(教用word)第3章 第4节 电能的远距离输送-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第4节　电能的远距离输送 学业要求＋核心素养 1．理解降低输电损耗的两个途径及其各自的优缺点。(物理观念) 2．理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。(科学思维) 3．掌握远距离输电的典型电路，并能利用电路知识、变压器规律等解决相关问题。(科学态度与责任) 一、采用高压输电的原因 1．基础梳理 (1)两种损失比较 两种损失 主要原因 大小表示 减小办法 电功率损失 输电线有电阻，电流产生焦耳热 ΔP＝①I2R 减小R或③减小I 电压损失 输电线电阻的电压降 ΔU＝②IR (2)降低两种损失的途径——高压输电 在保证输送电功率不变的前提下提高输电电压，会减小输电电流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失。 2．尝试探究 假设两条输电线的总电阻为r，在如图所示的输电示意图中等效为r，输送的功率为P，发电厂输出的电压为U1。 (1)输电线上损失的电压为多少？怎样减小输电线上损失的电压呢？ 提示：由P＝U1I得I＝，所以ΔU＝Ir＝。据ΔU＝Ir可知，减小输电线路上电压损失的方法主要有两种：①减小输电线路电阻；②减小输电电流。 (2)怎样计算输电线路损失的功率？如何减少输电线路的功率损失？ 提示：输电线路损失的功率ΔP＝I2r，减小输电线的电阻或输电线中的电流均可减少输电线路的功率损失。 二、高压交流输电与直流输电 1．基础梳理 (1)高压交流输电基本环节 (2)高压直流输电组成部分 高压直流输电系统主要由整流站、直流线路和逆变站三部分构成。实际上直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电环节和用电环节仍是交流，输电过程中只用两根导线。 2．尝试探究 我们日常生活离不开电，电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题： (1)火力发电厂或水电站发出电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？ 提示：发电厂发出电的电压最大值由公式 Em＝NBSω决定，因机械制造等因素，电压不会很高，通常借助变压器将低电压变为高电压。 (2)电能的远距离传输一般要经过哪几个环节？ 提示：一般要经历三个环节，即升压变压器升压、电能的输送线路、降压变压器降压。 (3)用户消耗的电功率和电厂发出的电功率相等吗？如果不相等，谁的大？ 提示：不相等。因为在电能的输送线路上有电阻要消耗部分电功率，所以电厂发出的电功率大于用户获取的电功率。 (4)输电线上功率损失的原因是什么？ 提示：由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了。 (5)“提高电压，减小电流”与欧姆定律矛盾吗？ 提示：不矛盾。欧姆定律是针对纯电阻耗能元件应用的定律，而“提高电压，减小电流”是从输送角度考虑，是在P＝UI，且P一定的条件下得出的结论，两者不矛盾。 (6)在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝，对不对？为什么？ 提示：不对。U为输电电压，而不是加在输电导线两端的电压，所以U≠Ir。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好。 (√) (2)从发电厂发出的电输送给用户均需要采用高压输电。 (　　) ×　提示：当发电厂与用户距离较近时可不用高压输电。 (3)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。 (√) (4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。 (　　) ×　提示：由于输电导线有电阻，输电线路上电压会有损耗，升压变压器输出的电压大于降压变压器输入的电压，故升压变压器的输入电压大于降压变压器的输出电压。 2．远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可用的最佳方法是(　　) A．使输电线粗一些 B．减小输电线长度 C．减少通电时间 D．采用高压输电 D　解析：从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，电阻减小已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电的方式，减小输电电流。 3．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下(　　) A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率 B．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率 C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流 B　解析：输送功率不变，根据P＝UI知，提高输送电压，减小输电电流，则损失的功率减小，输电的效率提高，故选项B正确，选项A、C、D错误。 4．(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能。若输送的总功