輸電線上電壓下降ΔU=IR,輸電電流為I=,在輸送的電功率和輸電線電阻都不變時(shí),U變?yōu)樵瓉淼?倍,電流變?yōu)樵瓉淼?則ΔP′=ΔP,ΔU′=ΔU,選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤。5.(多選)如圖為模擬遠(yuǎn)距離輸電電路,兩志向變壓器的線圈匝數(shù)n1=n4<n2=n3,A1、A2、A3為相同的志向溝通電流表。當(dāng)a、b端接入低壓溝通電源時(shí),則 ()A.A1、A3的示數(shù)相等B.A1、A2、A3的示數(shù)相等C.A1的示數(shù)大于A2的示數(shù)D.A2的示數(shù)大于A3的示數(shù)【解析】選A、C。因?yàn)?,=,n1=n4<n2=n3,故I1>I2,I4>I3,即A1的示數(shù)大于A2的示數(shù);A2的示數(shù)小于A3的示數(shù);又I2=I3,所以:I1=I4,即A1、A3的示數(shù)相等,A、C兩項(xiàng)正確,B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。6.為消退高壓輸電線上的冰,假設(shè)利用電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常供電時(shí),高壓線上輸電電壓為U,電流為I,熱消耗功率為P損;除冰時(shí),輸電線上的熱功率須要變?yōu)?P損,則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變) ()A.輸電電流為3I B.輸電電流為9IC.輸電電壓為3U D.輸電電壓為9U【解析】選A。輸電線上損失的功率為P損=I2R線=R線,由該式可知要使P損增大為原來的9倍,輸電電流應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍或輸電電壓變?yōu)樵瓉淼?故選項(xiàng)A正確?！炯庸逃?xùn)練】新疆首條連接南北疆的電力高速通道伊犁—庫(kù)車750千伏輸電線路工程正式投入運(yùn)用,標(biāo)記著我國(guó)超高壓輸電技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。目前伊犁變電站的升壓變壓器原線圈的電壓為750V,副線圈的電壓為750千伏,升壓變壓器的輸出電功率為30萬千瓦,若伊犁—庫(kù)車750千伏輸電線的總電阻為20Ω,下列說法正確的是 ()A.伊犁—庫(kù)車750千伏輸電線的輸送電流是0.4AB.伊犁—庫(kù)車750千伏輸電線的輸送溝通電的表達(dá)式為u=750sin100πt(kV)C.伊犁變電站的升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1∶1000D.伊犁—庫(kù)車750千伏輸電線上的功率損耗為3.2×105W【解析】選C。由P=UI可知,輸送電流I==A=400A,故A錯(cuò)誤。750V為電壓的有效值,故表達(dá)式應(yīng)為U=750sin100πt(kV),故B錯(cuò)誤。依據(jù)電壓之比等于線圈匝數(shù)之比可得:n1∶n2=750∶750×103=1∶1000,故C正確。庫(kù)伊線輸電線上的功率損耗為:P損=I2R=4002×20W=3.2×106W,故D錯(cuò)誤;故選C。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)某小型試驗(yàn)水電站輸出功率是20kW,輸電線總電阻是6Ω。(保留四位有效數(shù)字)(1)若采納380V的電壓輸電,求輸電線損耗的功率。(2)若改用5000V高壓輸電,用戶利用n1∶n2=22∶1的變壓器降壓,求用戶得到的電壓?！窘馕觥?1)輸電線上的電流為I==A≈52.63A輸電線損耗的功率為P線=I2R=52.632×6W≈16620W=16.62kW。(2)改用高壓輸電后,輸電線上的電流變?yōu)镮′==A=4A用戶在變壓器降壓前獲得的電壓U1=U′-I′R=(5000-4×6)V=4976V依據(jù)=,用戶得到的電壓為U2=U1=×4976V≈226.2V。答案:(1)16.62kW(2)226.2V8.(12分)如圖所示,某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率為10kW,輸出電壓為400V,向距離較遠(yuǎn)的用戶供電,為了削減電能損耗,運(yùn)用2kV高壓輸電,最終用戶得到“220V9.5kW”的電能,求:(1)水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比;(2)輸電線路導(dǎo)線電阻R;(3)用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比?！窘馕觥?1)水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比===。(2)由P損=R,輸送電流取決于輸出電壓及輸送功率,有I2=,所以R===Ω=20Ω。(3)設(shè)用戶降壓變壓器原線圈上電壓為U3,U3=U2-I2R=(2000-5×20)V=1900V所以用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比===。答案:(1)(2)20Ω(3)(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示為模擬遠(yuǎn)距離輸電試驗(yàn)電路圖,兩志向變壓器的匝數(shù)n1=n4<n2=n3,四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R,A1、A2為相同的志向溝通電流表,L1、L2為相同的小燈泡,燈絲電阻RL>2R,忽視燈絲電阻隨溫度的變更。當(dāng)A、B端接入低壓溝通電源時(shí) ()A.A1、A2兩表的示數(shù)相同B.L1、L2兩燈泡的亮度相同C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率D.R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓【解析】選D。設(shè)A、B端所加電壓為U。由歐姆定律知,通過A2表的電流大小I2=。通過升壓變壓器升壓后輸出電壓U′=U,降壓變壓器獲得電壓為U′-I1·2R=U-I1·2R,燈泡L1兩端電壓為(U-I1·2R),則通過燈泡L1的電流為。故由變壓器電流變更規(guī)律得A1表的電流大小I1=。又因?yàn)閚1=n4<n2=n3,解上式得I1=。因?yàn)镽L>2R,所以I1<I2。A項(xiàng)錯(cuò)誤;通過燈泡L1的電流為I1=I1=>I2,故燈泡L1亮度更大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于I1<I2,依據(jù)歐姆定律以及電功率的有關(guān)學(xué)問可知,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。10.(6分)如圖所示,為了削減輸電線路中電力損失,發(fā)電廠發(fā)出的電通常是經(jīng)過變電所升壓后通過遠(yuǎn)距離輸送,再經(jīng)變電所將高壓變?yōu)榈蛪?。某變電所電壓u0=11000sin100πtV的溝通電降為220V供居民小區(qū)用電,則變電所變壓器 ()A.原、副線圈匝數(shù)比為50∶1B.副線圈中電流的頻率是100HzC.原線圈的導(dǎo)線比副線圈的要粗D.輸入原線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流的總和【解析】選A。降壓變壓器輸入電壓的最大值為11000V,則有效值為11000V,則:===50∶1,故A正確;溝通電的頻率f===50Hz,經(jīng)過變壓器后,溝通電的頻率不變,故B錯(cuò)誤;降壓變壓器中副線圈的電流大于原線圈的電流,則副線圈導(dǎo)線比原線圈導(dǎo)線粗,故C錯(cuò)誤;副線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流總和,與原副線圈的電流不相等,所以輸入原線圈的電流不等于居民小區(qū)各用電器電流的總和,故D錯(cuò)誤;故選A?！炯庸逃?xùn)練】(多選)我國(guó)遠(yuǎn)距離輸送溝通電用的電壓有110kV、220kV和330kV,輸電干線已經(jīng)采納500kV的超高壓,西北電網(wǎng)的電壓甚至達(dá)到750kV。對(duì)高壓輸電下列說法正確的是 ()A.采納高壓輸電是為了加快輸電的速度B.輸電電壓越高越好C.采納高壓輸電能夠降低輸電線路上的能量損耗D.實(shí)際輸送電能時(shí)要綜合考慮各種因素,依照不同狀況選擇合適的輸電電壓【解析】選C、D。遠(yuǎn)距離輸電時(shí),電壓過高將會(huì)帶來許多負(fù)面的影響,如對(duì)絕緣條件的要求增大,導(dǎo)線和大地組成電容也會(huì)引起能量損耗;輸送的功率肯定,依據(jù)P=UI,知輸電電壓越高,輸電電流越小,依據(jù)P損=I2R,知輸電線上損耗的能量就小,而不是為了加快輸電速度,故A、B錯(cuò)誤,C正確。實(shí)際輸電時(shí),要綜合考慮各種因素,如輸電功率的大小、距離遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等。故D正確。故選C、D。11.(6分)某科技小組在試驗(yàn)室中探討遠(yuǎn)距離輸電。由于輸電線太長(zhǎng),他將每50米導(dǎo)線卷成一卷,共卷成8卷來代替輸電線路。第一次干脆將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連,測(cè)得輸電線上的輸電電流和損失的功率分別為I1、P1;其次次采納如圖所示的電路輸電,其中志向變壓器T1與電源相連,其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2,志向變壓器T2與用電器相連,測(cè)得輸電線上的輸電電流和損失的功率分別為I2、P2。下列說法中正確的是 ()A.其次次試驗(yàn)時(shí)因?yàn)槎嘟恿藘蓚€(gè)變壓器,所以P2>P1B.通過該試驗(yàn)可以證明,提高輸電電流能削減遠(yuǎn)距離輸電的能量損失C.若輸送功率肯定,則I2∶I1=n1∶n2D.若輸送功率肯定,則P2∶P1=∶【解析】選C。第一次試驗(yàn)輸電線上的電流I1=,輸電線上損失的功率P1=R=R;其次次試驗(yàn),升壓變壓器副線圈上的電壓U2=U1,輸電線上的電流I2=,輸電線上損失的功率P2=R=R,所以I2∶I1=U1∶U2=n1∶n2,P2∶P1=∶=∶,由于n1<n2,P2<P1,故C正確,A、D錯(cuò)誤;由ΔP=I2r可知提高輸電電流會(huì)增加遠(yuǎn)距離輸電的能量損失,故B錯(cuò)誤。12.(22分)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),要考慮盡量削減輸電線上的功率損失。某小型發(fā)電站,輸送的電功率為P=500kW,發(fā)電站輸出電壓為U1=250V。為削減輸送功率的損失,變電站先用一升壓變壓器將電壓上升到U2=5kV再輸出,在這種狀況下,用戶端獲得的電功率為P1=340kW。所用變壓器均為