高中物理第五章5電能的輸送訓練（含解析）新人教版選修3-2

5電能的輸送課時過關·能力提升基礎鞏固1.(多選)遠距離輸送交變電流都采用高壓輸電。采用高壓輸電的優(yōu)點是()A.可節(jié)省輸電線的材料B.可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交變電流的頻率C.可減小輸電線上的能量損失D.可加快輸電的速度解析:遠距離輸電時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=PU越小,根據(jù)P損=I2r答案:AC2.(多選)在遠距離輸電中,當輸電線的電阻和輸送的電功率不變時,那么()A.輸電線路上損失的電壓與輸送的電流成正比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二次方成反比D.輸電線路上損失的功率跟輸電線上的電流成正比解析:輸電線路上損失電壓ΔU=IR,在R一定時,ΔU和I成正比。若U越高,I=PU,I越小,那么ΔU越小。輸電線路上損失的功率ΔP=I2R,當P一定時,I=PU,所以ΔP答案:AC3.下列關于減小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=B.因為熱功率P=IU,所以應采用低電壓、小電流輸電,才能減小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送電流的方法來減小輸電導線上的熱損耗D.以上說法均不正確解析:不能盲目看公式,要注意其物理意義的表達,在求熱損耗時,用P損=I線2R線或用P損=U線答案:C4.(多選)發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至學校的輸電導線的總電阻為R,通過導線的電流為I,學校得到的電壓為U2,則輸電線上損耗的電壓可表示為()A.U1 B.U1U2 C.IR D.U2解析:輸電線上的電壓損失ΔU=IR=U1U2,故B、C對;U1為輸出電壓,U2為用戶得到的電壓,故A、D錯。答案:BC5.遠距離輸電,原來用電壓U0輸電,在輸電線上損失電功率P0,現(xiàn)在要使輸電線上損失的電功率減小到原來的1A.100U0 B.C解析:設線路電阻為r,損失功率為P損=I2r,線路電流為I=P則P損'∝1當P損為原來的110時,U選項B正確。答案:B6.遠距離輸電,輸電功率一定,當輸電電壓為U0時,輸電線上的電流為I0,損失的電功率為P0,則當輸電電壓提高為2U0時()A.由I=B.由I=C.由P=D.由P=UI得,輸電線上損失的電功率為2P0解析:設輸電線的電阻為R,當輸電線上的電流為I0時,損失的電功率為P0=I02R。當輸電電壓提高為2U0時,由答案:B7.(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示。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()A.B.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)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比,有又U'=UU線,由U'<U可知U200V>U'220V,n答案:AD8.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,求:(1)水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比(2)輸電線路導線電阻R;(3)用戶降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比解析:(1)水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n(2)由P損=I22所以R=P損I(3)設降壓變壓器原線圈上電壓為U3,U3=U2I2R=(20005×20)V=1900V所以降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n答案:(1)能力提升1.(多選)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機有穩(wěn)定的輸出電壓,它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓,然后通過輸電線路把電能輸送到遠處用戶附近的降壓變壓器,經(jīng)降低電壓后再輸送至各用戶。設變壓器都是理想的,那么在用電高峰期,隨用電器電功率的增加將導致()A.升壓變壓器原線圈中的電流變小B.升壓變壓器副線圈兩端的電壓變小C.高壓輸電線路的電壓損失變大D.降壓變壓器副線圈兩端的電壓變小解析:用電器電功率增加導致輸出功率變大,在輸出電壓一定時,使輸出電流變大,輸電線中電流也變大,由于ΔU=IR,所以輸出電流變大導致輸電線路的電壓損失變大,從而導致降壓變壓器原線圈電壓變小,副線圈電壓也減小,所以選項C、D正確。答案:CD2.如圖所示,遠距離交流輸電的簡化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流為I2。則()A.用戶端的電壓為B.輸電線上的電壓降為UC.理想變壓器的輸入功率為D.輸電線路上損失的電功率為I1U解析:根據(jù)理想變壓器原副線圈的功率相等,有U1I1=U2I2,解得用戶端電壓為U2=I1U1I2,選項A正確;輸電線上的電壓降為I1r答案:A3.右圖為遠距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,在T的原線圈兩端接入一電壓u=Umaxsinωt的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率為()A.B.C.4D.4解析:由瞬時值表達式知,原線圈電壓的有效值U1=Umax2,根據(jù)理想變壓器的電壓規(guī)律可得U1U2=n1n2,由理想變壓器的輸入功率等于輸出功率得P=I答案:C4.(多選)遠距離輸電裝置如圖所示,升壓變壓器和降壓變壓器均是理想變壓器,當S由2改接為1時,下列說法正確的是()A.電壓表讀數(shù)變大 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解析:由U2=n2n1U1知,當S由2改接為1時,升壓變壓器的原線圈匝數(shù)不變,副線圈匝數(shù)變大,輸送電壓變大,降壓變壓器的輸入電壓和輸出電壓均變大,電壓表示數(shù)變大,選項A正確;降壓變壓器的輸出電壓變大時,流過燈泡的電流I燈也變大,輸電線上的電流I線也隨著I燈答案:AB5.(多選)一項名為“1100千伏特高壓隔離開關”的“破冰實驗”在我國漠河縣取得成功,標志著我國特高壓輸電技術已突破低溫環(huán)境制約。為消除高壓輸電線上的冰,假設利用電流的熱效應除冰。若在正常供電時,高壓線上輸電電壓為U,電流為I,熱功率為P損;除冰時,輸電線上的熱功率需要變?yōu)?P損,則除冰時(認為輸電功率和輸電線電阻不變)()A.輸電電流為3I B.輸電電流為9IC.輸電電壓為3U D.輸電電壓為解析:輸電線上的功率損失為P損=I2R線=PU2R線答案:AD6.遠距離輸電時,輸送電壓為6000V,功率為500kW,這時,安裝在輸電線路起點和終點的電能表一晝夜里讀數(shù)相差4800kW·h,則輸電效率為多少?輸電導線的電阻為多少?解析:由能量守恒定律可知η=因為P損=P×40%,P損=P所以r=36×106×200×10答案:60%28.8Ω7.★如圖所示,交流發(fā)電機電動勢的有效值E=20V,內(nèi)阻不計,它通過一個R=6Ω的指示燈連接變壓器。變壓器輸出端并聯(lián)24只彩色小燈泡,每只燈泡都是“6V0.25W”,燈泡都正常發(fā)光,導線電阻不計。求:(1)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比;(2)發(fā)電機的輸出功率。解析:(1)彩色小燈泡的額定電流IL=PU=124A,副線圈總電流I2變壓器輸入功率等于I1U1=I2U2=6W變壓器原線圈電路中,利用歐姆定律可得E=U1+I1R=U2I代入E值解得I1=13A(I1=3A應舍去,據(jù)題意是降壓變壓器,應I1<I所以(2)發(fā)電機輸出功率P=I1E=6.67W。答案:(1)3∶1(2)6.67W8.★如圖所示,作為北京奧運會主場館之一的國家體育館“鳥巢”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(365天計)能輸出多少電能?(2)假若輸出電壓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,求應選用匝數(shù)比多大的升壓變壓器和降壓變壓器?解析:(1)P=1.0×105W,t=365×6h,E=Pt=2.19×105kW·h或E=7.884×1011J(2)依題意作出如圖輸電示意圖升壓變壓器原線圈的電流為I1=PU1當輸電線上損失的電功率為