课时作业(15) 远距离输电（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

课时作业(15)　远距离输电 1．输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法正确的是(　　) A．输电线上的电流变为原来的 B．输电线上的电压损耗变为原来的n倍 C．输电线上的电功率损耗变为原来的 D．为使输电线上的电功率损耗不变，输电距离可变为原来的n倍 A　[输送一定功率的交变电流，输电电压提高到原来的n倍，根据I＝可得，输电线上的电流变为原来的，故A正确；根据A项分析和U损＝Ir线可得，输电线上的电压损耗变为原来的，故B错误；根据A项分析和P损＝I2r线可得，输电线上的电功率损耗变为原来的，故C错误；输电线上的电流变为原来的，为使输电线上的电功率损耗不变，据P损＝I2r线可得，输电线的电阻应变为原来的n2倍，输电距离可变为原来的n2倍．故D错误．] 2．采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为(　　) A．55 kV　　　　　　　　 B．110 kV C．440 kV D．1 980 kV C　[输送电流I＝，输电线上损耗的功率ΔP＝I2R＝()2R；可知输电线上损耗的功率与输电电压的平方成反比，所以为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为原来的2 倍，即输电电压增大为440 kV，故C正确，A、B、D错误．] 3．图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源，若输送电功率为2P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　) A．()　　　　　　　 B．() C．16()2()2r D．16()2()2r C　[根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知，加在原线圈上的电压U1＝，根据理想变压器电压和匝数的关系可知，＝，解得U2＝，输电线上的电流I＝，消耗的电功率P耗＝I2×2r＝16()2()2r，A、B、D错误，C正确．] 4．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些．这是因为用电高峰时(　　) A．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，每盏灯两端的电压较低 B．总电阻比深夜时大，供电线路上的电流小，通过每盏灯的电流较小 C．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压较大 D．供电线路上电流恒定，但开的灯比深夜时多，通过每盏灯的电流小 C　[照明供电线路的用电器是并联的，晚上七、八点钟用电高峰时，用电器多，总电阻变小，供电线路上的电流变大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，C正确．] 5．四川特高压输电量已破千亿千瓦时．如图所示是远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．下列说法正确的是(　　) A．若用户用电功率增加，升压变压器的输出电压将增大 B．若用户用电功率增加，降压变压器的输入电压将增大 C．若输电功率一定，采用特高压输电会降低输电的效率 D．若输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率 D　[由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，故A错误；由于用户用电功率增加，降压变压器输出的功率增加，故高压输电线上的电流变大，分压变大，故输入降压变压器的电压变小，故B错误；若提高输电电压，由P损＝()2R得，损失的功率变小，故在输电功率一定的情况下，采用特高压输电会提高输电的效率，并减少输电线上的损耗，故C错误，D正确．] 6．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9U A　[输电线上损失的功率为P损＝I2R线＝R线，由该式可知要使P损增大为原来的9倍，输电电流应变为原来的3倍或输电电压变为原来的，故选项A正确．] 7．某交流发电机输出功率为5×105 W，输出电压为U＝1.0×103V，假如输电线的总电阻R＝10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U用户＝380 V. (1)画出输电线路的示意图．(标明各部分的符号) (2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？(使用的变压器是理想变压器) 解析　(1)画出电路如图所示． (2)I1＝＝500 A P损＝5%P＝5%×5×105W＝2.5×104 W P损＝IR，I2＝ ＝50 A I3＝＝＝ A＝1.25×103 A 所以＝＝＝ ＝＝＝. 答案　(1)见解析图　　(2)1∶10　25∶1 8．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器．发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，输电导线中的电功率损失为输入功率的4%. (1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流． (2)求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压． (3)计算降压变压器的输出功率． 解析　根据题意，画出输电线路图． (1)对升压变压器，根据公式＝， 有U2＝U1＝×250 V＝6 250 V I2＝＝＝ A＝16 A. (2)因为ΔP＝IR，ΔP＝0.04P1 所以R＝＝Ω＝15.625 Ω， 因为ΔU＝U2－U3＝I2R， U3＝U2－I2R＝(6 250－16×15.625)V＝6 000 V. (3)P4＝P1－ΔP＝0.96P1＝0.96×100 000 W＝96 000 W. 答案　(1)6 250 V　16 A (2)15.625 Ω　6 000 V (3)96 000 W 9．(多选) 交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原副线圈匝数比为m，降压变压器原副线圈匝数比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U.下列说法正确的是 (　　) A．mn>1 B．输电线上损失的功率为ΔP＝ C．当用电高峰时，升压变压器的输出功率变大 D．增大m，能够减小线路的损耗 CD　[若变压器的输电功率为P，用户得到的功率为P′，由于升压变压器输入电压为U，降压变压器输出电压为U，则升压变压器输出电压U2＝U，降压变压器输入电压U3＝nU，由于在输电线上有功率损失，所以P>P′，又＝，整理可得：mn<1，故A错误；根据变压器的规律，升压变压器副线圈的电压U2＝U，且U3＝nU，线路损失的电压ΔU＝U2－U3，损失的功率ΔP＝，由以上式子代入求得：ΔP＝，故B错误；当用电高峰时，用户的电流总和变大，故升压变压器的输出功率变大，故C正确；增大m，输电线上电流减小，能够减小线路的损耗，故D正确．] 10．如图所示，为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常由变电所升压后通过远距离输送，再由变电所将高压变为低压．某变电所电压u＝11 000sin 100πt V 的交流电降为220 V供居民小区用电，则变电所变压器(　　) A．原、副线圈匝数比为50∶1 B．副线圈中电流的频率是100 Hz C．原线圈的导线比副线圈的要粗 D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和 A　[降压变压器输入电压的最大值为11 000 V，则有效值为11 000V，则：＝＝＝50∶1，故A正确；交流电的频率f＝＝Hz＝50 Hz，经过变压器后，交流电的频率不变，故B错误；降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流，则副线圈导线比原线圈导线粗，故C错误；副线圈的电流等于居民小区各用电器电流总和，与原线圈的电流不相等，所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和，故D错误；故选A.] 11．(多选)如图所示，某小型水电站的发电机输出电压为220 V，正常情况下输出的总功率P0＝8.8×104 W，为了减少远距离输电过程中的电能损失，往往采用高压输电．输送电压为u＝1 100sin 200πt(V)，输电线的总电阻r＝5 Ω，现要使额定电压为220 V的用电器正常工作，下列说法中正确的是(　　) A．输电线上的电流为220 A B．降压变压器匝数比＝ C．用电器的额定功率P＝5.6×104 W D．用电器上交流电的频率是100 Hz CD　[输送电压u＝1 100sin 200πt (V)，可知输送电压的有效值为1 100 V．输电线上的电流：I＝＝ A＝80 A，故A错误；输电线消耗的电压：U损＝Ir＝80×5 V＝400 V，到达降压变压器的电压：U3＝U1－U损＝1 100 V－400 V＝700 V．所以降压变压器的匝数比：＝＝＝，故B错误；输电线损耗的电功率：P损＝I2r＝802×5 W＝32 000 W，到达降压变压器的电功率：P3＝P0－P损＝8.8×104 W－32 000 W＝5.6×104 W，理想变压器的输出功率等于输入功率，所以用电器的额定功率也是5.6×104 W，故C正确；由于输送电压为u＝1 100sin 200πt (V)，可知输送电压的频率为 100 Hz，所以用电器上交流电的频率是100 Hz，故D正确．] 12．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．某小型发电站，输送的电功率为P＝500 kW，发电站输出电压U1＝250 V．为减少输送功率的损失，变电站先用一升压变压器将电压升高到U2＝5kV再输出，在这种情况下，用户端获得的电功率为P1＝340 kW.所用变压器均为理想变压器．求： (1)升压变压器原副线圈的匝数之比为多少？ (2)这样输电，效率仍然较低，若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么变电站应将电压升高到多少向外输电？ 解析　(1) 由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知：＝＝＝. (2)设输电线上的电流为I，则有： I＝＝ A＝100 A 输电线上损耗的功率为： P损＝P－P1＝160 kW 由P损＝I2r代入数据得：r＝16 Ω P损′＝2%P＝10 kW，I′＝，P损′＝I′2r 代入数据解得：U′2＝2×104 V＝20 kV. 答案　 (1)1∶20　　(2)20 kV 学科网（北京）股份有限公司 $$