20182019學(xué)年高中物理第二章交變電流第7節(jié)電能輸送練習(xí)教科選修32

20182019學(xué)年高中物理第二章交變電流第7節(jié)電能的輸送練習(xí)教科版選修3220182019學(xué)年高中物理第二章交變電流第7節(jié)電能的輸送練習(xí)教科版選修3244/44螄PAGE44羄羂肁肅螈袇蒅蠆螃膃膁薅腿蕆羃蕿薁膁芁袃芅肆蚅葿芀莂莁莆蚆蚅膃荿莃薃蒁蚄肇薈裊艿肂薀薀芆蒈膇芃艿袁螁蝕薄薅螆羅膀蝕肂蝕肆羆蒞蒃肀蚃芃螀莄莇羋膄羀蒂芀袀螞袈袈螞袀芀蒂羀膄羋莇莄螀芃蚃肀蒃蒞羆肆蝕肂蝕膀羅螆薅薄蝕螁袁艿芃膇蒈芆薀薀肂艿裊薈肇蚄蒁薃莃荿膃蚅蚆莆莁莂芀葿蚅肆芅袃芁膁薁蕿羃蕆腿薅膁膃螃蠆蒅袇螈肅肁羂羄蝿螄羋莇螅肁蟻羈衿莆蒅羆膃蚇蒀膂袈薄袆薅羅薇薃蒃羈膆芇莈莃蒈節(jié)莀肈蒄蚈羇肅蒈肁蟻膈羆聿薆薂莈肄袂羋芄膅20182019學(xué)年高中物理第二章交變電流第7節(jié)電能的輸送練習(xí)教科版選修32

第7節(jié)電能的輸送

1．輸電線上的功率損失P＝________，降低輸電耗費(fèi)的兩個(gè)路子為：

__________________，________________________________.

2．遠(yuǎn)距離輸電的基根源理：在發(fā)電站內(nèi)用______變壓器______電壓，爾后進(jìn)行遠(yuǎn)距離

輸電，在用電地域經(jīng)過(guò)______變壓器______所需的電壓．

3．現(xiàn)代的直流輸電，只有__________這個(gè)環(huán)節(jié)使用直流．發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電，經(jīng)過(guò)

變壓器高升電壓，爾后使用______設(shè)備使它成為直流電，用輸電線把____________輸送出去，

到用電地址周邊，再使用________把直流電變回到交流電并經(jīng)過(guò)變壓器降壓后供用戶使用

(整流和逆變統(tǒng)稱為換流)．

4．以下關(guān)于電能輸送的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()

A．輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)

B．減小輸電導(dǎo)線上功率損失的獨(dú)一方法是采用高壓輸電

C．減小輸電導(dǎo)線上電壓損失的獨(dú)一方法是增大輸電線的橫截面積

D．實(shí)質(zhì)輸電時(shí)，要綜合考慮各種因素，如輸電功率大小、距離遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件

等

5．輸電導(dǎo)線的電阻為R，輸送電功率為P.現(xiàn)分別用U1和U2兩種電壓來(lái)輸電，則兩次輸

電線上損失的功率之比為()22A．U1∶U2B．U1∶U2

C．U22∶U21D．U2∶U1

6．如圖1所示為遠(yuǎn)距離高壓輸電的表示圖．關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，以下表述正確的選項(xiàng)是()

圖1

A．增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過(guò)程中的電能損失

B．高壓輸電是經(jīng)過(guò)減小輸電電流來(lái)減小電路的發(fā)熱耗費(fèi)

C．在輸送電壓一準(zhǔn)時(shí)，輸送的電功率越大，輸電過(guò)程中的電能損失越小

D．高壓輸電必定綜合考慮各種因素，不用然是電壓越高越好

【看法規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一線路耗費(fèi)問題U，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為R，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線的電流1．發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為1為I，學(xué)校輸入電壓為U2，以下計(jì)算輸電線耗費(fèi)的式子中，正確的選項(xiàng)是()22UU－U112A.RB.RC．I2RD．I(U1－U2)2．某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能．若輸送的總功率為P0，輸電電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為R.則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()UA．輸電線上的電流I＝RP0B．輸電線上的電流I＝UC．輸電線上損失的功率＝(0P)2PUR

1

U2D．輸電線上損失的功率P＝R知識(shí)點(diǎn)二遠(yuǎn)距離輸電線路各物理量的關(guān)系3．一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電．輸電線路總電阻RT2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220V，60W)．若在輸電線路上耗資的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器1和2的耗資可忽略，TT發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則()A．1原、副線圈電流分別為103A和20AT5B．T2原、副線圈電壓分別為1.8×10V和220VC．T和T的變壓比分別為1∶50和40∶112D．有6×104盞燈泡(220V,60W)正常發(fā)光4．某小型水電站的電能輸送表示圖如圖2所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為1、2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、4(變nnn壓器均為理想變壓器)．要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則()圖2

n2n3n1>n4n2n3n1<n4C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓

D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率

【方法技巧練】

遠(yuǎn)距離輸電的解題技巧

5．發(fā)電機(jī)的端電壓220V，輸出電功率44kW，輸電導(dǎo)線的電阻為0.2Ω，若是用初、次級(jí)匝數(shù)之比為1∶10的升壓變壓器升壓，經(jīng)輸電線后，再用初、次級(jí)匝數(shù)比為10∶1的降壓變壓器降壓供給用戶．

畫出全過(guò)程的線路表示圖．

求用戶獲取的電壓和功率．

若不經(jīng)過(guò)變壓而直接送到用戶，求用戶獲取的電壓和功率．

26．在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導(dǎo)線電阻率為ρ，橫截面積為，總長(zhǎng)度為，輸電線損失的電功率為′，用戶獲取的電功率為P用，則以下關(guān)系SLP式正確的選項(xiàng)是()U2SP2ρLA．P′＝B．P′＝2ρLUSC．P用＝P－U2SPρLD．P用＝P(1－2)ρLUS1．遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電．我國(guó)正在研究用比330kV高得多的電壓進(jìn)行輸

電．采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是()

A．可節(jié)約輸電線的資料

B．可依照需要調(diào)治交流電的頻率

C．可減小輸電線上的能量損失

D．可加快輸電的速度

2．在遠(yuǎn)距離輸電中，當(dāng)輸電線的電阻和輸送的電功率不變時(shí)，那么()

A．輸電線路上損失的電壓與輸送電流成正比

B．輸電的電壓越高，輸電線路上損失的電壓越大

C．輸電線路上損失的功率跟輸送電壓的平方成反比

D．輸電線路上損失的功率跟輸電線上電流成正比3．某用電器離供電電源的距離為L(zhǎng)，線路上的電流為I，若要求線路上的電壓降不高出U，已知輸電線的電阻率為ρ，該輸電線的橫截面積最小值是()ρL2ρLIU2ULA.RB.UC.ρLID.Iρ4．在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，若輸送的功率不變，使輸出電壓高升為原來(lái)的n倍，則輸電線路上因電阻而產(chǎn)生的電能損失將變?yōu)樵瓉?lái)的()211A．n倍B．n倍C.nD.n25．在如圖3所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變．隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，以下說(shuō)法中正確的有()

圖3

A．升壓變壓器的輸出電壓增大

B．降壓變壓器的輸出電壓增大

C．輸電線上耗費(fèi)的功率增大

D．輸電線上耗費(fèi)的功率占總功率的比率增大

6．某農(nóng)村水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)輸出電壓牢固，它發(fā)出的電先經(jīng)過(guò)電站周邊的升壓變壓

器升壓，爾后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨周邊的降壓變壓器．降低電壓后，再用線路接到各用戶，設(shè)兩變壓器都是理想變壓器，那么在用電巔峰期，白熾燈不夠亮，但用電總功

率增加，這時(shí)()

A．升壓變壓器的副線圈的電壓變大

B．高壓輸電線路的電壓損失變大

3C．降壓變壓器的副線圈上的電壓變大D．降壓變壓器的副線圈上的電壓變小7．某發(fā)電站用11kV交變電壓輸電，輸送功率必然，輸電線的電阻為R.現(xiàn)若用變壓器將電壓高升到220kV送電，下面哪個(gè)選項(xiàng)正確()UA．因I＝R，所以輸電線上的電流增為原來(lái)的20倍P1B．因I＝U，所以輸電線上的電流減為原來(lái)的20C．因＝U2，所以輸電線上損失的功率增為原來(lái)的400倍PRD．若要使輸電線上損失的功率不變，可將輸電線的直徑減為原來(lái)的120題號(hào)1234567答案8.有一座小型水電站，輸出的電功率是25kW，輸出電壓為400V．若輸電導(dǎo)線的總電阻為1Ω，求輸電線上損失的電功率和用戶獲取的功率分別是________，________.9．水電站給遠(yuǎn)處山村送電的輸出功率100kW，用2000V的電壓輸電，線路上損失的功率是2.5×104W，若是用20000V的高壓輸電，線路上損失的功率為________W.10．對(duì)某一輸電線路，線路架設(shè)情況已確定，現(xiàn)要求輸送必然的電功率P，若輸電線上損失的功率占輸送功率P的百分比用η表示，輸電線路總電阻用r表示，輸電電壓用U表示，則η、P、U、r間滿足什么關(guān)系？從中你能得出什么結(jié)論？11．某發(fā)電站的輸出功率為104kW，輸出電壓為4kV，經(jīng)過(guò)理想變壓器升壓后向80km遠(yuǎn)處用戶供電．已知輸電導(dǎo)線的電阻率為ρ＝2.4×10－8Ω·m，導(dǎo)線橫截面積為1.5×10－4m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%，求：(1)升壓變壓器的輸出電壓；(2)輸電線路上的電壓損失．12.有一臺(tái)內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校照明用電，如圖4所示，升壓變壓器的

匝數(shù)比為1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1，輸電線的總電阻R＝4Ω，全校共22個(gè)班，每班有“220V,40W”的電燈6盞，若要保證電燈全部正常發(fā)光，求：

圖4

發(fā)電機(jī)輸出功率；

4發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)；

輸電效率；

若使用燈數(shù)減半且正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)輸出功率可否減半．第7節(jié)電能的輸送答案

課前預(yù)習(xí)練

1．I2r減小輸電導(dǎo)線的電阻減小輸電導(dǎo)線中的電流2．升壓高升降壓降到3．高壓輸電整流高壓直流電逆變器4．ADP2R25．C[由P＝UI，P損＝IR可得P損＝U2，所以輸電線上損失的功率與輸送電壓的平方成反比，C項(xiàng)正確．]6．ABD[導(dǎo)線的橫截面積越大，導(dǎo)線的電阻越小，電能損失就越小，A對(duì)；在輸送功率必然的前提下，提高輸送電壓PI，從而減小發(fā)熱耗費(fèi)，B對(duì)；U，由I＝知，能減小電流U若輸送電壓必然，由PP越大，I越大，發(fā)熱耗費(fèi)就越多，C錯(cuò)；高壓I＝知，輸送的電功率U輸電時(shí)要綜合考慮資料成本、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等各種因素，不是電壓越高越好，D對(duì)．]課堂研究練21．BCD[輸電線的耗費(fèi)P損＝I2R線＝U線＝IU線其中＝1－R線U線2，故B、C、D正確．]UU222UU議論計(jì)算功率損失態(tài)用公式P損＝I線R線和P損＝線線時(shí)要注意U線，特別在利用P損＝R線R線是R線上的電壓．P0U線2．BC[輸電線上的電流IP＝I2R線＝U＝R故A錯(cuò)誤，B正確；輸電線上的功率損失線P022＝U線，故C正確，D錯(cuò)誤．]＝()RUR議論由功率損失P＝(P輸)2R線知：當(dāng)輸送功率P輸一準(zhǔn)時(shí)減少輸電線上功率損失的方法U輸為提高輸電電壓或減小輸電導(dǎo)線的電阻．3．ABD[輸電線上耗資的功率P線＝2I2＝P線1＝11，則2＝400kW，則＝20A，又IRRPUII1＝P13A，故A正確；T1的變壓比U1＝I215V，輸電線U＝10UI＝，又P＝U1I1＝U2I2，得U2＝2×1015012上損失電壓U線＝I2R＝2×104V，則T2原線圈的輸入電壓U3＝U2－U線＝1.8×105V，又燈泡正常發(fā)光，2的副線圈的電壓為31.8×105，C錯(cuò)誤；根220V，B正確；2的變壓比U＝＝9000TTU422011據(jù)U3I2＝60n，解得n＝6×104，D正確．]議論遠(yuǎn)距離輸電線路圖以下5

各物理量有以下關(guān)系

①電壓關(guān)系：1n12＝3＋33用；U發(fā)＝1，U＝，U損，U＝n，4＝UUU2n2UUU4Un4②電流關(guān)系：n1I1＝n2I2，I2＝I線＝I3，n3I3＝n4I4；P22③功率關(guān)系：P發(fā)＝P1＝P2，P2＝P3＋P損，P3＝P4＝P用，P損＝IR線，P損＝U2R線，P損＝IU損．4．AD[由于輸電線上的功率耗費(fèi)，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率．出－損＝22331＝200V<4＝220V，2>3＝2－線，故PPP入，故D正確.U＝n，U＝n，由于UU1n1U4n4UUUUUnn2>3，選項(xiàng)A正確．]nn14議論在理解電壓關(guān)系時(shí)，可把輸電線路理解為三個(gè)閉合回路．如圖第一個(gè)回路發(fā)電機(jī)是電源，升壓變壓器的原線圈是用電器，若輸電線電阻忽略則有U發(fā)＝U1；第二個(gè)回路升壓變壓器副線圈是電源，降壓變壓器的原線圈為用電器，則有U2＝U線＋U；第三個(gè)回路降壓變壓器副線圈為電源，用戶為用電器，若輸電線電阻忽略則有U3＝U用．45．(1)見解析(2)219.6V4.392×104W(3)180V3.6×104W解析(1)表示圖以以下列圖所示升壓變壓器次級(jí)的輸出電壓

n210U2＝U1＝×220V＝2200Vn11

據(jù)升壓變壓器輸出電功率等于輸入電功率知，升壓變壓器次級(jí)輸出電流

44×103I2＝＝A＝20AU22200

輸電線路上的電壓損失和功率損失分別為

UR＝I2R＝20×0.2V＝4V

PR＝I22R＝202×0.2W＝80W

加到降壓變壓器初級(jí)上的輸入電流和電壓為

I3＝I2＝20A

U3＝U2－UR＝2200V－4V＝2196V

降壓變壓器次級(jí)的輸出電壓和電流為U4＝n41·U3＝n310I4＝n3·I3＝10×20A＝200An4用戶獲取的功率為

P4＝I4U4＝200×219.6W＝4.392×104W

P(3)若不采用高壓輸電，用220V低壓直接供電時(shí)，電路以以下列圖所示，則輸電電流I＝U1＝6

44×10

3

220

A＝200A，輸電線路上的電壓損失

UR′＝IR＝200×0.2V＝40V

所以用戶獲取的電壓為

U4′＝U1－UR′＝220V－40V＝180V

用戶獲取的功率為4′＝IU4′＝200×180W＝3.6×104WP方法總結(jié)(1)求解遠(yuǎn)距離輸電的要點(diǎn)是熟悉輸電線路圖，并畫出表示圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)地址上．

分別在“三個(gè)回路”以及“兩個(gè)變壓器”上找各物理量的關(guān)系，特別注意以升壓變

壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識(shí)解析電壓關(guān)系和功率關(guān)系．6．BD[輸電線電阻＝L，輸電電流I＝PRρSU故輸電線上損失的電功率為′＝2＝P2LP2ρL＝2PIRUρSUS用戶獲取的電功率為P用＝－′＝P1－PρL.故B、D正確．]PP2US方法總結(jié)在遠(yuǎn)距離輸電問題中，也要時(shí)辰注意能量守恒這一線索，即發(fā)電機(jī)的總功率

應(yīng)等于線路上損失的熱功率和用戶獲取的功率之和(在不考慮變壓器自己的能量損失的條件

下)．

課后牢固練

1．AC[遠(yuǎn)距離輸電，經(jīng)常輸送電功率必然，依照P＝UI，輸送電壓U越高，則輸送電

P2r可知，當(dāng)要求在輸電線能量耗費(fèi)必然的情況下，輸電線電阻可略流I＝越小，據(jù)P線＝IU大，導(dǎo)線可做得細(xì)一些或選擇電阻率大的資料(非銅材)；若輸電線確定，即r確定，則可減小線路上的能量耗費(fèi)，故A、C項(xiàng)正確；而交流電的頻率是必然的，不隨輸送電壓的改變而改變，輸電的速度就是電磁波的流傳速度，也必然，故B、D項(xiàng)不正確．]2．ACP輸[U損＝IR線，所以R線一準(zhǔn)時(shí)，U損與I成正比，A正確．U損＝I·R線＝·R線，U輸所以P輸、R線一準(zhǔn)時(shí)，U損與U輸成反比，B錯(cuò)誤．P損＝I2R線＝P輸2R線，所以P輸、R線一準(zhǔn)時(shí)，U輸P損與U輸?shù)钠椒匠煞幢龋珻正確．P損＝I2R線，所以P損與I2成正比，D錯(cuò)誤．]U2L2ρLI3．B[由歐姆定律有R＝I；由電阻定律有R＝ρS，由以上兩式解得：S＝U]4．C[依照輸電線上的功率損失的表達(dá)式：P損＝2P2，電壓高升為原來(lái)的n倍，＝()IRUR則功率損失為原來(lái)的1n.]25．CD[對(duì)升壓(或降壓)變壓器而言，由變壓器電壓比U1∶U2＝n1∶n2知，輸入電壓不變，線圈匝數(shù)不變，輸出電壓不變，故A選項(xiàng)不正確；由P＝UI知，U不變，P增大，故I增大，使得輸電線上的電壓耗費(fèi)U損＝I2R線增大，功率耗費(fèi)2P損＝I2R線增大，所以降壓變壓器上的輸入電壓減小，輸出電壓減小，所以B不正確，C正確；由于輸電線上耗費(fèi)的功率占P1n12P2·線2IRU1n2PnR損2線R11線該值變大，總功率的比率為＝＝P＝22∝P1，所以隨發(fā)電廠輸出功率變大，PPUn111127D正確．]6．BD[變壓器的輸入功率、輸入電流的大小是由負(fù)載耗資的功率大小決定的，用電高峰期，白熾燈不夠亮，耗資功率增大，輸電線中的電流增大，線上電壓增加，B正確．發(fā)電機(jī)輸出電壓牢固，升壓變壓器的副線圈的電壓不變，降壓變壓器的輸出電壓由升壓變壓器副線圈的電壓與線上耗費(fèi)電壓之差決定，D正確．]7．BD[選項(xiàng)A中，I是輸電線中的電流，R是輸電線的電阻，但是U不是輸電線上損U失的電壓，而是總的輸送電壓(是輸電線和負(fù)載上電壓之和)，所以不能夠用I＝R計(jì)算輸電線中的電流，在運(yùn)用歐姆定律時(shí)，I、R、U應(yīng)該對(duì)應(yīng)于同一部分導(dǎo)體．P由于輸送的功率必然，由I＝U可知，當(dāng)輸送的電壓增為原來(lái)的20倍時(shí)，電流減為原來(lái)1的20，選項(xiàng)B正確．U2選項(xiàng)C中，R是輸電線的電阻，而U是總的輸送電壓，R與U又不對(duì)應(yīng)，所以P＝R是錯(cuò)誤的．21輸電線上損失的功率一般用P損＝IR計(jì)算，從選項(xiàng)B中已經(jīng)知道電流減為了原來(lái)的20.若P不變，則輸電線的電阻可增為原來(lái)的400倍，依照＝l，在電阻率、長(zhǎng)度不變的條損11D件下，那么導(dǎo)線的橫截面積可減小為原來(lái)的400，即導(dǎo)線的直徑減為原來(lái)的20，所以選項(xiàng)是正確的．]解析由P＝IU，可求出輸電線中的電流為IP25000線＝U＝400A＝62.5A，輸電線上損失的22P用＝25kW－3.9kW＝功率為P損＝I線R線＝62.5×1W＝3906.25W≈3.9kW，用戶獲取的功率為21.1kW，即輸電線上損失的功率約為3.9kW，用戶獲取的電功率約為21.1kW.9．250P解析線路上損失的功率P損＝I2R線，又I＝U所以P損＝P2R線，代入數(shù)據(jù)，解得R線＝10Ω，當(dāng)用20000V的高壓輸電時(shí)，P損′＝PU′2R線＝250W.U10．見解析P損＝ηP＝I2r①解析輸電線路上損失的功率又P＝UI②

P222聯(lián)立①②可得：ηP＝Ur，即ηU＝Pr，當(dāng)P、r確準(zhǔn)時(shí)