第3章 第4节 电能的输送(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

训练十五 电能的输送 [对应素能提升训练第41页] 1.对于电能输送的以下说法中,正确的是（　　） A.输送电能的基本要求是经济实惠 B.减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电 C.减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积 D.实际输电时,要综合考虑各种因素,如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等 解析　输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减少输电导线上的电功率损失可采用高压输电,也可以减小输电导线的电阻,即增大导线的横截面积,但不经济。实际输电时,应综合考虑各种因素。故D正确。 答案　D 2.（多选）某发电厂原来用11 kV的交流电压输电,后来改用升压变压器将电压升到220 kV输电,输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R,则下列说法正确的是（　　） A.根据公式I＝,提高电压后输电线上的电流降为原来的 B.根据公式I＝,提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C.根据公式P损＝I2R＝R,提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的 D.根据公式P＝,提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍 解析　输电线上的电流为I＝,也可以用I＝来表示,其中ΔU为输电线上电阻R两端的电压,而不是输送电压,A正确,B错误；输电线上的功率损耗为P损＝I2R＝R,C正确；如果用P损＝,则U应为R上的分压ΔU,D错误。 答案　AC 3.利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V。如果用超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（　　） A.1 kW B.1.6×103 kW C.1.6 kW D.10 kW 解析　当输电线总电阻为0.4 Ω时，由P＝UI得I＝，输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝ R＝×0.4 W＝1 000 W＝1 kW，故选A。 答案　A 4.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,发电厂的输出电压及输电线的电阻R均不变。在用电高峰期,发电厂输出功率将增大,下列说法正确的是 （　　） A.升压变压器副线圈中电流变小 B.降压变压器副线圈中电流变小 C.输电线上损耗的功率减小 D.用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小 解析　发电厂输出功率增大,根据P＝UI知,输出电压不变,则升压变压器原线圈中的电流增大,副线圈中的电流也增大,故A错误；用电高峰期时,用电器增多,则降压变压器中电流变大,故B错误；升压变压器副线圈中的电流等于输电线中的电流,则输电线中的电流增大,根据P损＝I2R知,输电线上损失的功率增大,故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,则电压损失增大,U2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,故D正确。 答案　D 5.（多选）为消除高压输电线上的冰凌,有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上输电电压为U,电流为I,热损失功率为ΔP；除冰时,输电线上的热损失功率需要变为9ΔP,则除冰时（认为输电功率和输电线电阻不变） （　　） A.输电电流为3I B.输电电流为9I C.输电电压为3U D.输电电压为U 解析　正常供电时输电线的电流为I线,高压线上的热损失功率ΔP＝I2R线；若除冰时热损失功率变为9ΔP,则9ΔP＝I'2R线,可得I'＝3I,A正确,B错误。输送功率不变,即P＝UI＝U'I'得U'＝U,C错误,D正确。 答案　AD 6.某学校有一台应急备用发电机,内阻R＝1 Ω,升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4,降压变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1,输电线的总电阻r＝4 Ω。全校22个教室,每个教室用“220 V　40 W”的灯泡6盏,要求所有灯泡都正常发光,则： （1）输电线上损耗的电功率是多大？ （2）发电机的输出功率是多大？ （3）发电机的电动势是多大？ 解析　（1）根据题意,画出从发电机到教室灯泡之间的输电过程,如图所示。 所有灯泡都正常工作的总功率： P2'＝22×6×40 W＝5 280 W, 所有灯泡都正常工作时的总电流 I2'＝＝ A＝24 A, 两个变压器之间输电线上的电流Ir＝I2＝＝6 A, 故输电线上损耗的电功率Pr＝r＝144 W。 （2）升压变压器的输出功率： P1'＝Pr＋P2'＝5 424 W。 而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率， P出＝P1＝P1'＝5 424 W。 （3）降压变压器上的输入电压U2＝4U2'＝880 V, 输电线上的电压损失Ur＝Irr＝24 V, 因此升压变压器的输出电压： U1'＝Ur＋U2＝904 V, 升压变压器的输入电压U1＝＝226 V, 升压变压器的输入电流I1＝4Ir＝24 A, 发电机的电动势： E＝U1＋I1R＝226 V＋24×1 V＝250 V。 答案　（1）144 W　（2）5 424 W　（3）250 V 7.广东梅州抽水蓄能电站向兴宁输送5 000 kW的电功率，输电线上损失的电功率为100 kW，若保持输送功率不变，把输送电压提高为原来的10倍，同时将输电线的横截面积减为原来的四分之一，那么输电线上损失的电功率为（　　） A.10 kW B.1.0 kW C.2.0 kW D.4.0 kW 解析　设输送电压为U，输送总功率为P，损失功率为ΔP，导线电阻率为ρ，输电线总长为L，横截面积为S，ΔP＝I2R＝ρ，输送电压变为原来的10倍，输电线的横截面积变为原来的，则ΔP变为原来的，即ΔP＝4.0 kW，故D正确，A、B、C错误。 答案　D 8.输电线路改造前，傍晚时分家里的灯光昏暗，夜深人静时灯光变得亮一些。如图所示是家庭电路的简图，设家庭电路电压为220 V不变，两条输电线电阻分别为r（电阻较小）。下列说法正确的是（　　） A.傍晚时分，用电器个数增多，输电线上损耗的电压变大 B.夜深人静时，用电器个数减少，输电线上损耗的功率变大 C.想要减小输电线上电能的损耗，可以换细一点的输电线 D.想要减小输电线上电能的损耗，可以把铜质输电线换成镍铜合金线 解析　傍晚时分，用电器个数增多，输电线上的电流增大，则输电线上损耗的电压变大，A正确；夜深人静时，用电器个数减少，输电线上的电流减小，则输电线损耗的功率变小，B错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，即增加输电线的横截面积，即可以换粗一点的输电线，C错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，把铜质输电线换成镍铜合金线电阻变得更大，输电线的电能损耗更大，D错误。 答案　A 9.某发电机说明书的部分内容如表所示,现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图所示。发电机到安置区的距离是400 m,输电线路中的火线和零线均为某型号单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4 Ω,安置区家用电器的总功率为44 kW。当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时,则 （　　） 型号 ×××× 最大输出功率 60 kW 输出电压范围 220～300 V A.输电线路中的电流为20 A B.发电机实际输出电压是300 V C.在输电线路上损失的电功率为8 kW D.如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流,则输出电压最大值是300 V 解析　额定电压为220 V的家用电器正常工作时,输电线路中的电流I＝＝ A＝200 A,故A错误。发电机的实际输出电压U0＝U＋Ir＝220 V＋200×2×400×2.5×10－4 V＝260 V,故B错误。输电线上损失的功率P损＝I2r＝2002×2×400×2.5×10－4 W＝8 000 W＝8 kW,故C正确。该柴油发电机输出电压的最大值Um＝260 V≈368 V,故D错误。 答案　C 10.随着5G网络建设热潮的开启,中国5G基站的数量快速增长,实现5G网络覆盖的城市也越来越多。但是5G基站单系统功耗量为4 kW（基站用电器功率）,而在4G时代,基站单系统功耗仅为1 kW。目前困扰5G发展的大难题是供电。如图所示,某基站距离100 kV主供电线路约为5 km,线路电阻为40 Ω。现要将4G基站改造为5G基站,而且线路损耗为总功耗的20%,在只更换变压器（均为理想变压器）的前提下,高压变压器的原、副线圈匝数比应变为 （　　） A.25∶1 B.50∶1 C.100∶1 D.400∶3 解析　总功耗＝线路损耗＋基站功耗,线路损耗为总功耗的20%,5G基站功耗为4 kW,则总功耗为P总＝ kW＝5 kW,设线路电流为I2,则线路损耗P损＝R线,得I2＝5 A,原线圈电流I1＝＝ A＝0.05 A,高压变压器的原、副线圈匝数比＝＝,故选C。 答案　C 11.我国超级电网，将热、水、风、光、核发电及电动汽车电池储能并入电网。如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（　　） A.两互感器均起到降压作用 B.若电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，则线路输送电功率为220 kW C.若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少 D.输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P下移 解析　A.电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流（升压）作用，故A错误。B.电压互感器原线圈两端电压U2＝U＝×220 V＝2 200 V，电流互感器原线圈中的电流I2＝I＝×10 A＝100 A，对于理想变压器，输送功率P＝P2＝U2I2＝2 200×100 W＝220 000 W，故B正确。C.将滑片Q下移，相当于增加了升压变压器副线圈的匝数n2，根据理想变压器的规律U2＝U1，升压变压器副线圈两端的电压增大；降压变压器原线圈两端电压U3增大，副线圈两端电压U4增大，通过负载的电流I4＝，当R不变时，I4增大，降压变压器原线圈中的电流I3＝I4，匝数比不变，I3增大，输电线上损失功率ΔP＝I32r增大，故C错误。D.当用户数增加，负载电阻R减小，若降压变压器副线圈两端电压U4不变，通过副线圈的电流I4＝增大，原线圈中的电流增大，输电线上的电压损失ΔU＝I3r增大；原线圈两端电压U3＝U2－ΔU将减小，根据U4＝U3可知，当U3减小时，减小n3可以使U4不变，所以要将降压变压器的滑片P上移，故D错误。故选B。 答案　B 12.杭州亚运会在亚运史上首次实现了100%绿色电力供应。为确保杭州亚运会100%绿电供应，浙江电力交易中心多次组织绿电交易，将青海柴达木盆地、甘肃嘉峪关等古丝绸之路上的绿色电能，通过特高压线路输送至浙江，让丝绸之路上的光点亮亚运的灯。下图为某组同学研究远距离输电过程的装置示意图，矩形导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交流电动势e＝250sin 100πt（V）。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，要求输电线上损失的功率为输电功率的4%。理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为6∶1，降压变压器副线圈接入用电设备，设备的额定电压为220 V，额定电流为12 A。只考虑输电线路的电阻，电表均为理想电表，若此设备恰好正常工作，求： （1）电流表的读数； （2）升压变压器原、副线圈的匝数比。 解析　（1）设升压变压器输入端电压、电流分别为U1、I1，降压变压器输出端电压、电流分别为U4、I4，则U1＝V＝250 V，U4＝220 V，I4＝12 A， 由能量守恒定律可得U1I1t＝P损t＋U4I4t，且P损＝4%U1I1，代入数据可得I1＝11 A。 （2）设高压输电线上的电流大小为I2，则有＝＝＝，得I2＝2 A， 则升压变压器原、副线圈的匝数比为＝＝。 答案　（1）11 A　（2） 学科网（北京）股份有限公司 $$