2018-2019学年高中物理 第五章 交变电流 5-5 电能的输送练习 新人教版选修3-2.doc

5-5 电能的输送时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题6分，共54分)1远距离输送一定功率的交流电，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减少答案D解析由PUI知，输电线的电流为I，功率一定，当输电电压U提高时，电流I减小，由UIR得，输电线上的电压损失减少，再由P线I2R线，可知输电线上的电能损失减少，D选项正确。2下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是()A因为热功率P，所以应降低输送的电压，增大输电导线的电阻，才能减小输电导线上的热损耗B因为热功率PIU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗C因为热功率PI2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗D以上说法均不正确答案C解析不能盲目看公式，要注意其物理意义的表达，在求热损耗时：P损IR线或用P损U线I线，也可用P损，但U必须为输电线两端的电压(即损失电压)。故选C。3输电线的电阻共计为r，输送的电功率为P，用电压U送电，则用户能得到的电功率为()AP BP rCP D. r答案B解析输电电流I，输电线上损耗功率为PI2r2r，用户得到功率为P用PPPI2rP2r，故B正确，A、C、D错误。4.(多选)在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而造成严重损毁，如图所示。为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P；若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需要输电线上热耗功率为9P，则除冰时()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答案AD解析高压线上的热耗功率PI2R线若热耗功率变为9P，则9PI2R线由得I3I，A正确。又输送功率不变，PUIUI，得UU，所以D正确。5(多选)如图所示，某变电站用10 kV的高压向10 km外的小区供电，输送的电功率为200 kW。现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是()选项型号千米电阻(/km)ADYD30/C1BDYD50/C0.6CDYD100/C0.3DDYD150/C0.2答案CD解析由PUI解得输电电流I20 A，输电线路上损耗的功率不超过P线200 kW2%4 kW，由P线I2R，解得R10 ，由于输电线长度需要20 km，所以可以选择千米电阻0.5 /km以下的型号DYD100/C或型号DYD150/C，符合要求的是选项C、D。6随着社会发展，人类对能源的需求日益增加，节能变得愈加重要。甲、乙两地采用电压U进行远距离输电，输电线上损耗的电功率为输入总功率的k(0k1)倍。在保持输入总功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用5U的电压输电，若不考虑其他因素的影响，输电线上损耗的电功率将变为输入总功率的多少倍()A. B. C5k D25k答案A解析设输送的电功率为P。当输送电压为U时，在线路上损失的功率为：PI2R，由I，得：P。同理，当输送电压为5U时，在线路上损失的功率为：P，据题有：PkP，联立计算得出：PP，即输电线上损耗的电功率将变为输入总功率的倍，所以A正确。7(多选)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案CD解析由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A错误；在电能输出过程中有：I，U线IR线，U3U2U线，因P变大，I变大，故U线变大，U2不变，所以降压变压器输入电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；由P线2R线，因P变大，所以P线变大，C正确；根据，因P变大，所以比值变大，D正确。8在确定的两地间用铝导线输送一定功率的交变电流，现将输电电压提高1倍，并保持输电线上损失的功率不变，则用铝量可比增压前减少了()A25% B50% C60% D75%答案D解析设输送交变电流的功率为P，输电电压为U，提高电压后为U，所用铝导线长度为l，总电阻为R，增压后电阻为R，则由I，P损I2R可得P损，同理P损，而P损P损，U2U，联立各式得R4R。由电阻定律R，R得SS，所以V，m。所以用铝量仅为原来的，即25%，因此用铝量减少了75%。9(多选)一台发电机最大输出功率为4000 kW，电压为4000 V，经变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻R线1 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 V60 W)。若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，则()AT1原、副线圈电流分别为103 A和20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105 V和220 VCT1和T2的变压比分别为150和401D有6104盏灯泡(220 V60 W)正常发光答案ABD解析根据题意画出输电线路示意图如图所示。对升压变压器有P1U1I1，可知I1103 A，由输电线上消耗的功率PIR线400010% kW400 kW可知，输电线上电流为I220 A，A项正确；T1的变压比为n1n2I2I1150；根据PU2I2得U22105 V，输电线上电压U线I2R线20000 V，则变压器T2的输入电压为U3U2U线1.8105 V，又灯泡正常发光，可知T2的输出电压U4为220 V，B项正确；T2的变压比为n3n4U3U41.8105220，C项错误；降压变压器的输入功率等于输出功率U3I360 Wn，解得n6104，D项正确。二、非选择题(共3小题，46分)10(14分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原副线圈的匝数比为125，求：(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。答案(1)6250 V16 A(2)15.625 6000 V解析(1)对升压变压器，据公式，则升压变压器的输出电压U2U1250 V6250 V，输电导线中的电流I2 A16 A。(2)P损IR线0.04P1，所以R线 15.625 ，因为UU2U3I2R线，所以U3U2I2R线6250 V1615.625 V6000 V。11(16分)如图所示，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈的匝数与次级线圈的匝数之比是31。初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 ，用这台变压器供给100盏标有“220 V60 W”的电灯用电。求：(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率；(2)接通时次级线圈的端电压；(3)每盏灯的实际功率。答案(1)220 V0(2)214.68 V(3)57.1 W解析(1)将变压器视为理想变压器。设空载时次级线圈的输出电压为U2，由，得到U2U1220 V，因为空载，次级线圈的负载电阻R2，次级线圈中的电流为零，所以I20，PI2U20。(2)接通电路后，100盏灯并联的总电阻为R外8.07 ，次级线圈中的电流I2 A，端电压：U2I2R外214.68 V。(3)每盏灯的实际功率PU2 W57.1 W。12(16分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等，如图所示。(1)利用总电阻R10 的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率P0300 kW，输电电压U10 kV，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。设空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm。在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。答案(1)(2)r2v3增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风解析(1)导线上损失的功率为PI2R2R210 W9 kW，损失的功率与输送功率的比值。(2)风垂直吹向风轮机时，提供的风能功率最大。单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为vS，Sr2，风能的最大功率可表示为Pm(vS)v2vr2v2r2v3。提高Pm可以采取的合理措施：如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等。