课时梯级训练(16) 电能的传输（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

课时梯级训练(16)　电能的传输 1．某用电器离供电电源的距离为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． B　解析：输电线的电阻R＝ρ，输电线上电压损失U＝IR＝Iρ，所以S＝，B正确。 2．为了减少输电线路上的电能损耗，发电厂发出的电通常是经过变电站升压后通过远距离输送，再经变电站将高压变为低压。某变电站将电压u0＝11 000·sin 100πt V的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电站变压器(　　) A．原、副线圈匝数比为1∶50 B．副线圈中电流的频率是50 Hz C．原线圈的导线比副线圈的要粗 D．原线圈中的电流等于居民小区各用电器电流的总和 B　解析：原、副线圈匝数比＝＝，A错误；变压器不改变交变电流的频率，B正确；原线圈中的电流较小，导线较细，C错误；副线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和，D错误。 3．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则(　　) A．＞ B．＜ C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 AD　解析：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，D正确；＝，＝，因为U1＝200 V＜U4＝220 V，U2＞U3＝U2－U线，故＞，A正确。 4．(多选)一项名为“1 100千伏特高压隔离开关”的“破冰实验”在我国大兴安岭漠河县取得成功，标志着我国特高压输电技术已突破低温环境制约。为消除高压输电线上的冰，假设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，热消耗功率为P损；除冰时，输电线上的热功率需要变为9P损，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 AD　解析：输电线上的功率损失为P损＝I2R线＝R线，由该式可知要使P损增大到原来的9倍，输电电流应变为原来的3倍，输电电压应变为原来的，A、D正确。 5．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin 100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，则下列说法正确的是(　　) A．通过电阻R0的电流的有效值是20 A B．降压变压器T2原、副线圈电压之比为1∶4 C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压 D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率 D　解析：电阻R0两端的电压有效值不是220 V，所以通过电阻R0的电流的有效值不是20 A，A错误；降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，则降压变压器T2原、副线圈的电压之比为4∶1，B错误；由于连接升压变压器和降压变压器的输电导线上有电压损失，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，C错误；升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率与电阻R上的发热功率之和，D正确。 6．我国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为(　　) A． B． C．2P D．4P A　解析：当以不同电压输送时，有P＝UI，而在线路上损失的功率为ΔP＝I2R＝，可知，损失的功率与电压的平方成反比，即ΔP1∶ΔP2＝4∶1，所以输电线上损失的功率为，A正确。 7．(多选)如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3。当用户用电器的总电阻减小时(　　) A．U1∶U2＝U4∶U3 B．用户的电压U4增加 C．输电线上损失的功率增大 D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率 AC　解析：根据＝，＝，以及n1∶n2＝n4∶n3，知U1∶U2＝U4∶U3，A正确；用户用电器总电阻减小，则副线圈上电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P损＝I2R知，输电线上损失的功率增大，根据ΔU＝IR知，输电线上损失的电压变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，则降压变压器的输入电压变小，用户的电压U4减小，B错误，C正确；用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差，D错误。 8．如图所示为学校配电房向各个教室的供电示意图，T为理想变压器，V1、A1为监控市电供电端的电压表和电流表，V2、A2为监控校内变压器输出端的电压表和电流表，R1、R2为教室的负载电阻，V3、A3为教室内的监控电压表和电流表，配电房和教室间有相当长的一段距离，则当开关S闭合时，以下说法正确的是(　　) A．电流表A1、A2和A3的示数都变大 B．只有电流表A1的示数变大 C．电压表V3的示数变小 D．电压表V2和V3的示数都变小 C　解析：由题意知，U和变压器匝数均不变，则V1、V2示数不变，D错误；开关S闭合时，副线圈总电阻减小，则A2示数变大，输电线上损失的电压增大，则V3示数变小，A3示数也变小，A、B错误，C正确。 9．(多选)如图，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．输电线上损失的功率增大 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．用户消耗的功率与发电厂输出总功率的比值减小 AD　解析：当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2读数变大，根据变压器的电流关系可知输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，A正确；电流表A1变大，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，B错误；输电线上的电流变大，故输电线上的电压损失变大，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，C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例为，因为输电线上损耗的功率变大，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，D正确。 10．随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压的有效值恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后(假设所有用电器可视为纯电阻)电网中数据发生变化，下列说法正确的是(　　) A．降压变压器的输出电压U4减小了 B．升压变压器的输出电流I2增加了 C．输电线上损失的功率减小了 D．发电厂输出的总功率增加了 C　解析：拉闸限电后，用电器减少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，I4减小，I2＝I3也随着减小，输电线上的电压损失ΔU减小。由于发电厂输出电压U1恒定，输送电压U2也恒定，根据U2＝ΔU＋U3，则U3增加，U4也增加，A、B错误；根据ΔP＝IR，可知输电线上损失的功率减小了，C正确；I2减小，I1也随着减小，发电厂输出电压U1恒定，所以发电厂输出总功率减小了，D错误。 11．(多选)如图所示是一远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器，输电导线的总电阻为R。则下列关系式正确的是(　　) A．输电导线中的电流为I2＝ B．输电导线上损失的功率ΔP＝(U2－U3)I3 C.两变压器线圈匝数比满足> D．变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3的关系满足I2>I3 AB　解析：因为是理想变压器，所以P1＝P2，其中P1＝U1I1，P2＝U2I2，故I2＝＝，A正确；变压器①的输出电流和变压器②的输入电流都是输电线上的电流，二者相等，D错误；输电线上的电流I2＝I3，输电线上损失的电压为ΔU＝U2－U3，所以输电线上损失的功率为ΔP＝ΔUI3＝(U2－U3)I3，B正确；＝，＝，因为不知道U1和U4的具体关系，所以匝数比的大小无法判断，C错误。 12．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且都有一个线圈可调，发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变。在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，导致用户实际电压偏低，为使用户电压达到正常，下列说法中正确的是(　　) A．仅P1上调一点可使用户电压升高，线路损失减小 B．仅P2上调一点可使用户电压升高，线路损失增大 C．仅P2下调一点可使用户电压升高，线路损失减小 D．仅P1下调一点可使用户电压升高，线路损失增大 B　解析：将P1上调一点，则升压变压器的原线圈的匝数增加，由匝数比与电压比的关系可知，输电线的输送电压减小，由P＝UI可知输送的电流增大，由P损＝I2r可知线路损失增大；由U损＝Ir可知输电线损耗的电压增大，所以到达降压变压器的电压减小，则用户达到的电压减小；同理可知，将P1下调一点，线路损失将减小，用户达到的电压增加，A、D错误；将P2上调一点，则降压变压器的副线圈的匝数增加，用户达到的电压增加，输送电流增加，发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变，根据P损＝I2r可知线路损失将增加；同理可知P2下调一点则用户电压将减小，线路损失将减小，B正确，C错误。 13．如图所示，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，输出电压为500 V，升压变压器B1原、副线圈的匝数比为1∶10，两变压器间输电导线的总电阻为2 Ω。降压变压器B2的输出电压为220 V，不计变压器的损耗。求： (1)输电导线上损失的功率； (2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数比。 答案：(1)20 kW　(2)240∶11 解析：(1)根据＝得U2＝U1＝5 000 V， 则输电导线上的电流I2＝＝100 A， 损失的功率为ΔP＝IR＝20 kW。 (2)输电导线上损失的电压ΔU＝I2R＝200 V，降压变电器原线圈两端电压U3＝U2－ΔU＝4 800 V，所以＝＝240∶11。 14．某小型水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6 Ω。 (1)若采用380 V低压输电，求输电线路损耗的功率； (2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1 的变压器降压，求用户得到的电压。 答案：(1)16.62 kW　(2)226.18 V 解析：(1)输电线上的电流为 I＝＝ A≈52.63 A 输电线路损耗的功率为 P损＝I2R＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW。 (2)改用高压输电后，输电线上的电流变为 I′＝＝ A＝4 A 用户端在变压器降压前获得的电压 U1＝U′－I′R＝(5 000－4×6) V＝4 976 V 根据＝，用户得到的电压为 U2＝U1＝×4 976 V≈226.18 V。 学科网（北京）股份有限公司 $$