第3章 4.电能的输送-【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）

》高中物理·选择性必修第二册（人教版 4.电能的输送 学习目标 1.知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。 2.知道远距离输电时输电线上电能的损耗与哪些因素有关 3.理解减小电能损耗的两个途径以及高压输电的原理。 4.知道远距离输电的典型电路，能利用变压器和电路的规律解决远距离输电问题 自主学习探新知 谋前预习双基落实 一、降低输电损耗的两个途径 :3.电网输电的优点 1.输送电能的基本要求 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大的经 (1)可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少。 济效益。 (2)保质：保证电能的质量 和 (2)减小 的风险，调剂不同地区电力 稳定。 供需的平衡，保障供电的质量。 (3)经济：输电线路建造和运行的费用低， (3)合理地调度电力，使 的供应更加 损耗少 可靠，质量更高。 2.输电线上的功率损失：P 电压：名自我诊断 损失：U= ,1为输电电流，为输电1.判惭下列说法的正误（正确的画“√”，错误的 线的电阻。 画“X”)。 3.降低输电损耗的两个途径 (1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成 (1)减小输电线的 :在输电距离一定 正比，与输电线电流的平方成正比。( 的情况下，为了减小 ,应当选用 小的金属材料，还要尽可能增加导线的 (2)由P- ,可知，输电电压越小，输电线上 电功率的损失就越小。 (2)减小输电线中的 :为了诚小输电 (3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的 ,同时又要保证向用户提供一定的 电压可以高于发电机输出的电压。() 电功率，就要提高输电 (4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为 二、电网供电 1:n,降压变压器匝数比为n:1,则升压变压 L,远距离输电的基本原理：在发电站内用 器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。 变压器 ,然后进行远距离输电， () 在用电区域通过 变压器降到所需的 2.输电线的总电阻为R,输送电功率为P。现 电压。 2.电网：通过网状的输电线、 ,将许多 分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输 电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地 电线上损失的功率之比为 区性的输电 66 第三章交变电流。 互动探究解疑难 装点归纳重雄爽碳 要点一降低输电损耗的两个途径 ☑问题导引 典例剖析 我国很多发电厂建在 [例1]中国已投产运行的1000kV特高压输 能源聚集的西部地区，而用 电，是目前世界上电压最高的输电工程。假 电量大的城市多在东部沿 设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电， 海地区。从发电厂到用电量大的区域的远距离 在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条 输电中，如何减少电能的损耗？ 件下，现改用1000kV特高压输电，不考虑 其他因素的影响。则 () A.输电电流变为原来的2倍 B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍 C.输电线上降落的电压将变为原来的号 探究升华 1.输电线上的电压损失：△U=U一U'=Ir D,输电线上损耗的电功率将变为原来的】 6. 川规律方法川 输电线上电压和功率损失的计算方法 2.输电线上的功率损失 0,=R-8R=U-U (1)△P=r,其中I为输电线上的电流，r为 (2)P。=于R= (G)'R.-P-P.. 输电线的电阻。 (2AP=AW·I或△P=△U),其中AU为 针对训练 1.(多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和 输电线上的电压损失。 电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际 应用了特高压输电技术。假设从A处采用 550kV的超高压向B处输电，输电线上损耗 3.减少电压损失和功率损失的方法 的电功率为△P,到达B处时电压下降了 △U。在保持A处输送的电功率和输电线电 (1)减小输电线的电阻，根据r一PS,可减 阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输 小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或 电，输电线上损耗的电功率变为△P',到达B 铝作为导线材料：也可增大导线的横截面积 处时电压下降了△U'。不考虑其他因素的影 S,但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给 响，则 () 输电线的架设带来很大的困难。 A△P=AP (②)减小输电电流1，根据1=，在输送功率 B.AP-TAP P一定，输电线电阻”一定的条件下，输电电 压提高到原来的”倍，输送电流可减为原来 C.aU- 的。，输电线上的功率损耗将降为原来的，} 。 D.AU'-TAU 67 》高中物理·选择性必修第二册（人教版】 要点二远距离高压输电过程的分析与计算 口问题导引 (2)线圈3（匝数为n)和线圈4（匝数为n,)中 如图是我们常见的高压输电线路。 各个绿间的关系是0-费，1=1乃 =P 3.掌握一个定律 根据能量守恒定律得：P2=△P+P3。 (1)由电厂输出的电压采用什么方法获得高 。典例剖析 电压？ 工例2]发电机两端的电压为220V,输出功率 (2)如何获得用户所需的220V的电压？ 44kW,输电导线的总电阻为0.22，如果用原、 刷线圈匝数比为1：10的升压变压器升压，经 输电线后，再用原，副线圈匝数比为10：1的 降压变压器降压供给用户。 口探究升华 (1)画出全过程的线路示意图。 1.远距离输电的几个基本关系式 (2)求用户得到的电压和功率。 R以 (3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得 到的电压和功率。 发电机队， (1)功率关系：P=P2,P2=P十P,P=P4。 2)电压关系受-盘u,=Ua+0 U ↓=%，12=1=17 (3)电流关系：7， _P_P_U丝_U-U (4输电电流：1战一U,可。R线 川规律方法川 R 远距离输电问题的四个关健 (5)输电导线上损耗的电功率： (1)画出一个模型一运距离输电模型图。 (2)抓住输电的两端一电源和用电器。 U发-U线1收 Pa-P:-P:-In'Ra- (3)分析两条导线—输电导线。 (4)研究两次电压变换一升压和降压。 (6)输电导线上的电压损失： 针对训练 U线=I线R线=U2-U3。 2.近年来为响应国家“精 2.两个联系 准扶贫，产业扶贫”的战 (1)线圈1（匝数为n,)和线圈2（匝数为n2)中 各个量间的关系是：号-费，1m=1,%P 略，投资2.35亿建设 30兆瓦光伏发电，光伏 =P2 发电成为精准扶贫的新途径。如图是所建光 68 第三章交变电流 伏发电项目，该项目一期光伏发电机总输出： (1)升压变压器的输出电压； 功率为8000kW,输出电压为500V,先后经 (2)升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝 过升压变压器和降压变压器传输到用户。设 数比。 输电线的总电阻为8Ω，要求输电线中因发 热而损失的功率为输送功率的4%，用户需 要的电压为220V,不计变压器的能量损 耗。求： 随堂巩固促应用 验证反情迁移运用 1.(输电线的损耗)超高压输电是指使用500~ 沿海地区。为了减少远距离输电线路中电阻 1000kV电压等级输送电能。超高压输电： 损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送 与普通电压输电(500kV以下)在建设和输 功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送 送成本方面有大幅度降低。如果输送相同的 电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻 电功率，则 损耗的能量将藏少到原来的 A.超高压输电电流更大 B.超高压输电频率更高 A品 a诚 C.超高压输电电能损耗会更多 1 C.1000 1 D.10000 D.电能损耗相同的情况下，超高压输电线截 4.(远距离输电)（多选）某小型水电站的电能输 面积可以更小 送示意图如图所示，发电机的输出电压为 2.(远距离输电)（多选）远距离高压输电的示意 200V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副 图如图所示，关于远距离输电，下列表述正确 线圈匝数分别为”，。降压变压器原、副线 的是 圈匝数分别为”3、n,(变压器均为理想变压 运即商高压 输电我路 器)。要使额定电压为220V的用电器正常 站 工作，则 电 所 A.增加输电导线的横截面积有利于减少输 升压变压器 降士变出器 电过程中的电能损耗 B.高压输电是通过减小输电电流来减小电 A. 211 路的发热损耗 B. 丝 C.在输送电压一定时，输送的电功率越大， 11 输电过程中的电能损耗越小 C.升压变压器的输出电压等于降压变压器 D.高压输电必须综合考虑各种因素，不一定 的输入电压 是电压越高越好 D.升压变压器的输出功率大于降压变压器 3.(输电线的损耗)“西电东送”是实现经济跨地 的输入功率 区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰 提示请完成《素能提升训练》训练十五 富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的 69=n根据 代入数据解得I?=0.05 A,故 D正确。 [答案] D 针对训练 2.BCD 对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿 过两个线圈的磁通量相同，磁通量的变化率相同，A错 误；根据E=n,得磁通量的变化率的最大值为每一 ()_=22100v匝线圈产生的电动势的最大值，即 =3 v,所以每一匝线圈产生的电动势的有效值为 0.2 V,B、C正确；由于匝数比为1:2,所以原、副线圈 电压最大值之比也为1:2,D正确。 要点三 问题导引 u=n得U?=nU?提示(1)由 所以要使U?保持 220 V不变，需要减小原线圈匝数，故P向上移动。 (2)用户负载改变时，变压器的输入功率变化。 典例剖析 [例3] [解析] 由图像知T=0.02 s,w=r=100m rad/s, u=20√2sin(100πt)V,A错误；由于副线圈两端电压不 变，故只断开S?,两灯串联，电压为额定值一半，不能正 常发光，B错误；只断开S?,副线圈电路电阻变为原来的 p=长知2 倍，由1 副线圈消耗功率减小，则原线圈输入 功率也减小，C错误；输入电压有效值U?=20 V,U?= nU P=R,由F -得Pp=0.8 W,D正确。 [答案] D 针对训练 =,Pa=餐，可得Pa=uR,3.D 由 ,又因为P入 P=R,,减少原线圈匝数、增大副线圈=Pl,所以F 匝数以及减小负载电阻 R的阻值，均可使变压器的输 入功率增大，D正确。 随堂巩固促应用 1.B 变压器可以改变原、副线圈中的电流，因此原、副线 圈中的电流不一定有相同的有效值；由于穿过原线圈的 磁通量全部穿过副线圈，因而原、副线圈的磁通量变化 率一定相同；变压器的工作基础是互感现象，副线圈中 感应的交流频率与原线圈中交流频率一定是相同的；理 想变压器中Px=P出，故B正确。 2.C AB.设该变压器的原、副线圈和新绕线圈的匝数分 别为n?、n?、n?,变压器的原、副线圈和新绕线圈的电压 =n,分别为U?、U?、Ug,则有 ,解得该充电器原线圈 n=元·n=1100匝数为： 匝，故 AB错误；CD.同理可-, n-号·n=300得 ,解得被烧坏的副线圈匝数 匝，故C正确，D错误。故选C。 3.A 当单刀双掷开关与a连接时，原、副线圈的匝数之 u?=22022v=比为10:1,原线圈两端的电压有效值 u=n,220 V,根据 ,代入数据得U?=22 V,故电压表的 示数为22 V,故A正确；当t=600s时，c、d间电压的瞬 间值u=220√2 sin(100π×600)v=110√2 V,故B错 误；当单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头P向上 移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，副 线圈输出电压不变，电流减小，即电压表示数不变，电流 表示数减小，故C错误；当单刀双掷开关由 a扳向b时， u=知U?变大，电压表和电原线圈匝数减小，根据 流表的示数均变大，故D错误。 4.电能的输送 自主学习探新知一、 1.(2)电压 频率 (3)电能 2.I2r Ir 3.(1)电阻 电阻 电阻率 横截面积(2)电流 电流 电压 二、 1.升压 升压 降压 2.变电站 网络 3.(2)断电(3)电力 自我诊断 1.(1)√ (2)×(3)√ (4)× 2.U?2:U?2 互动探究解疑难 要点一 问题导引 提示 (1)减少输电线的电阻。 (2)减少输电线中的电流。 典例剖析 [例1] [解析] 根据输送电功率P=U I及P 不 变，可知，输电电流I=,当U排变为原来的2 1 倍时，I。变为原来的,A 错误；输电线上降落的电压2 12Up=IR我CI,所以，当输电电流变为原来的 时， 1 输电线上降落的电压也变为原来的,B错误，C正确 2 输电线上损耗的电功率P摘=I2R线cI2,所以输电线 4,D错误。上损耗的电功率将变为原来的- [答案] C 针对训练 1.AD 由电功率公式得△P=I2R,输电线上电压下降 I=导，△U=IR,输电电流为 ,在输送的电功率和输电线 16 ,电阻都不变时，U变为原来的2倍，电流变为原来的- △P′一4△P,△U′一2△U,A、D 正确,B、C错误。则 要点二 问题导引 提示(1)用升压变压器得到高压。 (2)用降压变压器得到用户所需的 220 V电压。 典例剖析 [例2] [解析](1)线路示意图如图所示。 1 L?I? R 发电机 0,胃U? U? U? 0n? n? n? n4 (2)由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U?= U?=2 200 V。 据理想变压器Px=P出， 则升压变压器副线圈的输出电流为 I?=B=2200A=20 A, 输电线上的功率损失和电压损失分别为 Pn=I?2R践=202×0.2 W=80 W。 U描=I?R线=20×0.2 V=4 V。 所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为 U?=U?-U损=2 200 V-4 V=2 196 V, I?=I?=20 A。 降压变压器副线圈的输出电压和电流为 u?=nU?=0×2 196 V=219.6V, I=n I=10×20 A=200 A。 用户得到的功率为 P?=U?I?=219.6×200 W=4.392×10?W。 (3)若直接用220 V低压供电， 线路示意图如图所示。 I' R我 o 8 发电机 U,=220V u?用户 9 I′=B=44220°A=200A。则输电电流 输电线路上的电压损失为 △U′=I'R线=200×0.2 V=40 V。 所以用户得到的电压为 U?=U?-△U′=220 V-40 V=180 V, 用户得到的功率为 P=U?I′=180×200 W=3.6×10?W。 [答案](1)见解析图(2)219.6 V 4.392×10?w (3)180 V 3.6×10?w 针对训练 2.解析 (1)损失的功率为 △P=4=4?8×10?W=3.2×10?w, 设输电线上的电流为 I?, 根据△P=I?2r得I?=200 A, 升压变压器的输出电压为 U?=P=8200 v=4×10°v。 (2)升压变压器原、副线圈的匝数比为 n=u?=40000=80, 电线上损失的电压为 △U=I?r=200×8 V=1 600 V, 降压变压器原线圈两端的电压为 U?=U?-△U=3.84×10?v, 降压变压器原、副线圈的匝数比为 n==3.2×1°=120。 答案(1)4×10?V(2)1:80 1.920:11 随堂巩固促应用 1.D 根据P=U榆I线输送相同的电功率，当输电电压增 大时，则电流变小，A错误；输电频率与输送电压无关， B错误；根据P提=I2R践，线上电流减小，损失减小， R=p÷电阻增C错误；超高压输电线截面积变小，根据 大，根据Pa=I2R残输电电压增大时，则电流变小，电 阻增大，则电能损耗可以相同，D正确。 2.ABD 输电线损失的功率P摘=I2R线，减小I或R 均 可减小输电线损失的功率，可增大导线的横截面积来减 I=号知，当电压一定时，功率增大则电流增小 R线；由 大，P摘增大；输电过程不一定是电压越高越好。故 A、 B、D正确，C错误。 I=9,3.B 根据P=UI 可得1 ,则输电线路上损失的功率 △P=I2R=(号)R,,输送电压提高到原来的 10倍，则 损失的功率变为原来的100,B正确。 u=n,u=n4.AD ,因为U?=200 V<U?=220 V, n?>nU?>U?=U?-U线，故 ,选项 B、C错误，A 正确； 由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大 于降压变压器的输入功率，故 D正确。 第四章 电磁振荡与电磁波 1.电磁振荡一、 1.周期性 2.振荡电流 3.(1)自感 减少 最大 电场能 磁场能(2)自感 充电 增多 最多 磁场能 电场能(3)电磁波 二、 1.周期性变化 17