2020-2021学年高中物理选修3-2-课时提升卷(十一)--第五章--5.docx

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课时提升卷（十一）
电能的输送
（40分钟　50分）
一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分）
1.远距离输送确定功率的沟通电，若输送电压提高，则（　　）
A.输电线上的电压损失增大
B.输电线上的电能损失增大
C.输电线上的电压损失不变
D.输电线上的电能损失削减
2.（多选）在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么（　　）
A.输电线路上损失的电压与输送的电流成正比
B.输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大
C.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比
3.（多选）（2021·武汉高二检测）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200V，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（变压器均为抱负变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则（　　）

A.n2n1>n3n4
B.n2n1<n3n4
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
4.（2021·青岛高二检测）随着社会经济的进展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要。某发电厂接受升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的状况下，下列说法正确的是（　　）
A.输电线上损耗的功率为P02RU22
B.输电线上损耗的功率为P02RU12
C.若要削减输电线上损耗的功率可以接受更高的电压输电
D.接受更高的电压输电会降低输电的效率
5.寒冷的冬季，低温雨雪冰冻天气简洁让高压输电线因结冰而损毁，为清除高压输电线上的结冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，则除冰时（认为输电功率和输电线电阻不变）（　　）
A.输电电流为9I　　　　B.输电电流为13I
C.输电电压为13U D.输电电压为3U
6.（多选）（2021·郑州高二检测）如图所示，有一台沟通发电机E，通过抱负升压变压器T1和抱负降压变压器T2向远处为用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。设T1的输入电压U1确定，当用户消耗的电功率变大时，有（　　）

A.U2减小，U4变大 B.U2不变，U3变小
C.P1变小，P2变小 D.P2变大，P3变大
二、非选择题（本题共2小题，共20分。需写出规范的解题步骤）
7.（10分）某沟通发电机输出功率为5×105W，输出电压为U=1.0×103V，假如输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U用户=380V。
（1）画出输电线路的示意图。（标明各部分的符号）
（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是抱负变压器）
8.（10分）（力气挑战题）风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速进展，如图所示的风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：

（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比。
（2）画出此输电线路的示意图。
（3）用户得到的电功率是多少。

答案解析
1.【解析】选D。由P=UI知，输电线的电流为I=PU，当输电电压U提高时，电流减小，由ΔU=IR得，输电线上的电压损失削减，再由P线=I2R线，可知输电线上的电能损失削减，D选项正确。
2.【解析】选A、C。输电线路上损失的电压ΔU=IR，在R确定时，ΔU和I成正比。U越高，依据I=PU可知，I越小，那么ΔU越小。输电线路上损失的功率ΔP=I2R，当P确定时，I=PU。所以ΔP=（PU）2R，即ΔP和U的平方成反比，跟I的平方成正比，故A、C正确。
【变式备选】假设甲、乙两地原接受500kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为（　　）
A.P4　　　　B.P2　　　　C.2P　　　　D.4P
【解析】选A。由P=UI可知由500kV的超高压输电变为1000kV特高压输电时，由于输送功率不变，故输电线电流变为原来的12，再依据P损=I2R线可得输电线上损耗的电功率将变为P4，故A项正确。
3.【解析】选A、D。对于升压变压器，电压关系为U2200=n2n1，对于降压变压器，U2-ΔU220=n3n4，故n2n1>n3n4，A正确，B错误；由于输电线上有电压损失，故U3<U2，故C错误；由于输电线上有功率损失，故P3<P2，故D正确。
4.【解析】选C。设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率ΔP=P-P0，
ΔP=I2R=P2RU12，A、B两项错误；接受更高的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以削减输电线上损耗的功率，C项正确；接受更高的电压输电，输电线上损耗的功率削减，则发电厂输出的总功率削减，故可提高输电的效率，D项错误。
5.【解析】选C。输电线上的热损耗功率变为原来的9倍，由公式P=I2R得电流变为原来的3倍，即3I，A、B项错；输电线上输送的电流大小为I=PU，则输电电压为原来的13，即13U，所以C正确，D错误。
6.【解析】选B、D。由抱负变压器输出打算输入可得，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P1增大，输入电压U1为定值不变，升压变压器的匝数不变，故输出电压U2不变，由于P1增大，由P1=U1I1=P2=U2I2可知，I1增加，P2、I2增加，由闭合电路欧姆定律：U3=U2-I2R，故U3减小；降压变压器原、副线圈匝数不变，所以随U3减小，U4减小，由于用户功率增加，即P4增加，抱负变压器无功率损耗，可得：P3=P4，功率P3也增加。综上所述，A、C错误，B、D正确。
7.【解析】（1）画出电路如图所示：

（2）I1=PU=500A
P损=5%P=5%×5×105W=2.5×104W
P损=I 22R，I2=P损R=50A
I3=P用户U用户=P-P损U用户=4.75×105380A=1.25×103A
所以n1n2=I2I1=50500=110
n1'n2'=I3I2=1.25×10350=251。
答案：（1）见解析（2）1∶10　25∶1
【总结提升】远距离输电问题的解题技巧
在求解与远距离输电有关问题时，会涉及较多的物理量，常发生同类物理量之间相互混淆的现象。因此，弄清楚各物理量间的关系是解决此类问题的关键。
（1）画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。
（2）以变压器为界将输电线路分为三个独立的回路，每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点、电功和电功率的公式计算。联系各个回路的桥梁是原、副线圈的电压与匝数的关系，电流与匝数的关系以及输入功率与输出功率的关系。
8.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：
（1）依据损失功率可求出输电线上的电流及用户得到的功率。
（2）依据升压变压器的输出功率可求升压后的电压。
（3）依据损失电压可求降压变压器的输入电压。
【解析】（1）输电线损失的功率
P损=P×4%=100kW×4%=4kW。
输电线电流I2=P损R线=4×10310A=20A。
升压变压器输出电压U2=PI2=100×10320V=5×103V。
升压变压器原、副线圈匝数比：n1n2=U1U2=2505 000=120。
电压损失U损=I2R线=20×10V=200V。
降压变压器原线圈端电压U3=U2-U损=4 800V。
降压变压器原、副线圈匝数比n3n4=4 800220=。
（2）如图所示

（3）用户得到的功率P户=P-P损=96kW。
答案：（1）1∶20　240∶11 （2）见解析图 （3）96kW

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