3.4電能的輸送 同步練習(xí)（含解析）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁人教版（2019）選擇性必修二3.4電能的輸送一、單選題1．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的高電壓，所用的器材叫電壓互感器。如下所示的四個圖中，能正確反映其工作原理的是（）A． B．C． D．2．如圖所示為某水電站遠距離輸電的原理圖。升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為k，輸電線的總電阻為R，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠輸出的電壓恒為U，若由于用戶端負載變化，使發(fā)電廠輸出功率增加了。下列說法正確的是（）A．電壓表的示數(shù)不變，電壓表的示數(shù)增大B．電流表、的示數(shù)均減小C．輸電線上損失的電壓增加了D．輸電線上損失的功率增加了3．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示，發(fā)電機的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙所示。輸電線總電阻為，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為、。降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為、（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為的用電器正常工作，則（）A．圖乙中電壓的瞬時值表達式為B．圖乙中電壓的有效值和用電器的額定電壓都是，所以C．通過升壓變壓器的電流頻率比通過降壓變壓器的電流頻率大D．升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率4．如圖所示，用一小型交流發(fā)電機向遠處用戶供電，已知發(fā)電機線圈匝數(shù)匝，面積，線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度，勻強磁場的磁感應(yīng)強度。輸電時先用升壓變壓器將電壓升高，到達用戶區(qū)再用降壓變壓器將電壓降下來后供用戶使用，輸電導(dǎo)線的總電阻為，變壓器都是理想變壓器，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，若用戶區(qū)標有“”的電動機恰能正常工作。發(fā)電機線圈電阻不可忽略。則（）A．交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值為300VB．輸電線路上損耗的電壓為20VC．輸電線路上損耗的電功率為D．若升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，升壓變壓器原線圈兩端的電壓為5．在我國北方部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)低溫雨雪冰凍天氣，高壓輸電線因結(jié)冰而造成嚴重損毀，如圖所示。為消除高壓輸電線上的冰凌，有人設(shè)計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應(yīng)除冰。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；若輸電功率和輸電線電阻不變，除冰時，需要輸電線上熱耗功率為，則除冰時（）A．輸電電流為 B．輸電電流為9IC．輸電電壓為3U D．輸電電壓為6．一般發(fā)電機組輸出的電壓在十千伏上下，不符合遠距離輸電的要求。要在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器，升壓到幾百千伏后再向遠距離輸電，到達幾百公里甚至幾千公里之外的用電區(qū)之后，再經(jīng)“一次高壓變電站”、“二次變電站”降壓。已知經(jīng)低壓變電站降壓變壓器（可視為理想變壓器）后供給某小區(qū)居民的交流電u=220sin100πt（V），該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為50∶1，則（）A．原線圈上的電壓為11000VB．原線圈中電流的頻率是100HzC．原線圈使用的導(dǎo)線應(yīng)該比副線圈的要粗D．采用高壓輸電有利于減少輸電線路中的損耗7．下列關(guān)于減小遠距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中，正確的是（）A．因為熱功率，所以應(yīng)降低輸送電壓，增大輸電導(dǎo)線電阻，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗B．因為熱功率P＝IU，所以應(yīng)采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗C．因為熱功率P＝I2R，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗D．以上說法均不正確8．2020年9月，中國發(fā)布“雙碳戰(zhàn)略”，計劃到2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和。電力作為遠程輸送能量的載體，特高壓遠距離輸送清潔電能是實現(xiàn)碳中和的重要途徑之一。若保持輸送電能總功率、輸電距離不變的情況下，從原來的150kV高壓輸電升級為1350kV的特高壓輸電，下列說法正確的是（）A．若輸電線不變，則輸電線中的電流變?yōu)樵瓉淼?倍B．若輸電線不變，則輸電線上損失的電壓變?yōu)樵瓉淼腃．若輸電線不變，則輸電線上損失的功率變?yōu)樵瓉淼腄．若更換直徑為原來輸電線直徑的同種材料制成的輸電線，則輸電線上損失的功率不變9．調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖甲所示。線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，CD之間輸入交變電壓，轉(zhuǎn)動滑動觸頭P就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。圖甲中兩電表均為理想交流電表，R1、R2為定值電阻，R3為滑動變阻器。現(xiàn)在CD兩端輸入圖乙所示正弦式交流電，變壓器視為理想變壓器，那么（）A．由乙圖可知CD兩端輸入交流電壓u的表達式為u＝36sin100πt（V）B．當滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動時，MN之間輸出交流電壓的頻率變大C．當滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時，電阻R2消耗的電功率變小D．當滑動變阻器滑動觸頭向下滑動時，電流表讀數(shù)變大，電壓表讀數(shù)也變大10．某同學(xué)設(shè)計了一個充電裝置，如圖所示，假設(shè)永磁鐵的往復(fù)運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說法正確的是（）A．交流電的頻率為10HzB．副線圈兩端電壓最大值為3VC．變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關(guān)D．充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率11．如圖所示是三峽電站向浙江地區(qū)送電的簡化模型。兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為，用戶端得到的是電壓為、功率為P的正弦式交變電流，輸電線總電阻為，不考慮其他影響下列說法正確的是（）A．升壓變壓器輸出端的電壓為B．降壓變壓器的輸入端的電壓為C．輸電線上的電流為D．輸電線上損失的功率為12．遠距離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述錯誤的是（）A．升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率有關(guān)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增加時，輸電線上損耗的功率減小D．升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓二、填空題13．要減少電能輸送時的損失，有兩個途徑：（1）、___________（2）、___________14．變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，所以變壓器只能改變________（填“直流”或“交流”）電的電壓，在遠距離送電中，導(dǎo)線上會有電能損失，損失的電能主要由電流的熱效應(yīng)引起，在輸電功率一定時，輸電電壓越________（填“高”或“低”），電能損失就越小。15．從發(fā)電站輸出的功率為某一定值P，輸電線的總電阻為R保持不變，分別用110V和11kV兩種電壓輸電。忽略變壓器損失的電能，則這兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失之比為_____。16．遠距離輸電使用高壓輸電。發(fā)電站一臺發(fā)電機輸出電功率150kW，輸出電壓500V，經(jīng)發(fā)電站附近的升壓變壓器升壓后，通過總電阻為10Ω的輸電線路將電能輸送到遠距離的用戶附近的降壓變壓器，經(jīng)降壓到220V后輸給用戶。已知輸電線上損失的電功率為9kW，升、降壓變壓器均為理想變壓器，則升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為______，降壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為______。17．在遠距離送電時，如果輸送電壓為2000V，輸送功率為10kW，輸電線的電阻為20Ω，則輸電線上損失功率為______，損失電壓為______，用戶得到的功率為______．三、解答題18．為了減少輸電線上的電功率損失，通常需要提高輸電電壓和減小輸電導(dǎo)線的電阻。但有同學(xué)從下列論證中得出了相反結(jié)論：“設(shè)輸電電壓為U，輸電電流為I，功率損失。因此，要降低P值，就應(yīng)降低輸電電壓和增加輸電線的電阻?！闭垎枺@位同學(xué)的論證過程錯在哪里？19．已知某個小型發(fā)電機的輸出功率為90kW，發(fā)電機的輸出電壓為250V，通過升壓變壓器升高電壓后向遠處輸電，輸電線總電阻為，在用戶端用一降壓變壓器把電壓降為220V，要求在輸電線上損耗的功率控制為2kW（即用戶得到的功率為88kW）。求：(1)升壓變壓器輸出的電壓；(2)兩個變壓器各自原、副線圈的匝數(shù)比。20．實際生活中經(jīng)常需要遠距離輸電。如果某發(fā)電站將U=5000V的電壓直接地加在輸送線路的輸入端，向遠方供電，且輸送的電功率為P=300kW。則此時安裝在輸送線路的入端和終端的電能表一晝夜讀數(shù)就相差ΔE=2400kW·h（1kW·h=1度電）。求：（1）此種情況下，線路的終端功率和輸電線電阻；（2）若要使此輸電線路的輸電效率為97%，則在發(fā)電站處應(yīng)安裝一個變壓比是多少的變壓器。21．一小型發(fā)電站通過升壓、降壓變壓器把電能輸給用戶，已知發(fā)電機的輸出功率為500kW，路端電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1：5，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220V，不計變壓器能量損耗，求：（1）升壓變壓器副線圈兩端的電壓；（2）輸電導(dǎo)線上的功率損失及用戶得到的功率。22．某發(fā)電廠引進秸稈焚燒發(fā)電機設(shè)備，該發(fā)電機輸出功率為40kW，輸出電壓為400V，用變壓比（原、副線圈匝數(shù)比）為n1：n2＝1：5的變壓器升壓后向某小區(qū)供電，輸電線的總電阻為r＝5Ω，電能到達該小區(qū)后再用變壓器降為220V。(1)求輸電線上損失的電功率。(2)求降壓變壓器的變壓比n3：n4。答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．B【詳解】由電壓互感器的工作原理可知，電壓互感器應(yīng)跨接在火線與零線之間，且由于電壓與匝數(shù)成正比，故電壓互感器應(yīng)使高壓電線并聯(lián)接入匝數(shù)較多的線圈上，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。2．C【詳解】AB．由于發(fā)電廠輸出電壓恒為U，根據(jù)理想變壓器的規(guī)律，對于升壓變壓器故電壓表的示數(shù)不變，發(fā)電廠輸出功率增加了，則發(fā)電廠輸出電流增加了根據(jù)理想變壓器的規(guī)律，對于升壓變壓器示數(shù)增加了由于示數(shù)增加，示數(shù)也將增加，降壓變壓器的輸入電壓將減少故示數(shù)也將減小，A、B錯誤；C．根據(jù)歐姆定律，輸電線上損失的電壓增加了C正確；D．輸電線上損失的功率增加了由于未知，故無法計算，D錯誤。故選C。3．A【詳解】A．根據(jù)乙圖可知，電壓的最大值，周期T=0.02s，所以則乙圖中電壓的瞬時值表達式為故A正確；B．由變壓器的電壓比與匝數(shù)之比的關(guān)系得，因與為線路電壓損失，即U2＞U3，又U1=U4所以故B錯誤；C．變壓器變壓變流不變頻，通過變壓器的原副線圈的電流的頻率相同，故C錯誤；D．因是理想變壓器，則其輸入功率與輸出功率相等，但由于電線電阻功率損失，所以升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，故D錯誤。故選A。4．C【詳解】A．根據(jù)正弦式交變電流產(chǎn)生規(guī)律可知，最大值為：故A錯誤；BC．設(shè)降壓變壓器原、副線圈的電流分別為I3、I4，電動機恰能正常工作，有：根據(jù)理想變壓器的變流比可知：，得

I3=4A，所以輸電線路上損耗的電壓為輸電線路上損耗的電功率為：故B錯誤C正確；D．根據(jù)得；U3=2200V，升壓變壓器副線圈兩端電壓：U2=U3+I3R=2240V又，可得：U1=280V故D錯誤。故選C。5．D【詳解】根據(jù)△P=I2r，導(dǎo)線上的熱損失功率變?yōu)樵瓉淼?倍，電流應(yīng)增加為原來的3倍，即為3I；由P=UI知，則輸送電壓變?yōu)?。故選D。6．D【詳解】A．副線圈電壓的有效值為U2==220V根據(jù)理想變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系可知，原線圈上電壓U1=11000VA錯誤；B．變壓器不會改變交流電的頻率，故原線圈中電流的頻率f==50HzB錯誤；C．原、副線圈的電流之比等于匝數(shù)的反比，故副線圈的電流大于原線圈的電流，為了降低線圈的銅損，副線圈的導(dǎo)線粗，C錯誤；D．在輸送電功率一定的情況下P損=R=R高壓輸電有利于減少輸電線路中的損耗，D正確。故選D。7．C【詳解】AB．輸電導(dǎo)線上的熱損耗若用或P＝IU公式，則U必須為輸電線上等效電阻兩端的電壓，并不是輸電電壓。選項A、B均錯誤；CD．輸電導(dǎo)線上的熱損耗若用P＝I2R，I為輸電電流、R為輸電線電阻，所以減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法可以減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗。選項C正確，選項D錯誤。故選C。8．D【詳解】A．由公式可知，在輸電功率不變的情況下，電壓升高為原來的9倍，則輸送電流變?yōu)樵瓉淼?，A錯誤；B．由歐姆定律可知，導(dǎo)線上損失的電壓輸電線不變，所以輸電線上損失的電壓變?yōu)樵瓉淼?，B錯誤；C．輸電線上損失的功率為所以輸電線上損失的功率變?yōu)樵瓉淼模珻錯誤；D．根據(jù)輸電線的直徑變?yōu)樵瓉淼?，則電阻變?yōu)樵瓉淼?1倍，所以輸電線上損失的功率不變，D正確。故選D。9．C【詳解】A．由甲可知，交流電電壓最大值為，周期為0.02s，則表達式為A錯誤；B．變壓器只能改變電流和電壓，不能改變交流電的周期和頻率，B錯誤；C．當滑片向下移動時，輸出端電阻減小，則電流增大，故R1分壓增大，并聯(lián)部分電壓減小，故R2兩端的電壓減小，電功率減小，C正確；D．當滑片向下移動時，輸出端電阻減小，則電流增大，故R1分壓增大，并聯(lián)部分電壓減小，電壓表讀數(shù)變小，R2上電流減小，電流表讀數(shù)變大，D錯誤。故選C。10．B【詳解】A．周期是T=0.2s，頻率是故A錯誤；B．由理想變壓器原理可知解得，副線兩端的最大電壓為故B正確；C．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，永磁鐵磁場強，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，變壓器的輸入電壓會越大，故C錯誤；D．由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤。故選B。11．A【詳解】A．設(shè)降壓變壓器原副線圈的電壓有效值分別為、，則有，，設(shè)輸電線上分得的電壓為△，則△，△聯(lián)立解得故A正確；B．由得故B錯誤；C．輸電線上的電流為故C錯誤；D．輸電線上損失的功率為△故D錯誤。故選A。12．B【詳解】AB．變壓器的輸入功率、輸入電流的大小是由次級負載消耗的功率大小決定的，A不符合題意，B符合題意；C．用戶用電器總電阻增加，根據(jù)可知，消耗功率減小，輸電線中電流減小，線路損耗功率減小，C不符合題意；D．升壓變壓器的輸出電壓等于輸電線路電阻上損耗的電壓加上降壓變壓器的輸入電壓，D不符合題意。故選B。13．

減小輸電線的電阻

減小輸送的電流【詳解】根據(jù)P損=I線2R線可知，要減少電能輸送時的損失，有兩個途徑：（1）減小輸電線的電阻；（2）減小輸送的電流；14．

交流

高【詳解】[1]變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，所以變壓器只能改變交流電的電壓；[2]在遠距離送電中，導(dǎo)線上會有電能損失，損失的電能主要由電流的熱效應(yīng)引起，在輸電功率一定時，根據(jù)可知，輸電電壓越高，電能損失就越小。15．100:1【詳解】[1]．輸電線路上電流輸電線損失的電壓故采取不同電壓損失的電壓之比為16．

1︰10

235︰11【詳解】[1]根據(jù)題意可知升壓變壓器的原線圈電流為因為損耗電功率為9kW，所以輸送電流即升壓變壓器副線圈中的電流為故升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為[2]升壓變壓器輸出電壓為輸電線上損失的電壓為故降壓變壓器原線圈兩端的電壓為所以降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為17．

500W;

100V;

99500W;【詳解】輸送電流I=．則輸電線上損失的功率．輸電線上損失的電壓△U=IR=5×20V=100V．用戶得到的功率P′=P-P損=10000-500=99500W．故答案為500W，100V，99500W．點睛