15 课时精练(十三) 电能的远距离输送-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(十三)　电能的远距离输送 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．关于电能输送的以下分析，正确的是(　　) A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损失越少 B．由公式P＝知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少 C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大 D．由公式P＝UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比 C　[输电线上损失的功率P损＝I2R线＝，U损指输电线上的分压，而不是输电电压，故C正确，A错误；输电导线电阻越大，导线两端电压越大，由公式P＝可知存在两个变量，无法确定P的变化；同理，导线电流越大，导线电压越大，不能够说明P与I成正比，故B、D错误。] 2．远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U0时，输电线上的电流为I0，损失的电功率为P0。则当输电电压提高为2U0时(　　) A．由I＝得，输电线上的电流变为2I0 B．由I＝得，输电线上的电流变为 C．由P＝得，输电线上损失的电功率为4P0 D．由P＝IU得，输电线上损失的电功率为2P0 B　[设输电线的电阻为R，当输电线上的电流为I0时，损失的电功率为P0＝IR。当输电电压提高为2U0时，由I＝，可知输电线上的电流变为，输电线上损失的电功率为P损＝R＝。故选项B正确。] 3.如图所示是“西电东送”工程中的部分线路，为了减少输电损耗，必须提高输电电压。从西部某电站向华东某地区输送的电功率为1.0×106 kW，输电电压为1 000 kV，输电线电阻为100 Ω。若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为(　　) A．105 kW　　　　　　　 B．104 kW C．106 kW D．103 kW A　[输电电流I＝，输电线路损失的电功率P损＝I2R＝R＝1×105 kW；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P损，故A正确，B、C、D错误。] 4．(多选)(2022·陕西榆林市高二期末)我国特高压输电工程是目前世界上输电电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用110 kV的超高压输电，输送功率为5 500 kW，输电线路上损失的功率为25 kW。在保持输送功率和输电线电阻都不变的条件下，现采用1 100 kV的特高压输电，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是(　　) A．输电线上损失的电压为50 V B．输电线上损失的电压为2 500 V C．输电线上损失的电功率为250 W D．输电线上损失的电功率为25 kW AC　[由题可知U2＝110 kV，P1＝P2＝5 500 kW，ΔP＝25 kW，则输电线上的电流为I＝＝50 A，输电线的电阻为R＝＝10 Ω，当输电电压为1 100 kV时，输电线电流为I′＝＝5 A，所以输电线上损失的电压为ΔU′＝R·I′＝50 V，故A正确，B错误；由A、B选项分析可知，当输电电压为1 100 kV时，输电线上损失的电功率为ΔP′＝I′2·R＝250 W，故C正确，D错误。] 5．模拟远距离输电的电路如图所示，两理想变压器的线圈匝数n1＝n4<n2＝n3，A1、A2、A3为相同的理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时(　　) A．A1、A2的示数相等 B．A2、A3的示数相等 C．A1的示数大于A2的示数 D．A2的示数大于A3的示数 C　[根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数成反比，得＝，由于n1<n2，所以A1的示数大于A2的示数，故A错误，C正确；同理有＝，由于n4<n3，所以A2的示数小于A3的示数，故B、D错误。] 6．随着社会发展，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多少倍(　　) A．　　 B．　　 C．5k　　 D．25k A　[设输送的电功率为P。当输送电压为U时，在线路上损失的功率为：ΔP＝I2R，由I＝得：ΔP＝。同理，当输送电压为5U时，在线路上损失的功率为：ΔP′＝，据题有：ΔP＝kP，联立计算得出：ΔP′＝P，即输电线上损耗的电功率将变为输入总功率的倍，故A正确，B、C、D错误。] 7．(多选)远距离输电线路可简化为如图所示，电厂输送的电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则(　　) A．I2< B．输电线损失的电功率为 C．提高输送电压U2，则输电线中电流I2增大 D．电厂输送的电功率为U2I2 AD　[在输电线路上，U2＝I2R＋U3，所以I2<，故A正确；由于U2不是R两端的电压，所以输电线损失的电功率不是，故B错误；因为输送功率不变，根据P2＝U2I2，可知提高输送电压U2，则输电线电流I2减小，故C错误；因变压器为理想变压器，所以有P1＝P2＝U2I2，故D正确。] [能力提升] 8．(多选)如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶n，降压变压器的原、副线圈匝数比为n∶1，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了ΔU，则下列判断正确的是(　　) A．电压表V1的示数减小了nΔU B．电流表A1的示数增大了 C．输电线损耗的功率增大了 R D．电流表A2的示数增大了 BD　[发电厂输出的电压恒为U，而升压变压器原、副线圈匝数比不变，所以电压表V1的示数不变，A错误；由于V2示数(U4)减小了ΔU，根据＝＝n，可得降压变压器原线圈的电压U3减小了nΔU，根据UV1＝IA1R＋U3，知IA1R增大了nΔU，所以电流表A1的示数增大了ΔI3＝，根据＝＝，可得A2的示数增大了ΔI4＝，B、D正确；输电线损耗的功率增大了ΔP＝R－I2R, 其中I为用户负载变化前输电线中的电流，C错误。] 9.用一台某型号的柴油发电机给某一临时安置区供电，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(　　) A．输电线路中的电流为20 A B．发电机的实际输出电压为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出的是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V C　[当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I＝＝200 A，选项A错误；输电导线电阻为R＝2.5×10－4×400×2 Ω＝0.2 Ω，则发电机的实际输出电压为U输＝U＋IR＝260 V，选项B错误；输电线路上损失的电功率为P损＝I2R＝8 kW，选项C正确；如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是Um＝U输≈368 V，选项D错误。] 10．(多选)(2022·湖南六校联考)某大型光伏发电站的功率是500 kW，电压为12 V，送往外地时，先通过逆变器转化为220 V的交流电(转化效率为80%)，然后经变压器Ⅰ升压为20 000 V，通过总电阻为20 Ω的输电线路送往某地，再经变压器Ⅱ降为220 V的电压供用户使用，下列说法正确的是(　　) A．变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为1 000∶11 B．变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为11∶1 000 C．用户最多可使用的功率为392 kW D．用户负载越多，线路上损耗的功率越小 BC　[变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为＝＝，B项正确；变压器Ⅰ的输出功率P2＝P1×80%＝400 kW，输电电流I＝＝＝20 A，则输电线上损失的电压ΔU＝IR线＝400 V，变压器Ⅱ的输入电压U1′＝ U2－ΔU＝19 600 V，则变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为＝＝，A项错误；用户最多可使用的功率为P用＝P2－I2R线＝392 kW，C项正确；用户负载越多，线路上电流越大，线路上损耗的功率越大，D项错误。] 11．(2022·四川绵阳高二检测)高考临近，为保证教学工作正常开展，防止停电事故发生，学校决定购买一台应急备用发电机，要求如下：一是保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为完成任务，某物理老师牵头调查，发现以下数据：每间教室有日光灯20盏，每盏20 W，额定电压均为220 V；发电机安装位置距离教学区约500 m，计算得出所用电线每米电阻约2.0×10－3 Ω，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器的匝数比为n1∶n2＝1∶4，降压变压器的匝数比为n3∶n4＝4∶1，不计变压器对电能的损耗，该物理老师画出示意图如图所示。试求： (1)输电线总电阻R线是多少？ (2)购买的发电机功率P应不小于多少？ (3)发电机输出的电压U1是多少才能保证所有日光灯正常发光？ 解析：　(1)输电线电阻R线＝2×500×2.0×10－3 Ω＝2 Ω。 (2)所有电灯正常发光时消耗的功率P灯＝88×20×20 W＝35 200 W 由于灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压U4＝220 V 降压变压器原、副线圈两端电压比＝＝ 解得U3＝880 V 两变压器之间输电线上的电流I线＝＝ A＝40 A 输电线上损失的电压U线＝I线R线＝40×2 V＝80 V 输电线上损失的功率P线＝IR＝402×2 W＝3 200 W 所以P＝P灯＋P损＝38 400 W＝38.4 kW 即所购买的发电机功率不得低于38.4 kW。 (3)升压变压器副线圈两端电压： U2＝U3＋U线＝960 V 升压变压器原线圈两端电压： U1＝U2＝×960 V＝240 V。 答案：　(1)2 Ω　(2)38.4 kW　(3)240 V 学科网（北京）股份有限公司 $$