2019-2020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 0

2019-2020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 0

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，若升压变压器匝数比为1n，降压变压器匝数比为n1，则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，有一部分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：ΔP＝I2r＝r，所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r；②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成本，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：　‎ ‎　‎ - 10 -‎ ‎　‎ ‎　练一练 ‎1.中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边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：C ‎2．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ΔP，若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(　　)‎ A．32 U B．16 U C．8 U D．4 U 解析：根据题意知：ΔP＝2·r，ΔP＝2·r得U′＝8U，C项正确．‎ 答案：C ‎3．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．则(　　)‎ 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：C ‎4．某用电器离供电电源的距离为l，线路上的电流为I.若要求线路上的电压降不超过U.已知输电导线的电阻率为ρ，那么该输电导线的横截面积的最小值是(　　)‎ A. B．I2ρ C. D. 解析：因为导线的总长度为‎2l，所以电压降U＝IR＝Iρ，解得S＝，故C项正确．‎ - 10 -‎ 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，可采用的最佳方法是(　　)‎ 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，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流．故选D. ‎ 答案：D ‎2．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.则当输电电压提高为2U0时(　　)‎ A．由I＝得，输电线上的电流变为2I0‎ B．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4P0‎ D．由P＝IU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P0＝IR.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：B ‎3．关于电能输送的以下分析，正确的是(　　)‎ 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P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大 D．由公式P＝UI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：C ‎4．(多选)某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给‎500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW. 现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是(　　)‎ A．输电线上输送的电流大小为6.0×‎‎103 A B．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV C．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW D．输电线上损失的功率为ΔP＝，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＝＝ A＝6 ‎000 A，A项正确；输电线上由电阻造成的电压损失为U损＝Ir＝6 000×2.5 V＝1.5×104 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3×106 kW，C项错误；输电线上损失的功率为ΔP＝中，U应当为输电线上损失的电压，D错误．‎ - 10 -‎ 答案：AB 要点二 远距离高压输电电路中的各种关系 ‎5.如图所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是(　　)‎ A．a是升压变压器，b是降压变压器 B．a是降压变压器，b是升压变压器 C．a的输出电压等于b的输入电压 D．a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：A ‎6．(多选)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，则(　　)‎ A.> B.< 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 解析：由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率．P出－P损＝P入，故D正确；＝，＝，因为U1＝200 V＜U4＝220 V，U2＞U3＝U2－U线，故>，B、C两项错误，A项正确．‎ 答案：AD ‎7．(多选)远距离输电装置如图所示，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，下列说法正确的是(　　)‎ 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(U1U2＝n1n2，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，则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：CD ‎8．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u＝Umsin ωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　)‎ - 10 -‎ A. B. C．422r D．422r 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＝，则U2＝；因为输送电功率为P，输电线中的电流为I2＝＝，则输电线上损失的电功率为ΔP＝I(2r)＝，故C项正确．‎ 答案：C 基础达标 ‎1.(多选)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%，有的地方甚至达到50%.若要求线损率降到10%以下，则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，但成本太高，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：BD ‎2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时(　　)‎ 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、八点钟用电高峰时，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：C ‎3．(多选)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，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是(　　)‎ A. B. C．I2R线 D．I(U1－U2)‎ - 10 -‎ 解析：输电线功率损耗P损＝I2R线＝＝IU线，其中U线＝U1－U2，故B、C、D三项正确．‎ 答案：BCD ‎4．500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程．若输送功率为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，则采用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)(　　)‎ A．0.4P B．0.16P C．2.5P D．6.25P 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：B ‎5．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 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V．若用临界温度以下的超导体电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为(　　)‎ A．1 kW B．10 kW C．1.6 kW D．1.6×103 kW 解析：输电导线上的输电电流I＝＝＝‎50 A，则输电线上损失的电功率P′＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，则若用超导材料可节约的电能为1 kW，故A项正确．‎ 答案：A ‎6．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 .则U1 U2为(　　)‎ A. B. C. D. 解析：输送的功率一定，由P＝UI知，I＝，则P损＝I2R＝R，知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比，则＝，故A项正确，B、C、D三项错误．‎ 答案：A ‎7．(多选)如图为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数n1＝n4I2，I4>I3，即A1的示数大于A2的示数；A2的示数小于A3的示数；又I2＝I3，所以：I1＝I4，即A1、A3的示数相等，A、C两项正确，B、D两项错误．‎ 答案：AC - 10 -‎ ‎8．如图所示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，则(　　)‎ A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U C．理想变压器的输入功率为Ir D．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，则有I1U1＝U2I2，U2＝，A项正确；输电线上的电压降为ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，B项错误；理想变压器的输入功率为P＝I1U1，C项错误；输电线路上损失的电功率为ΔP＝Ir，D项错误．‎ 答案：A ‎9．(多选)如图所示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.下列说法正确的是(　　)‎ 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P＝UI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；若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：BD ‎10．(多选)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R＝1 kΩ.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)．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(　　)‎ A．T1原、副线圈电流分别为1×‎103A和‎20 A B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220 V C．T1和T2的变压比分别为150和401‎ D．有6×104盏灯泡(220 V,60 W)正常发光 解析：远距离输电的电路如图所示，在升压变压器原线圈中由P＝U1I1，得原线圈中电流为1×‎103 A，在远距离输电线路中由ΔP＝IR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P＝U2I2和I线＝I2得U2＝2×105 V，由ΔU＝I线R线，ΔU＝U2－U3可得T2原线圈电压为1.8×105 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150，而T2的变压比为9 00011，故C项错误；正常发光时每盏灯的功率为60 W，由90%P＝NP额，可得N＝6×104‎ - 10 -‎ 盏，故D项正确．‎ 答案：ABD ‎11．(多选)为消除高压输电线上的冰，假设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，热消耗功率为P损；除冰时，输电线上的热功率需要变为9P损，则除冰时(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9I C．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，故选项A、D两项正确．‎ 答案：AD 能力达标 ‎12.如图所示为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4＜n2＝n3，四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RL＞2R，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(　　)‎ A．A1、A2两表的示数相同 B．L1、L2两灯泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2两端的电压小于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U′＝U，降压变压器获得电压为U′－I1·2R＝U－I1·2R，灯泡L1两端电压为，则通过灯泡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n1＝n42R，所以I1I2，故灯泡L1亮度更大，B项错误；由于I1

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