课时作业(18)电能的输送（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

课时作业(十八)　电能的输送 (建议用时：40分钟) [基础题组练] 题组一　输电线上的电压、功率损失 1．供电站向远方输送正弦式交变电流，输送的电功率恒定，若将输电电压提高到原来的2倍，则(　　) A．输电电流变为原来的2倍 B．输电导线上损失的电压变为原来的2倍 C．输电导线上损失的电功率变为原来的 D．输电导线上损失的电功率变为原来的 答案　D 解析　由于输送的电功率恒定，则根据P＝UI可知，若将输电电压提高到原来的2倍，则输电电流变为原来的，选项A错误；根据欧姆定律由U损＝Ir损知，输电导线上损失的电压变为原来的，选项B错误；根据P损＝I2r损可知，输电导线上损失的电功率变为原来的，选项C错误，D正确． 2．某用电器与供电电源的距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，那么该输电导线的横截面积的最小值是(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　输电线电流I＝，R＝，所以最小横截面积为S＝＝，选项B正确． 3．如果用220 V和11 kV两种电压来输电，设输送的电功率、输电线上功率损失、导线的长度和电阻率都相同，则两次输电导线的横截面积之比为(　　) A．1∶2500 B．2500∶1 C．1∶250 D．250∶1 答案　B 解析　根据P＝UI得，I＝，则P损＝I2R＝·R，因为输送的电功率、输电线上的功率损失相同，输送电压之比为1∶50，导线的长度和电阻率相同，根据R＝ρ得，导线的横截面积之比为2 500∶1，选项B正确． 4．(多选)在进行远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线上损失的电功率为ΔP，用户得到的电功率为P′，则下列关于ΔP、P′的关系式正确的是(　　) A．ΔP＝ B．ΔP＝ C．P′＝P－ D．P′＝P 答案　BD 解析　输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝，故输电线上损失的电功率为ΔP＝I2R＝2·ρ＝，用户得到的电功率为P′＝P－ΔP＝P. 题组二　远距离输电 5．如图所示，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时(　　) A．输电线上损耗的功率减小 B．电压表V1的示数减小，电流表A1的示数增大 C．电压表V2的示数增大，电流表A2的示数减小 D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小 答案　D 解析　当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2的示数变大，输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，选项A错误；电流表A1的示数增大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例＝1－＝1－，因为输电线上的电流增大，则电压损失ΔU增大，U1不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，选项D正确． 6．(多选)某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是(　　) A．输电线上输送的电流大小为6.0×103 A B．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV C．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW D．输电线上损失的功率为ΔP＝，U为输电电压，r为输电线的电阻 答案　AB 解析　输电线上输送的电流为I＝＝ A＝6 000 A，选项A正确；输电线上由电阻造成的电压损失为U损＝Ir＝6 000×2.5 V＝1.5×104 V，选项B正确；输电线上损失的功率不可能大于输送的总功率3×106 kW，选项C错误；输电线上损失的功率为ΔP＝，其中U应当为输电线上损失的电压，选项D错误． 7．(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻为R＝1 kΩ.到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V　60 W)．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则(　　) A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D．有6×104盏灯泡(220 V　60 W)正常发光 答案　ABD 解析　远距离输电的模型如图所示，T1原线圈的电流为I1＝＝ A＝1×103 A，输电线路上损失的功率为P损＝IR＝10%P1，所以有I2＝＝ A＝20 A，选项A正确；T1的原、副线圈匝数比为＝＝＝，T1上副线圈的电压为U2＝50U1＝2×105 V，T2原线圈的电压为U3＝U2－I2R＝2×105 V－20×103 V＝1.8×105 V，选项B正确；T2上原、副线圈的变压比为＝＝＝，选项C错误；能正常发光的灯泡的盏数为N＝＝6×104盏，选项D正确． 8．一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率为500 kW，升压变压器原线圈两端的电压为500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两变压器间输电线的总电阻为1.5 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器均为理想变压器，求： (1)升压变压器副线圈两端的电压； (2)输电线上的功率损失及用户得到的功率； (3)降压变压器原、副线圈的匝数比． 解析　输电线路原理图如图所示． (1)根据＝可知，升压变压器制线圈两端的电压U2＝＝2 500 V. (2)输电线上的电流I2＝＝＝200 A， 输电线上的功率损失P损＝Ir线＝60 kW， 用户得到的功率P用＝P1－P损＝440 kW. (3)输电线上损失的电压ΔU＝I2r损＝300 V， 降压变压器原线圈两端的电压 U2＝U2－ΔU＝2 200 V， 降压变压器原、副线圈的匝数比为 ＝＝10∶1. 答案　(1)2 500 V　(2)60 kW　440 kW　(3)10∶1 [能力提升练] 9．风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，截至2023年底，中国风电装机容量接近4亿千瓦，位居世界第一．如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10 kW，输出电压为250 V，用户端电压为220 V，输电线总电阻R＝20 Ω，升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶10，两变压器均为理想变压器，下列说法正确的是(　　) A．降压变压器的匝数比为n3∶n4＝11∶1 B．输电线上的电流为40 A C．该输电系统的输电效率为96.8% D．深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变大 答案　AB 解析　根据题意，由P＝UI可得，升压变压器原线圈的电流为I1＝＝ A＝40 A，输电线上的电流为I2＝I1＝4 A，升压变压器副线圈的电压为U2＝U1＝2 500 V，降压变压器原线圈的电压为U3＝U2－ΔU＝U2－I2R＝2 420 V，降压变压器的匝数比＝＝＝，选项A正确，B错误；该输电系统的输电效率为η＝×100%＝×100%＝96.8%，选项C正确；深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输电线上损失的功率减小，选项D错误． 10．随着社会的发展，人类对能源的需求日益增加，节能变得愈加重要．甲、乙两地采用电压U进行远距离输电，输电线上损耗的电功率为输入总功率的k(0<k<1)倍，在保持输入总功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用5U的电压输电，若不考虑其他因素的影响，输电线上损耗的电功率将变为输入总功率的(　　) A． B． C．5k D．25k 答案　A 解析　输入总功率为P0，输电线电阻为R，电压为U时，输电线电流I1＝，输电线上损耗的电功率P1＝IR＝·R＝kP0；电压为5U时，输电线电流I2＝，输电线上损耗的电功率P2＝IR＝R＝P0，即输电线上损耗的电功率变为输入总功率的倍，选项A正确． 11．某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%.求： (1)当村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗) (2)若不用变压器而由发电机直接输送，则村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少？ 解析　(1)建立如图甲所示的远距离输电模型， 输电线路损耗的功率 P线＝IR线和P线＝4%P出，可得I线＝6 A， 又P出＝U2I线， 所以U2＝1 500 V， 则U3＝U2－I线R线＝1 440 V， 由理想变压器规律可得 ＝＝，＝＝， 所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11. (2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示)． 由P出＝UI′线，可得I′线＝18 A， 所以线路损耗的功率为 P′线＝I′R线＝182×10 W＝3 240 W， 用户得到的电压为 U用户＝U－I′线R线＝(500－18×10)V＝320 V， 用户得到的功率为P用户＝P出－P′线＝(9 000－3 240)W＝5 760 W. 答案　(1)1∶3　72∶11　(2)320 V　5 760 W 12．如图所示，某学校有一台应急备用发电设备，内阻不计．升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶4，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4＝4∶1，输电线总电阻为r＝4 Ω，其他导线电阻可忽略不计．全校有22间教室，每间教室安装“220 V　40 W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求： (1)输电线上的电流大小； (2)升压变压器的输入电压． 解析　(1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P总＝40×6×22 W＝5 280 W＝P， 由于灯正常发光，故降压变压器副线圈两端的电压U4＝220 V， 所以降压变压器原线圈两端的电压为 U3＝U4＝×220 V＝880 V， 则输电线上的电流为 I线＝＝＝A＝6 A. (2)输电线上损失的电压为U损＝I线r＝6×4 V＝24 V，则升压变压器副线圈两端的电压为U2＝U3＋U损＝880 V＋24 V＝904 V， 则升压变压器原线圈两端的电压为 U1＝U2＝×904 V＝226 V. 答案　(1)6 A　(2)226 V 学科网（北京）股份有限公司 $$