2024-2025學年試題物理（選擇性人教版2019）第三章4-電能的輸送

4.電能的輸送課后訓練鞏固提升一、基礎(chǔ)鞏固1.下列關(guān)于減少遠距離輸電導線上熱損耗的說法,正確的是()A.因為熱功率P=U2R,所以應降低輸電電壓,增大輸電導線的電阻B.因為熱功率P=IU,所以應采用低電壓、小電流輸電,才能減少輸電導線上的熱損耗C.因為熱功率P=I2R,所以可采用減小輸電線電阻或減小輸電電流的方法來減少輸電導線上的熱損耗D.以上說法均不正確答案:C解析:不能盲目套用公式,要注意其物理意義,在求熱損耗時可以用P損=I線2R線或用P損=U線I線,也可用P損=U線2R線,但U2.下圖是遠距離輸電的示意圖,下列說法正確的是()A.a是升壓變壓器,b是降壓變壓器B.a是降壓變壓器,b是升壓變壓器C.a的輸出電壓等于b的輸入電壓D.a的輸出電壓等于輸電線上損耗的電壓答案:A解析:遠距離輸電先升壓,后降壓,選項A正確,選項B錯誤;由于輸電線上有電壓損耗,故a的輸出電壓等于b的輸入電壓與輸電線上損耗的電壓之和,選項C、D錯誤。3.遠距離輸電中,當輸送的電功率為P,輸送電壓為U時,輸電線上損失的電功率為ΔP;若輸送的電功率增加為4P,而輸電線中損失的電功率減為ΔP4,(輸電線電阻不變)那么輸電電壓應增為(A.32U B.16UC.8U D.4U答案:C解析:根據(jù)題意知,ΔP=PU2·r,14ΔP=4PU'4.(多選)如圖所示,在遠距離輸電過程中,若保持升壓變壓器原線圈的輸入功率不變,下列說法正確的是()A.升高U1會減小輸電電流I2B.升高U1會增大線路的功率損耗C.升高U1會增大線路的電壓損耗D.升高U1會提高電能的利用率答案:AD解析:提高輸電電壓U1,由于輸入功率不變,則I1將減小,又因為I2=n1n2I1,所以I2將減小,故A正確。線路功率損耗P損=I22R,因此功率損耗減小,電壓損失減小,故B、C錯誤。因線路損耗功率減小,因此利用率將升高,故D5.(多選)供電電路的電源的輸出電壓為U1,若不采用變壓器直接供電,線路導線上的電壓為U2,用電器得到的電壓為U3,導線中電流為I,線路導線的總電阻為R,若要計算線路上的損失功率,可用的公式有()A.UB.I(U1U3)C.I2RD.U答案:BCD解析:U1不等于線路上的電壓,A錯誤;線路導線上的電壓為U2=U1U3,導線中電流為I,線路上的損失功率P=UI=I(U1U3),B正確;導線中電流為I,線路導線的總電阻為R,線路上的損失功率P=I2R,C正確;線路導線上的電壓為U2,線路導線的總電阻為R,線路上的損失功率P=U22R6.某變電站用220V的電壓輸電,導線上損失的功率為輸送功率的20%。若要使導線上損失的功率降為輸送功率的5%,則輸電電壓應為多少?答案:440V解析:設(shè)輸送功率為P,輸電電壓U1=220V時,損失功率ΔP1=20%P又因為ΔP1=I12R線,I1解得ΔP1=P2U現(xiàn)要求ΔP2=5%P,同理ΔP2=P2U因此可得Δ所以U2=2U1=440V。7.如圖所示,某小型水電站發(fā)電機的輸出功率為10kW,輸出電壓為400V,向距離較遠的用戶供電。為了減少電能損耗,使用2kV高壓輸電,最后用戶得到“220V9.5kW”的電能。(1)求水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1(2)求輸電線路導線電阻R。(3)求用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n3答案:(1)15(2)20Ω(3)解析:(1)水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1(2)P損=I2輸送電流決定于輸出電壓及輸送功率,有I2=PU2=10所以R=P損I22=10(3)設(shè)降壓變壓器原線圈上電壓為U3,則U3=U2I2R=(20005×20)V=1900V所以降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n3二、能力提升1.假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電,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,不考慮其他因素的影響。則()A.輸電電流變?yōu)樵瓉淼?倍B.輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?倍C.輸電線上降落的電壓將變?yōu)樵瓉淼?D.輸電線上損耗的電功率將變?yōu)樵瓉淼?答案:C解析:根據(jù)輸送電功率P輸=U輸I輸及P輸不變可知,輸電電流I輸=P輸U輸∝1U輸,當U輸變?yōu)樵瓉淼?倍時,I輸變?yōu)樵瓉淼?2,選項A錯誤;輸電線上降落的電壓U降=I輸R線∝I輸,所以,當輸電電流變?yōu)樵瓉淼?2時,輸電線上降落的電壓也變?yōu)樵瓉淼?2,選項B錯誤,C正確;輸電線上損耗的電功率P損=I輸2R線∝2.(多選)如圖所示,為了減少輸電線路中的電力損失,發(fā)電廠發(fā)出的電通常是經(jīng)過變電所升壓后通過遠距離輸送,再經(jīng)過變電所將高壓變?yōu)榈蛪?。某變電所將電壓u0=110002sin100πt(V)的交變電流降為220V供居民小區(qū)用電,則該變電所變壓器()A.原、副線圈匝數(shù)比為50∶1B.原線圈中電流的頻率是50HzC.原線圈的導線比副線圈的要粗D.輸入原線圈的電流等于居民小區(qū)各用電器電流的總和答案:AB解析:根據(jù)電壓u0=110002sin100πt(V)可知降壓變壓器原線圈的電壓為11000V,則n1n2=U1U2=11000220=50,選項A正確;交變電流的頻率f=ω2π=100π2πHz=50Hz,經(jīng)過變壓器后,交變電流的頻率不變,選項B正確;降壓變壓器中副線圈中的電流大于原線圈中的電流3.(多選)遠距離輸電裝置如圖所示,電廠輸送功率一定,升壓變壓器和降壓變壓器均是理想變壓器。當開關(guān)S由2改接為1時,下列說法正確的是()A.電壓表讀數(shù)變小B.電流表讀數(shù)變大C.電流表讀數(shù)變小D.輸電線損失的功率減小答案:CD解析:S接到1后,升壓變壓器副線圈匝數(shù)增多,所以輸電電壓U2升高(U1∶U2=n1∶n2,n2增多),因為輸出功率不變,所以輸電線電流減小,電流表的示數(shù)減小,輸電線上的電壓降減小,所以最終降壓變壓器的輸出電壓變大,電壓表測路端電壓,示數(shù)變大,則A、B錯誤,C正確;電流表示數(shù)減小,輸電線損失功率減小,故D正確。4.(多選)下圖為某小型電站高壓輸電示意圖。發(fā)電機輸出功率恒定,升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2。下列說法正確的是()A.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流B.升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比nC.輸電線損耗的功率為UD.將P上移,用戶獲得的電壓將升高答案:BD解析:發(fā)電機輸出功率恒定,根據(jù)P=UI可知,采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流,故A錯誤;升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比等于輸入電壓和輸出電壓之比,n1n2=U1U2,故B正確;U2等于輸電線路上的電壓降與降壓變壓器輸入電壓之和,故C錯誤;若P上移,降壓變壓器的原線圈匝數(shù)減少,由以上分析可知,用戶獲得的電壓將增大5.學校有一臺應急備用發(fā)電機,內(nèi)阻為r=1Ω,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,輸電線的總電阻為R=4Ω,全校共22個教室,每教室用“220V40W”的燈6盞,要求所有燈都正常發(fā)光。(1)發(fā)電機的輸出功率多大?(2)發(fā)電機的電動勢多大?(3)輸電線上損耗的電功率多大?答案:(1)5424W(2)250V(3)144W解析:(1)所有燈都正常工作時的總功率P2=22×6×40W=5280W用電器總電流I3=P2U4輸電線上的電流I2=I34=6降壓變壓器上的輸入電壓U3=4U4=880V輸電線上的電壓損失UR=I2R=24V因此,升壓變壓器的輸出電壓U2=UR+U3=904V輸入電壓U1=U24=226輸入電流I1=4I2=24A所以發(fā)電機的輸出功率P1=U1I1=5424W。(2)發(fā)電機的電動勢E=U1+I1r=250V。(3)輸電線上損耗的電功率PR=I22R=1446.如圖所示,作為北京奧運會主場的國家體育場擁有9.1萬個座位,其扇形屋面和大面積的玻璃幕墻不僅給人以賞心悅目之感,還隱藏著一座年發(fā)電量約為98550kW·h的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),供給體育館內(nèi)的照明燈等使用。假如該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率為1×105W。(1)按平均每天太陽照射6h計,該發(fā)電系統(tǒng)一年(按365天計)能輸出多少電能?(2)假若輸出電壓為250V,現(xiàn)準備向遠處輸電。所用輸電線的總電阻為8Ω,要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%。用戶獲得220V電壓,應選用匝數(shù)比多大的升壓變壓器?答案:(1)2.19×105kW·h或