高中物理第五章5電能的輸送訓(xùn)練（含解析）新人教版選修3-2

5電能的輸送課時(shí)過關(guān)·能力提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)遠(yuǎn)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(diǎn)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(yuǎn)距離輸電時(shí)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(yuǎn)距離輸電中,當(dāng)輸電線的電阻和輸送的電功率不變時(shí),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(shí),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(dāng)P一定時(shí),I=PU,所以ΔP答案:AC3.下列關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法正確的是()A.因?yàn)闊峁β蔖=B.因?yàn)闊峁β蔖=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?yàn)闊峁β蔖=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.以上說法均不正確解析:不能盲目看公式,要注意其物理意義的表達(dá),在求熱損耗時(shí),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(jī)的輸出電壓為U1,發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為R,通過導(dǎo)線的電流為I,學(xué)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(yuǎn)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(shè)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(dāng)P損為原來的110時(shí),U選項(xiàng)B正確。答案:B6.遠(yuǎn)距離輸電,輸電功率一定,當(dāng)輸電電壓為U0時(shí),輸電線上的電流為I0,損失的電功率為P0,則當(dāng)輸電電壓提高為2U0時(shí)()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(shè)輸電線的電阻為R,當(dāng)輸電線上的電流為I0時(shí),損失的電功率為P0=I02R。當(dāng)輸電電壓提高為2U0時(shí),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(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(jī)的輸出功率為10kW,輸出電壓為400V,向距離較遠(yuǎn)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(dǎo)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(shè)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(jī)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(yuǎn)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(shè)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(dǎo)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(dǎo)致輸出功率變大,在輸出電壓一定時(shí),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(dǎo)致輸電線路的電壓損失變大,從而導(dǎo)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(xiàng)C、D正確。答案:CD2.如圖所示,遠(yuǎn)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(xiàng)A正確;輸電線上的電壓降為I1r答案:A3.右圖為遠(yuǎn)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(shí)值表達(dá)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(yuǎn)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(dāng)S由2改接為1時(shí),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(dāng)S由2改接為1時(shí),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(xiàng)A正確;降壓變壓器的輸出電壓變大時(shí),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(xiàng)名為“1100千伏特高壓隔離開關(guān)”的“破冰實(shí)驗(yàn)”在我國漠河縣取得成功,標(biāo)志著我國特高壓輸電技術(shù)已突破低溫環(huán)境制約。為消除高壓輸電線上的冰,假設(shè)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,熱功率為P損;除冰時(shí),輸電線上的熱功率需要變?yōu)?P損,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(yuǎn)距離輸電時(shí),輸送電壓為6000V,功率為500kW,這時(shí),安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)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(dǎo)線的電阻為多少?解析:由能量守恒定律可知η=因?yàn)镻損=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(jī)電動勢的有效值E=20V,內(nèi)阻不計(jì),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(dǎo)線電阻不計(jì)。求:(1)降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比;(2)發(fā)電機(jī)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(yīng)舍去,據(jù)題意是降壓變壓器,應(yīng)I1<I所以(2)發(fā)電機(jī)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(yùn)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(jì),該發(fā)電系統(tǒng)一年(365天計(jì))能輸出多少電能?(2)假若輸出電壓250V,現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電。所用輸電線的總電阻為8Ω,要求輸電時(shí)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(yīng)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(dāng)輸電線上損失的電功率為