2022年高中物理 第五章 交变电流 第5节 电能的输送课时作业 新人教版选修3-2

2022年高中物理 第五章 交变电流 第5节 电能的输送课时作业 新人教版选修3-2 基础夯实 一、选择题(13题为单选题，4题为多选题)1(2017湖北天门、仙桃潜江三市高二下学期期末)目前我国远距离输送交流电用的电压有110kV、220kV和330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。采用高压输电是为了(D)A加快输电的速度B降低输电的技术要求C方便调节交流电的频率D减小输电线上的能量损失解析：输电的过程中输送的功率一定时，根据P损R可知，损失功率与送电电压平方成反比，故采用高压输电的优点是可减少输电线上的电能损失。故选D。2(2018陕西省西安中学高二上学期期末)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校的输入电压为U2，下列计算线路损耗功率的表达式中错误的是(A)AU/RB(U1U2)2/RCI2R DI(U1U2)解析：输电损失的功率：PI2R，所以C对，还可以应用输电线的电压降来求：P，B对；还可以用损失的电压乘以输电电流：PUII(U1U2)，D对。3某发电站采用高压输电向外输送电能。若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电线的总电阻为R线。则下列说法不正确的是(A)A输电线上的电流IB输电线上的电流IC输电线电阻上的功率损失P线()2R线D输电线电阻上的电压损失U线R线解析：输电线上的电流为I线，A错，B对；根据P线I2R线，U线I线R线知C、D正确。4如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时(AD)A输电线上损失的功率增大B电压表V1的示数减小，电流表A1的示数增大C电压表V2的示数增大，电流表A2的示数减小D用户功率与发电厂输出功率的比值减小解析：当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2的示数变大，输电线上的电流变大，输电线上损失的功率变大，选项A正确；因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的副线圈两端的电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压器原线圈两端的电压减小，副线圈两端的电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值11，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U1不变，所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小，故D正确。二、非选择题5(2016江西省赣州市十三县(市)高二下学期期中)某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处供电。已知输电导线的电阻率为2.4108m，导线横截面积为1.5104m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：(1)升压变压器的输出电压；(2)输电线路上的电压损失。答案：(1)8104V(2)3200V解析：(1)输电线路的电阻为R2.410825.6()输电线上损失的功率为P4%P4%104kW400kW由PI2R得I125A有PUI得U8104V(2)输电线路上电压损失为UIR125A25.63200V。6(2017广西柳州市铁路一中高二上学期期末)某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：(1)村民和村办小企业需要220V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？答案：(1)137211(2)320V5760W解析：建立如图甲所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比。本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求U3。(1)由线路损耗的功率P线IR线可得I线A6A又因为P输出U2I线，所以U2V1500VU3U2I线R线(1500610)V1440V根据理想变压器规律，所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是13和7211。(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图所示)，由P输出UI线可得I线A18A所以线路损耗的功率P线I线2R线18210W3240W用户得到的电压U用户UI线R线320 V用户得到的功率P用户P输出P线(90003240)W5760W。 能力提升 一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1(2017江西省宁师中学、会昌中学高二5月联考)某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为3的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正确的是(A)A升压变压器的匝数比为110B输电线上的损失功率为3000WC输电线上的电流为100AD降压变压器的输入电压为4700V解析：输电线上损失功率为P损P0.6%501030.6%W300W，故B错误；输电线上的电流为I210A，升压变压器原线圈中的电流为：I1100A，根据电流与匝数成反比，得，故A正确C错误；升压变压器副线圈两端的电压为U25000V，输电线上损失的电压为：U损I2R10330V，降压变压器输入电压为U35000304970V，D错误。2(2017山西太原模拟)如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则(D)A用户用电器上交流电的频率是100HzB发电机输出交流电的电压有效值是500VC输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小解析：由ut图象知，发电机的频率f50Hz，选项A错误；其有效值为U250V，选项B错误；输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，其电流将减小，输电线损失功率也减小，选项D正确。3(2017广东梅州月考)某发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400m，输电线中的火线和零线均为某型号单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5104。安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时(C)型号最大输出功率60kW输出电压范围220300VA输电线路中的电流为20AB发电机实际输出电压是300VC在输电线路上损失的电功率为8kWD如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则输出电压最大值是300V解析：额定电压为220V的家用电器正常工作时，输电线路中的电流IA200A，故选项A错误。发电机的实际输出电压U0UIr220V20024002.5104V260V，故选项B错误。输电线上损失的功率P损I2r200224002.5104W8kW，故选项C正确。该柴油机输出电压的最大值Um260V368V，故选项D错误。4下图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1n42R，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(CD)AA1、A2两表的示数相同BL1、L2两灯泡的亮度相同CR1消耗的功率小于R3消耗的功率DR2两端的电压小于R4两端的电压解析：高压远距离输电的目的是使输送线路上损失的能量更少，因此必须使A1中的电流比A2中的电流小，即I1I2；R1和R3消耗的功率分别为P1IR1，P3IR3，R1R3R，所以P1P3；R2、R4两端电压分别是：U2I1R2I1R，U4I2R4I2R，所以U2U4，因此选项A、B错误，C、D正确。5(2017广东汕头模拟)如图所示为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1220sin100t(V)，则下列表述正确的是(AC)AU1U4BU1220VC若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的D用户得到的交变电流频率为25Hz解析：远距离输电采用高压输电，先升压，再降压，故A正确。U1应为有效值，故U1220V，B错误。输电线上损失的功率P损IR线()2R线，所以当U2提高为原来的10倍时，功率损失为原来的，故C正确。交变电流的频率f50Hz，且变压器不改变交变电流的频率，故D错误。二、非选择题6(2016湖北黄冈中学高二上学期期末)图甲为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比为n1n21100，降压变压器原副线圈匝数比为n3n4101，远距离输电线的总电阻r100。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为P1750kW。求：(1)输电线路损耗功率P；(2)用户端电压U4。答案：(1)P90kW(2)U4220V解析：(1)由图乙得U1250V又因为P1U1I1对升压变压器有：由焦耳定律得：PIr由得：P90kW(2)对升压变压器有：又因为：UI2r故：U3U2U对降压变压器有：由得：U4220V。