高中物理教科版2第二章交變電流 學業(yè)分層測評12電能的輸送

學業(yè)分層測評(十二)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．交流輸電線路中功率損失的主要原因()A．一定是輸電導線具有電阻B．一定是輸電導線具有容抗C．一定是輸電導線具有感抗D．以上說法均不正確【解析】電能的主要損耗是電熱，由ΔP＝I2R可知A選項正確．【答案】A2．(多選)遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電，我國正在研究用比330kV高很多的電壓進行輸電，采用高壓輸電的優(yōu)點是()【導學號：31310122】A．可節(jié)省輸電線的銅材料B．可根據(jù)需要調節(jié)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【解析】遠距離輸電往往輸送的電功率一定，根據(jù)P＝UI知，輸送電壓U越高，則輸送電流I＝eq\f(P,U)越小，據(jù)P損＝I2r知，在輸電線損耗一定的情況下，輸電線電阻可略大，導線可做得細一些或選擇電阻率略大的材料(非銅材料)；若輸電線確定，即r確定，則可減小輸電線上的能量損耗，故選項A、C正確；交變電流的頻率是一定的，不需調節(jié)，輸電的速度就是電磁波的傳播速度，故選項B、D錯誤．【答案】AC3．(多選)下列關于遠距離高壓直流輸電的說法中，正確的是()A．直流輸電系統(tǒng)只在輸電環(huán)節(jié)是直流，而發(fā)電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)是交流B．直流輸電系統(tǒng)只在發(fā)電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)是直流，而輸電環(huán)節(jié)是交流C．整流器將交流變直流，逆變器將直流變交流D．逆變器將交流變直流，整流器將直流變交流【解析】直流輸電系統(tǒng)由整流站、直流線路和逆變站三部分組成，在整流站通過整流器將交流電變換為直流電，在逆變站利用逆變器將直流電變換為交流電．因此選項A、C正確．【答案】AC4．(多選)為消除高壓輸電線上的凌冰，有人設計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應除冰．若在正常供電時，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為P；除冰時，輸電線上的熱耗功率需變?yōu)?P，則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)()【導學號：31310123】A．輸電電流為3I B．輸電電流為9IC．輸電電壓為3U D．輸電電壓為eq\f(1,3)U【解析】輸電線上的熱耗功率P線＝I2R線，熱耗功率由P變?yōu)?P，則電流I變?yōu)?I，A正確；輸電功率P不變，由P＝UI知，電流變?yōu)?I，輸電電壓變?yōu)閑q\f(1,3)U，D正確．【答案】AD5．(多選)(2023·重慶高二檢測)某農村水力發(fā)電站的發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線路把電能輸送到遠處村寨附近的降壓變壓器，經(jīng)變壓器降壓后，再用線路接到各用戶，設兩變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但用電總功率增加，這時()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C．降壓變壓器的副線圈上的電壓變大D．降壓變壓器到各用戶的輸電線上的電壓損失變大【解析】用電高峰期，用戶端總電阻由于并聯(lián)電燈增多而減小，從而電流增大，又由U損＝Ir可知，輸電導線上的電壓損失變大，升壓變壓器副線圈的電壓不變，降壓變壓器原、副線圈上的電壓變小，而降壓變壓器到各用戶的輸電線上的電壓損失變大．故正確答案為B、D.【答案】BD6．如圖2-7-6所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器．若已知甲的變壓比為500∶1，乙的變流比為200∶1，并且已知加在電壓表兩端的電壓為220V，通過電流表的電流為5A，則輸電線的輸送功率為()【導學號：31310124】圖2-7-6A．×102W B．×103WC．×106W D．×108W【解析】已知變壓比為500∶1，電壓表示數(shù)為220V，故傳輸電壓為：U＝220V×500＝×105V；已知變流比為200∶1，電流表示數(shù)為5A，故傳輸電流為：I＝5×200＝1000A；故電功率為：P＝UI＝×105V×1000A＝×108W，故D正確．【答案】D7．中國已投產運行的1000kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程．假設甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P.在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?)\f(P,4) \f(P,2)C．2P D．4P【解析】輸送電功率不變，則輸電電壓與輸電電流成反比，所以用1000kV特高壓輸電時，輸電電流為原來輸電電流的一半；而輸電線上損耗的電功率與輸電電流的平方成正比，所以輸電線上損耗功率為原來輸電線上損耗功率的eq\f(1,4)，即eq\f(P,4)，A項正確．【答案】A8．1987年我國科學家制成了臨界溫度為90K的高溫超導材料．利用超導材料零電阻的性質，可實現(xiàn)無損耗輸電．現(xiàn)在有一直流電路，輸電線的總電阻為Ω，它提供給用電器的電功率是40kW，電壓為800V，如果用臨界溫度以下的超導電纜替代原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，則節(jié)約的電功率為()【導學號：31310125】A．kW B．×103kWC．1kW D．10kW【解析】節(jié)約的電功率即原來輸電線上電阻消耗的熱功率，ΔP＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(40×103,800)))2×W＝1×103W＝1kW.【答案】C9．遠距離輸電線路的示意圖如圖2-7-7所示．若發(fā)電機的輸電電壓不變，則下列敘述中正確的是()【導學號：31310126】圖2-7-7A．升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率無關B．輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定C．當用戶用電器的總電阻減小時，輸電線上損失的功率增大D．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓【解析】匝數(shù)比一定時，變壓器的輸入功率是由用戶消耗的功率決定的，A項錯誤；變壓器輸入電流與變壓器匝數(shù)比和負載電阻都有關系，B項錯誤；用戶用電器總電阻減小，據(jù)P＝eq\f(U2,R)，消耗功率增大，輸電線中電流增大，線路損失的功率增大，C項正確；升壓變壓器輸出電壓等于輸電線路電阻上的損失電壓加上降壓變壓器的輸入電壓，D項錯誤．【答案】C[能力提升]10．(2023·江蘇高考)遠距離輸電的原理圖如圖2-7-8所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1，n2，電壓分別為U1，U2，電流分別為I1，I2，輸電線上的電阻為R.變壓器為理想變壓器，則下列關系式中正確的是()圖2-7-8\f(I1,I2)＝eq\f(n1,n2) B．I2＝eq\f(U2,R)C．I1U1＝Ieq\o\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2【解析】根據(jù)理想變壓器的工作原理解題．根據(jù)理想變壓器的工作原理得I1U1＝I2U2，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).U2不是加在R兩端的電壓，故I2≠eq\f(U2,R)，而I1U1等于R上消耗的功率Ieq\o\al(2,2)R與下一級變壓器的輸入功率之和．選項D正確．【答案】D11．(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖2-7-9所示．發(fā)電機的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變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2-7-9\f(n2,n1)>eq\f(n3,n4)\f(n2,n1)<eq\f(n3,n4)C．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【解析】根據(jù)變壓器工作原理可知eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,200V)，eq\f(n3,n4)＝eq\f(U3,220)V，由于輸電線路上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓U2大于降壓變壓器的輸入電壓U3，所以eq\f(n2,n1)>eq\f(n3,n4)，A正確，B、C錯誤；升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線上損失的功率，D正確．【答案】AD12．通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R.當副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和eq\f(P2,P1)分別為()\f(PR,kU)，eq\f(1,n) \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n)\f(PR,kU)，eq\f(1,n2) \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，eq\f(1,n2)【解析】根據(jù)變壓器的變壓規(guī)律，得eq\f(U1,U)＝k，eq\f(U2,U)＝nk，所以U1＝kU，U2＝nkU.根據(jù)P＝UI，知匝數(shù)比為k和nk的變壓器副線圈的電流分別為I1＝eq\f(P,U1)＝eq\f(P,kU)，I2＝eq\f(P,U2)＝eq\f(P,nkU).根據(jù)P＝I2R，輸電線路損耗的電功率分別為P1＝Ieq\o\al(2,1)R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,kU)))2R，P2＝Ieq\o\al(2,2)R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,nkU)))2R，所以eq\f(P2,P1)＝eq\f(1,n2).選項D正確，選項A、B、C錯誤．【答案】D13．(2023·四川高考)如圖2-7-10所示，甲是遠距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖像，則()【導學號：31310127】甲乙圖2-7-10A．用戶用電器上交流電的頻率是100HzB．發(fā)電機輸出交流電的電壓有效值是500VC．輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D．當用戶用電器的總電阻增大時，輸電線上損失的功率減小【解析】根據(jù)交流電的變化規(guī)律、變壓器的工作原理和遠距離輸電知識解題．由u-t圖像可知，交流電的周期T＝s，故頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，選項A錯誤；交流電的最大值Um＝500V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝250eq\r(2)V，選項B錯誤；輸電線上的電流由降壓變壓器副線圈上的電阻和降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定，選項C錯誤；當用戶用電器的總電阻增大時，副線圈上的電流減小，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原線圈(輸電線)上的電流減小，根據(jù)P＝Ieq\o\al(2,1)R，得輸電線損失的功率減小，選項D正確．【答案】D14．如圖2-7-11所示，學校有一臺應急備用發(fā)電機，內阻為r＝1Ω，升壓變壓器匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶4，降壓變壓器的匝數(shù)比為n3∶n4＝4∶1，輸電線總電阻為R線＝4Ω，全校有22間教室，每間教室安裝“220V40W”的電燈6盞，要求所有的電燈都正常發(fā)光，求：圖2-7-11輸電線上損耗的電功率P損多大？