2022-2022学年高中物理第五章交变电流5电能的输送课后检测含解析新人教版选修3-2.doc

电能的输送记一记电能的输送知识体系3个输电要求可靠、保质、经济2个降低损耗的途径减小输电线电阻、减小输电电流1个电路图输电系统图辨一辨1.仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少()2在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小()3一般情况下高压输电的导线是铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使用银材料，输电线损失的功率大()4从发电机发出的电输送到用户均需要采用高压输电()5使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压()6远距离输电时，假设升压变压器匝数比为1n，降压变压器匝数比为n1，那么升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等()想一想1.输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？提示：由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一局部电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因功率损失表达式：PI2rr，所以降低功率损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r；减小输电电流I，即提高输送电压U.2远距离输电时，是不是输送电压越高越好？提示：不是电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多3为什么要电网供电？提示：电网供电可降低一次能源的运输本钱，合理地调度电力，减小断电的风险，调节不同地区的供需平衡，保障供电的质量思考感悟：练一练1.中央电视台?焦点访谈?屡次报道某些遥远落后农村电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，可采取的措施有()A提高输送功率B减小输电导线的长度C提高输电的电压D减小输电导线的横截面积解析：为减少远距离输电的损耗，可以提高输电的电压，故C项正确；提高输送功率不能减少远距离输电的损耗，减小输电导线的长度的方法不可取，减小输电导线的横截面积反而会增大损耗，故A、B、D三项错误答案：C2远距离输电中，当输送的电功率为P，输电电压为U时，输电线上损失的电功率为P，假设输送的电功率增加为4P，而输电线中损失的电功率减为，(输电线电阻不变)那么输电电压应增为()A32 U B16 UC8 U D4 U解析：根据题意知：P2r，P2r得U8U，C项正确答案：C3中国已投产运行的1 000 kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响那么()A输电电流变为原来的2倍B输电线上降落的电压将变为原来的2倍C输电线上降落的电压将变为原来的D输电线上损耗的电功率将变为原来的解析：根据输送电功率P输U输I输及P输不变，可知，输电电流I输，当U输变为原来的2倍时，I输变为原来的，A项错误；输电线上降落的电压U降I输R线I输，所以，当输电电流变为原来的时，输电线上降落的电压也变为原来的，B项错误，C项正确；输电线上损耗的电功率P损IR线I，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的，D项错误答案：C4某用电器离供电电源的距离为l，线路上的电流为I.假设要求线路上的电压降不超过U.输电导线的电阻率为，那么该输电导线的横截面积的最小值是()A. BI2C. D.解析：因为导线的总长度为2l，所以电压降UIRI，解得S，故C项正确答案：C要点一 降低输电损耗的两种途径1.在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最正确方法是()A使输电线粗一些 B减小输电线长度C减少通电时间 D采用高压输电解析：从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已到达目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流应选D. 答案：D2远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U0时，输电线上的电流为I0，损失的电功率为P0.那么当输电电压提高为2U0时()A由I得，输电线上的电流变为2I0B由I得，输电线上的电流变为C由P得，输电线上损失的电功率为4P0D由PIU得，输电线上损失的电功率为2P0解析：设输电线的电阻为R，当输电线上的电流为I0时，损失的电功率为P0IR.当输电电压提高为2U0时，由I可知输电线上的电流变为，输电线上损失的电功率为P损2R，故B项正确答案：B3关于电能输送的以下分析，正确的选项是()A由公式P知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B由公式P知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C由公式PI2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D由公式PUI知，输电导线上的功率损失与电流成正比解析：输电线上损失的功率P损I2R线，U损指输电线上的分压，而不是输电电压，C项正确答案：C4(多项选择)某水电站用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 kW. 现用500 kV电压输电，那么以下说法正确的选项是()A输电线上输送的电流大小为6.0103 AB输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC假设改用5 kV电压输电，那么输电线上损失的功率为9108 kWD输电线上损失的功率为P，U为输电电压，r为输电线的电阻解析：输电线上输送的电流为：I A6 000 A，A项正确；输电线上由电阻造成的电压损失为U损Ir6 0002.5 V1.5104 V，B项正确；输电线上损失的功率不可能大于输送的总功率3106 kW，C项错误；输电线上损失的功率为P中，U应当为输电线上损失的电压，D错误答案：AB要点二 远距离高压输电电路中的各种关系5.如下图是远距离输电的示意图，以下说法正确的选项是()Aa是升压变压器，b是降压变压器Ba是降压变压器，b是升压变压器Ca的输出电压等于b的输入电压Da的输出电压等于输电线上损耗的电压解析：远距离输电先升压，后降压，A项正确，B项错误；由于输电线上有电压损耗，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损耗的电压之和，C、D两项错误答案：A6(多项选择)某小型水电站的电能输送示意图如下图，发电机的输出电压为200 V，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(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，那么()A.B.，B、C两项错误，A项正确答案：AD7(多项选择)远距离输电装置如下图，电厂输送功率一定，升压变压器和降压变压器均是理想变压器当开关S由2改接为1时，以下说法正确的选项是()A电压表读数变小 B电流表读数变大C电流表读数变小 D输电线损失的功率减小解析：S接到1后，升压变压器副线圈匝数增多，所以输电电压U2升高(U1U2n1n2，n2增多)，因为输出功率不变，所以输电线电流减小，电流表的示数减小，输电线上的电压减小，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，那么A、B两项错误，C项正确；电流表示数减小，输电线损失功率减小，故D正确答案：CD8如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源，假设输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，那么输电线上损失的电功率为()A. B.C422r D422r解析：升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为U1；由变压关系可得，那么U2；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2，那么输电线上损失的电功率为PI(2r)，故C项正确答案：C根底达标1.(多项选择)农村电网改造升级的目的是减小线损率线损率是指损耗电量占输入电量的百分比，农村电网的线损率达20%30%，有的地方甚至到达50%.假设要求线损率降到10%以下，那么现实中可以采取的措施是()A提高输送功率B提高输电的电压C全部采用超导材料做输电线D适当增大输电线的横截面积解析：提高输送功率，根据I，输送电流较大，根据P损I2R，可知损失的功率较大，故A项错误；提高输电电压，根据I，输送电流较小，根据P损I2R，可知损失的功率较小，故B项正确；应用超导材料做输电线，根据P损I2R，损失的功率为零，但本钱太高，不经济，故C项错误；适当增大输电导线的横截面积，减小了电阻，根据P损I2R，可知损失的功率变小，故D正确答案：BD2照明供电线路的路端电压根本上是保持不变的可是我们在晚上七、八点钟用电顶峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些这是因为用电顶峰时()A总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低B总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小C总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大D供电线路上电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小解析：照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电顶峰时，用电器多，总电阻变小，供电线路上的电流变大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，C项正确答案：C3(多项选择)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线总电阻为R线，通过输电线的电流为I，学校输入电压为U2，以下计算输电线功率损耗的式子中，正确的选项是()A. B.CI2R线 DI(U1U2)解析：输电线功率损耗P损I2R线IU线，其中U线U1U2，故B、C、D三项正确答案：BCD4500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程假设输送功率为3 200万千瓦，原来采用200千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为P，那么采用500千伏超高压输电后，在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)()A0.4P B0.16PC2.5P D6.25P解析：根据P损2r可知：当输电电压由200 kV升高到500 kV时，其线路损耗由P减小到0.16P，故B项正确，A、C、D三项错误答案：B5现有一实用型高温超导电缆，利用超导电缆可实现无损耗输电现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 ，它提供应用电器的电功率为40 kW，电压为800 V假设用临界温度以下的超导体电缆替代原来的输电线，保持供应用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为()A1 kW B10 kWC1.6 kW D1.6103 kW解析：输电导线上的输电电流I50 A，那么输电线上损失的电功率PI2R5020.4 W1 000 W，那么假设用超导材料可节约的电能为1 kW，故A项正确答案：A6在远距离输电时，在输送的电功率和输电线电阻都保持不变的条件下，输电的电压为U1时，输电线上损失的功率为P1；输电的电压为U2时，输电线上损失的功率为P2 .那么U1 U2为()A. B.C. D.解析：输送的功率一定，由PUI知，I，那么P损I2RR，知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比，那么，故A项正确，B、C、D三项错误答案：A7(多项选择)如图为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数n1n4n2n3，A1、A2、A3为相同的理想交流电流表当a、b端接入低压交流电源时，那么()AA1、A3的示数相等BA1、A2、A3的示数相等CA1的示数大于A2的示数DA2的示数大于A3的示数解析：因为， ，n1n4I2，I4I3，即A1的示数大于A2的示数；A2的示数小于A3的示数；又I2I3，所以：I1I4，即A1、A3的示数相等，A、C两项正确，B、D两项错误答案：AC8如下图为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2，那么()A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD输电线路上损失的电功率为I1U解析：理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，那么有I1U1U2I2，U2，A项正确；输电线上的电压降为UI1r，或者UUU1，B项错误；理想变压器的输入功率为PI1U1，C项错误；输电线路上损失的电功率为PIr，D项错误答案：A9(多项选择)如下图为某小型电站高压输电示意图发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2.以下说法正确的选项是()A采用高压输电可以增大输电线中的电流B升压变压器原、副线圈匝数比C输电线损耗的功率为D将P上移，用户获得的电压将升高解析：发电机输出功率恒定，根据PUI可知，采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A项错误；升压变压器原、副线圈匝数比等于输入电压和输出电压比，故B项正确；U2等于线路电阻上的电压与降压变压器输入电压之和，故C项错误；假设P上移，升压变压器的原线圈匝数减小，由以上分析可知，用户获得的电压将增大，故D项正确答案：BD10(多项选择)一台发电机最大输出功率为4 000 kW、输出电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电输电线路总电阻R1 k.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V,60 W)假设在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，那么()AT1原、副线圈电流分别为1103A和20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105V和220 VCT1和T2的变压比分别为150和401D有6104盏灯泡(220 V,60 W)正常发光解析：远距离输电的电路如下图，在升压变压器原线圈中由PU1I1，得原线圈中电流为1103 A，在远距离输电线路中由PIR线得T1副线圈中电流为20 A，故A项正确；在远距离输电线路中由PU2I2和I线I2得U22105 V，由UI线R线，UU2U3可得T2原线圈电压为1.8105 V，由于灯泡能正常发光，故T2副线圈电压为220 V，故B项正确；由变压器变压特点知变压比与匝数成正比，故可得T1变压比为150，而T2的变压比为9 00011，故C项错误；正常发光时每盏灯的功率为60 W，由90%PNP额，可得N6104盏，故D项正确答案：ABD11(多项选择)为消除高压输电线上的冰，假设利用电流的热效应除冰假设在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热消耗功率为P损；除冰时，输电线上的热功率需要变为9P损，那么除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()A输电电流为3I B输电电流为9IC输电电压为3U D输电电压为U解析：输电线上损失的功率为P损I2R线2R线，由该式可知要使P损增大为原来的9倍，输电电流应变为原来的3倍或输电电压变为原来的，应选项A、D两项正确答案：AD能力达标12.如下图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1n4n2n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL2R，忽略灯丝电阻随温度的变化当A、B端接入低压交流电源时()AA1、A2两表的示数相同BL1、L2两灯泡的亮度相同CR1消耗的功率大于R3消耗的功率DR2两端的电压小于R4两端的电压解析：设A、B端所加电压为U.由欧姆定律知，通过A2表的电流大小I2.通过升压变压器升压后输出电压UU，降压变压器获得电压为UI12RUI12R，灯泡L1两端电压为，那么通过灯泡L1的电流为. 故由变压器电流变化规律得A1表的电流大小I1.又因为n1n42R，所以I1I2，故灯泡L1亮度更大，B项错误；由于I1I2，根据欧姆定律以及电功率的有关知识可知，C项错误，D项正确答案：D13输送4.0106 W的电能，假设发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0105 W假设铜的电阻率1.7108 m，求：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大解析：(1)由PI2R得I，式中P为线路损耗功率，R为线路总电阻，两条导线总电阻R，那么R1.7108 32 所以I125 A因为P输入P输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为U23.2104 V故.(2)设U2为降压变压器原线圈两端的电压，那么U2U2IR2.8104 V.答案：(1)116(2)2.8104 V14发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 ，求：(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少？(2)如果发电站先用变压比为1:10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10:1的降压变压器将电压降低后供应用户，那么用户得到的电压和电功率各是多少？解析：(1)输电线上的电流IR A200 A损失的电压URIRR20.2200 V80 V损失的功率PRURIR80200 W16 kW故用户得到的电压U用户UUR140 V用户得到的功率为P用户PPR28 kW.(2)升压变压器的匝数比n1n2110输入电压U1220 V因此，升压变压器的输出电压U2U12 200 V输电线上的电流IR A20 A损失的电压URIRR20.220 V8 V损失的功率PRURIR820 W160 W因此，降压变压器的输入电压U3U2UR2 192 V降压变压器的匝数比n3:n410:1所以用户得到的电压U4U3219.2 V用户得到的功率P用户PPR43.84 kW.答案：(1)140 V28 kW(2)219.2 V43.84 kW