第三章4 电能的输送-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

4　电能的输送 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关。 2.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算。 3.了解交变电流从发电站到用户的输电过程。 1.核心素养 (1)了解交变电流从发电站到用户的输电过程。 (2)体会高压输电知识在实际问题中的应用。 2.关键能力 科学探究的能力及逻辑思维能力。 授课提示：对应学生用书第91页 一 输送电能的基本要求 1．可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少。 2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。 3．经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 二 降低输电损耗的两个途径 1．输电线上的功率损失：ΔP＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻。 2．降低输电损耗的两个途径 (1)减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积。 (2)减小输电线中的电流：为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。 自主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)仅仅从减少能量损耗的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损耗的能量越少。(√) (2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小。(√) (3)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。(×) (4)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。(√) (5)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。(×) 2．在高压输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线上电阻为R，则下列说法中错误的是(　　) A．损耗的功率为 B．输电导线上的电流为 C．损失的电压为R D．用户得到的功率为P－R 解析：根据P＝UI得，输电导线上的电流为I＝，则输电导线上损耗的功率为P损＝I2R＝R，故A错误，B正确；根据欧姆定律可得U损＝IR＝R，故C正确；根据能量守恒定律可知，用户得到的功率为P′＝P－R，故D正确。A符合题意。 答案：A 3．(多选)在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。当发电厂的输出功率减小时，下列说法正确的有(　　) A.升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率减小 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 解析：根据＝知，只要发电机输出电压不变，原、副线圈匝数比不变，升压变压器的输出电压就不变，A错误；输出功率减小，是由于输出电流减小，因此输电线上损耗的电压ΔU减小，由于U3＝U2－ΔU，降压变压器的输入电压增大，因此降压变压器的输出电压也增大，B正确；输电线上损耗的功率ΔP＝I2R，由于电流减小，因此输电线上损耗的功率减小，C正确；输电线上损耗的功率占总功率的比例为＝＝，由于I减小，而U2不变，因此输电线上损耗的功率占总功率的比例减小，D错误。 答案：BC 授课提示：对应学生用书第92页 　输电线上的电压和能量损失 　远距离输电过程中，输电线上不可避免地有电压和能量损失。可通过哪些措施来降低输电线路的损失？ 提示：输电线路上的损失功率为P＝I2r，所以有两个途径可减少电能的损失，一是减少输电线路的电阻；二是减小输电导线中的电流。 1．输电线上的电功率损失 (1)原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。 (2)计算式：①P线＝I2R线；②P线＝IU线；③P线＝。 2．输电线上的电压损失 若用U表示输电线始端电压，U′表示输电线末端电压，则U线＝U－U′或U线＝IR线。 3．电压损失与输电电压的关系 如果远距离输电的电功率P不变，输电电压为U，输电导线电阻为R线，则输电导线上发热损失的功率P损＝I2R线＝()2R线，因此输电电压若提高到nU，则P损将减为原来的。 4．注意：交流输电时，导线不但有电阻，还有线路的电感、电容产生的感抗和容抗，但高中阶段计算中，可将输电线看作纯电阻电路，不再考虑感抗和容抗对交流电路的影响。 　某变电站用220 V的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%。若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？ [解析]　设输送功率为P，输电电压U1＝220 V时，损失功率ΔP1＝20%P 又因为ΔP1＝I12R线，I1＝ 解得ΔP1＝R线 现要求ΔP2＝5%P，同理ΔP2＝R线 因此可得＝＝ 所以U2＝2U1＝440 V。 [答案]　440 V 计算输电线上功率损失的两种方法 计算输电线上损失的功率时，要注意区分两个电压