2020学年高中物理 第5章 交变电流 5 电能的输送课时作业 新人教版选修3-2

2020学年高中物理 第5章 交变电流 5 电能的输送课时作业 新人教版选修3-2

电能的输送 ‎ 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)‎ ‎1．以下关于电能输送的说法不正确的是(　　)‎ A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济 B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是要采用高压输电 C．增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失 D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等 答案：B 解析：输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。实际输电时，应综合考虑各种因素。故选B。‎ ‎2．(北京市西城区2020～2020学年高二下学期期末)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．输电线上的电流I＝ B．输电线上的电流I＝ C．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 答案：A 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。‎ ‎3．(日照市2020～2020学年高二下学期六校联考)远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是(　　)‎ A.＝　　　　　　　　 B．I2＝ C．I1U1＝IR D．I1U1＝I2U2‎ 答案：D 解析：根据变压器电流与匝数关系知，＝，选项A错误；U2不是电阻R的电压，故I2≠，选项B错误；IR仅是输电线上损失的功率，而I1U1是升压变压器的输入功率，二者并不相等，选项C错误；根据功率关系知，I1U1＝I2U2，选项D正确。‎ ‎4．(沈阳市第二中学2020～2020学年高二上学期期末)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．输电线上损失的功率增大 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，U3＝U2－U线，因P变大，I变大，所以U线变大，降压变压器初级线圈电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；由P损＝()2R线，因P变大，所以P损变大，C正确；根据＝＝，因P变大，所以比值变大，D正确。‎ ‎5．某小型水电站的电能输送示意图如下，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(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220V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 答案：AD 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。故D正确。＝，＝，因为U1＝200 VU3＝(U2－U线)，故>，选项A正确。‎ 二、非选择题 ‎6．(潍坊五县(市)区2020～2020‎ 学年高二联考)某小型实验水电站输出功率P＝38kW，输电线路总电阻r＝1Ω。 ‎(1)若采用U＝380V输电，求输电线路损耗的功率P损。‎ ‎(2)若改用U1＝10000V高压输电，用户端利用n1n2＝441的变压器降压，求用户得到的电压U2。‎ 答案：(1)10kW　(2)227.19V 解析：(1)输电线上的电流为 I＝＝A＝‎100A，‎ 输电线路损耗的功率为 P损＝I2R＝1002×1W＝10kW。‎ ‎(2)改用高压输电后，输电线上的电流变为I2＝＝A＝‎3.8A，‎ 变压器原线圈两端的电压 U′＝U1－I1R＝(10000－3.8×1)V＝9996.2V。‎ 根据＝，用户得到的电压为 U2＝U′＝×9996.2V＝227.19V。‎ ‎7.风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示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)用户得到的电功率是多少。‎ 答案：(1)120　24011　(2)96kW 解析：(1)输电线损失的功率 P损＝P×4%＝100kW×4%＝4kW 输电线电流I2＝＝A＝‎‎20A 升压变电器输出电压U2＝＝V＝5×103V 升压变压器原、副线圈匝数比：＝＝＝ 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＝＝ ‎(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为 P用＝P－P损＝P(1－4%)＝100×96%kW＝96kW 能力提升 一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)‎ ‎1．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和分别为(　　)‎ A.，　　 B．()2R， C.， D．()2R， 答案：D 解析：该题考查远距离输电线路的功率损耗问题。解题的关键是要求出输电电流。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，U2＝kU，此时输电线上的电流I＝ ‎，线路损耗的功率P1＝I2R＝，当匝数比为nk时，线路损耗的功率P2＝，则＝，D选项正确。‎ ‎2．(海岳中学2020～2020学年高二下学期期末)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(　　)‎ A．用户用电器上交流电的频率是100Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500V C．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 答案：D 解析：由v－t图象知，发电机的频率f＝50Hz，选项A错误；其有效值为U＝＝250V，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B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．某水电站，用总电阻为5Ω的输电线给‎940km外的用户送电，其输出电功率是3×106kW。现用500kV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1×‎‎105A B．输电线上损失电压为30kV C．该输电系统的输电效率为95%‎ D．若改用10kV电压输电，则输电线上损失的功率为4.5×108kW 答案：B 解析：I＝＝A＝6×‎103A，A选项错误；U损＝IR＝6×103‎ ‎×5V＝30kV，B选项正确；P损＝I2R＝1.8×108W，η＝×100%＝94%，C选项错误；对于D选项，损失的功率大于输出的功率，显然是错误的。‎ ‎4．(辽宁锦州市2020～2020学年高二下学期期末)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin(100πt)V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．通过R0电流的有效值是‎20A B．降压变压器T2原、副线圈的电压比为41‎ C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压 D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率 答案：ABD 解析：A.降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V，负载电阻为11Ω，所以通过R0电流的有效值是‎20A，故A正确；B.因为降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，所以原、副线圈的电压之比为41.故B正确；C.由于输电线上电阻导致降压变压器T2的输入电压低于升压变压器T1的输出电压．故C错误；D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率，原因是导线上电阻消耗功率．故D正确。‎ ‎5．(辽宁省抚顺市六校联合体2020～2020学年高二下学期期末)如图所示，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3Ω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．输电线上的损失功率为300W B．升压变压器的匝数比为1100‎ C．输电线上的电流为‎10A D．降压变压器的输入电压为4 970V 答案：ACD 解析：P损＝0.6%P＝300W，A正确；I线＝＝‎10A，C正确；U线＝I线R线＝30V，U2＝＝5 000V，U3＝U2－U线＝4 970V，D正确；＝＝，B错误。‎ 二、非选择题 ‎6．理想变压器原、副线圈匝数比n1 ∶n2＝4 ∶1，原线圈输入电压U＝1 410sin100πt(V)，副线圈通过电阻R＝1Ω的输电线对用户供电，则用户处最多接多少盏“220V　40W”的电灯可保证正常发光？ 答案：165‎ 解析：由公式U＝1 410sin100πtV知原线圈的输入电压有效值U1＝1 000V，由公式＝可求U2＝250V，因为用户处电灯可保证正常发光，所以U用户＝220V，则U线＝U2－U用户＝30V；又因为U线＝I2R，得I2＝‎30A；电灯的额定电流是I0＝A，用户的电灯又是并联，可知I2＝NI0得灯的盏数，N＝＝165盏。‎ ‎7．(湖北宜昌市部分重点中学2020～2020学年高二下学期期中)如图所示，某水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，若输电线上损失的功率为5kW，不计变压器的损耗。求： ‎(1)输电导线上输送的电流；‎ ‎(2)升压变压器的输出电压U2；‎ ‎(3)降压变压器的匝数比；‎ ‎(4)若改用10kv电压输电，则输电线上损失的功率是多大？‎ 答案：(1)‎25A　(2)4000V　(3)19011　(4)800W 解析：(1)由P＝I2R知输电线上的电流 I＝＝A＝‎‎25A ‎(2)升压变压器的输出电压U2＝＝V＝4000V ‎(3)降压变压器的输入电压U3＝U2－IR＝4000－25×8＝3800V 降压变压器的匝数比＝＝ ‎(4)改为10kv电压后输电线上的电流I′＝＝A＝‎‎10A 输电线上损失的功率为ΔP＝I′2R＝102×8W＝800W