廣西專版新教材高中物理第3章交變電流4電能的輸送課后習(xí)題新人教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGEPAGE14電能的輸送課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~7題為多選題)1.遠(yuǎn)距離輸電中,當(dāng)輸送的電功率為P,輸送電壓為U時(shí),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(yīng)增為(A.32U B.16UC.8U D.4U答案:C解析:依據(jù)題意知ΔP=PU2·r,14ΔP=4PU'2·2.下圖是為額定電壓為250V的用戶供電的遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,已知升壓變壓器原線圈兩端的電壓U1=500V,發(fā)電機(jī)的輸出功率為P=500kW,輸電線的電阻R=12.5Ω,輸電線上損耗的功率為輸送功率的1%,圖中的升壓變壓器以及降壓變壓器均為志向的變壓器。則下列結(jié)論正確的是()A.n3∶n4=79∶1B.n1∶n2=1∶50C.流過輸電線的電流大小為40AD.降壓變壓器原線圈兩端的電壓為24700V答案:B解析:輸電線上的電流I2=1%PR=1%×500×10312.5A=20A,升壓變壓器原線圈電流I1=PU1=500×103500A=1000A,則n1n2=I2I1=201000=150,選項(xiàng)B3.超導(dǎo)是當(dāng)今高科技探討的熱點(diǎn),利用超導(dǎo)材料可實(shí)現(xiàn)無損耗輸電?，F(xiàn)有始終流電路,輸電總電阻為0.4Ω,它供應(yīng)應(yīng)用電器的電功率為40kW,電壓為800V。若用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜代替原來的輸電線,保持供應(yīng)用電器的功率和電壓不變,那么節(jié)約的電功率為()A.1kW B.1.6×103kWC.1.6kW D.10kW答案:A解析:節(jié)約的電功率即為一般電路輸電時(shí)損耗的電功率,I=PU=40×103800A=50A,P線=I2R=502×0.4W=4.下圖為某小型電站高壓輸電示意圖。發(fā)電機(jī)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。在輸電線路的起始端接入兩個(gè)互感器,原、副線圈的匝數(shù)比分別為10∶1和1∶10,電壓表的示數(shù)為220V,電流表的示數(shù)為10A,各互感器和電表均為志向的,則下列說法正確的是()A.升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為nB.采納高壓輸電可以增大輸電線中的電流,輸電電流為100AC.線路輸送電功率是220kWD.將P上移,用戶獲得的電壓將降低答案:C解析:依據(jù)變壓器的原理可得升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2=U1U2,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。采納高壓輸電可以減小輸電線中的電流,從而減小輸電過程中的電能損耗,依據(jù)電流互感器原理及匝數(shù)比為1∶10,由公式I送I副=n副n原=101,得輸電電流為I2=10×10A=100A,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由電壓表的示數(shù)為220V,依據(jù)變壓公式U送U副=n原'n副'=1015.遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,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。變壓器為志向變壓器,則下列關(guān)系式正確的是()A.I1I2=n2nC.I1U1=I22R D.I1U1=I2答案:AD解析:依據(jù)變壓器的工作原理可知I1I2=n2n1,選項(xiàng)A正確。因U2、I2、R不滿意歐姆定律公式中物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。U1I1=U2I2,但U2I2≠6.為消退高壓輸電線上的冰凌,有人提出了這樣的融冰思路:利用電流的熱效應(yīng)除冰。若在正常供電時(shí),高壓線上輸電電壓為U,電流為I,發(fā)熱功率為ΔP;除冰時(shí),輸電線上的發(fā)熱功率需變?yōu)?ΔP,則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變)()A.輸電電流為3IB.輸電電流為9IC.輸電電壓為3UD.輸電電壓為13答案:AD解析:輸電功率P=UI,輸電線電阻為R,則ΔP=I2R=PU2R,除冰時(shí),輸電線上的發(fā)熱功率為9ΔP,那么輸電電流應(yīng)變?yōu)?I,由于輸電功率保持不變,輸電電壓變?yōu)?3U,選項(xiàng)A7.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,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n1、n2,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為志向變壓器)。要使額定電壓為220V的用電器正常工作,則()A.nB.nC.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答案:AD解析:由于輸電線上有功率損耗,故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率,P出-P損=P入,選項(xiàng)D正確。U2U1=n2n1,U3U4=n3n4,因?yàn)閁1=200V<U4=220V,U二、非選擇題8.一臺(tái)溝通發(fā)電機(jī)額定輸出功率為P=4.0×103kW,以400V的電壓接到升壓變壓器后向遠(yuǎn)方輸電,若輸電線的總電阻為40Ω,允許輸電線損耗的功率為10%,運(yùn)用的升壓變壓器、降壓變壓器都是志向變壓器。(1)求升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比和輸出電流。(2)為了使遠(yuǎn)方的用戶負(fù)載能獲得220V工作電壓,則降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(3)實(shí)際輸送到用戶的總功率是多少?答案:(1)1∶100100A(2)1800∶11(3)3.6×103kW解析:(1)升壓變壓器輸入電流I1=PU1=4.輸電損耗的功率P損=10%P=I2R,輸電電流I=10%升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1(2)由U1U2=n1n輸電線損耗的電壓U損=IR=100×40V=4000V降壓變壓器的輸入電壓U3=U2-U損=36000V則降壓變壓器的匝數(shù)比n3(3)實(shí)際輸送到用戶的總功率P用=P-P損=3.6×103kW。實(shí)力提升一、選擇題(第1~3題為單選題,第4~6題為多選題)1.遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,輸電線上的電阻為R,變壓器為志向變壓器,發(fā)電機(jī)功率不變。為減小輸電線上的功率損耗,下列方法可行的是()A.n1加倍,n2加倍B.n1加倍,n2減半C.n1減半,n2加倍D.n1減半,n2減半答案:C解析:輸電線的功率損耗為ΔP=I22R=PU22R,由公式U1U2=n1n2可知,n1加倍,n2加倍,電壓U2不變,輸電線的功率損耗不變;n1加倍,n2減半,電壓U2減小,輸電線的功率損耗增大;n1減半,n2加倍,電壓U2增大,輸電線的功率損耗減小;n1減半,n2減半,電壓U22.如圖所示,某發(fā)電機(jī)輸出功率是100kW,輸出電壓是250V,從發(fā)電機(jī)到用戶間的輸電線總電阻為8Ω,要使輸電線上的功率損耗為發(fā)電機(jī)輸出功率的5%,而用戶得到的電壓正好為220V,則升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比分別是()A.16∶1190∶11B.1∶1611∶190C.1∶16190∶11D.16∶111∶190答案:C解析:輸電線損耗功率P損=100×103×5%W=5×103W,所以輸電線上電流I2=P損R總=25A,升壓變壓器原線圈電流I1=P總U1=400A,故升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2=I2I1=116;升壓變壓器副線圈兩端電壓U2=n2n1U1=4000V,輸電線損耗電壓U損3.下圖為某發(fā)電站電能輸送示意圖。已知發(fā)電機(jī)的輸出電壓、輸電線的電阻及志向升壓變壓器、降壓變壓器的匝數(shù)均不變。若用戶電阻R0減小,下列說法正確的是()A.發(fā)電機(jī)的輸出功率減小B.輸電線上的功率損耗減小C.用戶得到的電壓減小D.輸電線輸電電壓減小答案:C解析:若用戶電阻減小,則降壓變壓器輸出功率增大,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的輸出功率增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。降壓變壓器輸出功率增大,導(dǎo)致輸電線上電流增大,輸電線上損耗的電壓增大,輸電線上的功率損耗增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變,則升壓變壓器的原線圈輸入電壓不變,由于升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)不變,則輸電線上輸電電壓不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。輸電線上損耗電壓增大,升壓變壓器的輸出電壓不變,則降壓變壓器的輸入電壓變小,由于降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變,故降壓變壓器副線圈輸出電壓(即用戶得到的電壓)減小,選項(xiàng)C正確。4.下圖是遠(yuǎn)距離輸電示意圖,電站的輸出電壓U1=250V,輸出功率P1=100kW,輸電線電阻R=8Ω。則進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí),下列說法正確的是()A.若電站的輸出功率突然增大,則降壓變壓器的輸出電壓減小B.若電站的輸出功率突然增大,則升壓變壓器的輸出電壓增大C.輸電線損耗比例為5%時(shí),所用升壓變壓器的匝數(shù)比nD.用10000V高壓輸電,輸電線損耗功率為8000W答案:AC解析:由U1U2=n1n2知,U1不變時(shí),U2也不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由U3=U2-P1U2R知,電站的輸出功率突然增大,U3減小,又U3U4=n3n4,故U4也減小,選項(xiàng)A正確。I1=P1U1=400A,I2=ΔPR=5%P1R=5.如圖所示,圖甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖,圖乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間改變的圖像,則下列說法正確的是()甲乙A.發(fā)電機(jī)輸出交變電流的電壓有效值是500VB.降壓變壓器上交變電流的頻率是50HzC.輸電線的電流只由降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比確定D.當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí),輸電線上損耗的功率減小答案:BD解析:由題圖乙可知溝通電壓的最大值為Um=500V,因此其有效值為U=5002V,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由題圖乙可知,T=0.02s,頻率f=1T=10.02Hz=50Hz,故選項(xiàng)B正確。輸電線中的電流與須要傳輸?shù)墓β视嘘P(guān),傳輸?shù)墓β试酱?輸電線中的電流也越大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí),用戶的功率減小,降壓變壓器的輸出功率減小,則輸入的功率減小,6.下圖為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖,升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為a,降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為b,輸電線的電阻為R,升壓變壓器和降壓變壓器均為志向變壓器,發(fā)電機(jī)輸出的電壓恒為U。若由于用戶的負(fù)載改變,使電壓表V2的示數(shù)增大了ΔU,則下列推斷正確的是()A.電壓表V1的示數(shù)不變B.電流表A2的示數(shù)減小了bC.電流表A1的示數(shù)減小了bD.輸電線損失的功率減小了bΔ答案:AC解析:由于U不變,所以電壓表V1的示數(shù)不變,選項(xiàng)A正確。由于V2增大,所以降壓變壓器原線圈的電壓U3增大了bΔU,依據(jù)UV1=IA1R+U3,所以IA1R減小了bΔU,所以電流表A1的示數(shù)減小了bΔUR,A2的示數(shù)減小了ΔUR,選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤。輸電線損失的功率減小了ΔP=I2R-I二、非選擇題7.發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220V,輸出功率為44kW,每條輸電線的電阻為0.2Ω。(1)此時(shí)用戶得到的電壓和電功率各為多少?(2)假如發(fā)電站先用變壓比為1∶10的升壓變壓器將電壓上升,經(jīng)同樣的輸電線路后經(jīng)10∶1的降壓變壓器將電壓降低后供應(yīng)用戶,則用戶得到的電壓和電功率各是多少?答案:(1)140V28kW(2)219.2V43.84kW解析:(1)輸電線上的電流IR=PU=44000損耗的電壓UR=IRR=200×2×0.2V=80V損耗的功率PR=URIR=80×200W=16kW用戶得到的電壓U用戶=U-UR=140V用戶得到的功率P用戶=P-PR=28kW。(2)已知升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=1∶10輸入電壓U1=220V因此,升壓變壓器的輸出電壓U2=n2n1U輸電線上的電流IR'=PU2=損耗的電壓UR'=IR'R=20×2×0.2V=8V損耗的功率PR'=UR'IR'=8×20W=160W因此,降壓變壓器的輸入電壓U3=U2-UR'=2192V已知降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=10∶1所以用戶得到的電壓U4=n4n3U3=用戶得到的功率P用戶'=P-PR'=43.84kW。8.某學(xué)校有一臺(tái)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī),內(nèi)阻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r=4Ω,全校22個(gè)教室,每個(gè)教室用“220V40W”的燈泡6盞,要求全部燈都正常發(fā)光。求:(1)輸電線上損耗的電功率;(2)發(fā)電機(jī)的輸出功率;(3)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)。答案:(1)144W(2)5424W(3)250V解析:(1)依據(jù)題意,畫出從發(fā)電機(jī)到教室燈泡之間的輸電過程,如圖所示。全部燈都正常工作的總功率為P2'=22×6×40W=5280W用電器都