第3章 4 电能的输送-【成才之路·练案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步新课程学习指导(人教版)

练案[23] 第三章 4. 基础巩固练 知识点一输电线上的电压和功率损失 1.以下关于电能输送的分析，正确的是( L由公式P-及知，输电电压越商，输电线上 损失的功率越大 由公式P人知，输电导线电阻越大，输印 线上损失的功率越少 C.由公式P=R知，输电电流越大，输电线上 损失的功率越大 D.由公式P=UI知，输电线上损失的功率与 电流成正比 2.(多选)发电厂发电机的输出电压为U,发电 厂至学校的输电线总电阻为R线，通过输电线 的电流为I,学校输入电压为U2,下列计算输 电线功率损耗的式子中，正确的是 (0 U A B.(0-U)2 R线 R线 C.R线 D.I(U1-U2) 3.某水电站，用总电阻为2.52的输电线输电给 500km外的用户，其输出电功率是3× 10°kW,现用500kV电压输电，则下列说法正 确的是 A.输电线上输送的电流大小为2×10A B.输电线上由电阻造成的电压损失为15kV C输电线上损失的功率为△P-二，U为输电 电压，r为输电线的电阻 D.输电线上损失的功率为9×10kW 知识点二远距离输电过程的分析与计算 4.远距离输电的原理图如图所示，升压变压器 原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为 U、U2,电流分别为I1、2,输电线上的电阻为 R,变压器为理想变压器，则下列关系式中正 确的是 电能的输送 机 A. 12n2 B.1,=R C.I1U1=1,2R D.I1U1=12U2 5.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 6.（多选)如图所示是一远距离输电示意图，图 中变压器①、②均为理想变压器，输电导线总 电阻为R,则下列关系式正确的是 ① 12 R 13② 发 02 U U3) U 电( n13 3 Fn:☒☒☒ P (P P P A输电导线中的电流山=元 B.输电导线上损失的功率△P=（U,-U3)I C.两变压器线圈匝数比满足< na n D.变压器①的输出电流I,和变压器②的输入 电流I的关系满足12>I, 00 综合提升练 7.（多选)(2025·重庆卷)2025年1月“疆电入 渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高 压输电新格局，该工程计划将输电站提供的 1.6×10V直流电由新疆输送至重庆，多次转 换后变为1.0×104V的交流电，再经配电房中 的变压器（视为理想变压器）降为2202sin (100πt)V的家用交流电，若输电线路输送功 率为8.0×10°W,且直流输电过程中导线电阻 产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则 A.直流输电导线中的电流为250A B.直流输电导线总阻值不超过162 C.家用交流电的电压最大值为220V,频率为 50 Hz D.配电房中变压器原、副线圈中电流比为 11:500 8.如图所示，交流发电机的输出电压U,一定，通 过理想升压变压器T和理想降压变压器T2 向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T,的 输人电压和输入功率分别为U,和P,它的输 出电压和输出功率分别为U2和P2;T2的输入 电压和输人功率分别为U,和P3,它的输出电 压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正 确的是 U U33 U 33 P P P 户 A.当用户的用电器增多时，U,减小，U4减小 B.当用户的用电器增多时，P,增大，P3减小 C输电线上损失的功率为4P=么 R 191 D.要减小线路的损耗，应增大升压变压器的 匝数比”，同时应增大降压变压器的匝数 n 9.如图所示为某小型发电站高压输电示意图。 发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理 想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两 个互感器（均为理想器材），两互感器原、副线 圈的匝数比分别为200：1和1：20，电压表的 示数为220V,电流表的示数为4A,输电线路 总电阻r=202,则下列说法正确的是() 用 户 升压变压器 降压变压器 A.互感器A是电流互感器，互感器B是电压 互感器 B.线路上损耗的功率为320W C.发电机输出的电功率为3520kW D.若用户使用的用电设备增多，降压变压器 输出电压U4大小不变 10.如图所示是建造的光伏发电项目，该项目一 期光伏发电机总输出功率为8000kW,输出 电压为500V,先后经过升压变压器和降压 变压器传输到用户。设输电线的总电阻为 82,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： (1)升压变压器的输出电压； 11.有一台内阻为12的发电机，为一个学校提 (2)升压变压器和降压变压器原、副线圈的 供照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比 匝数比。 为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电 线的总电阻R=42。全校共22个班，每班 有“220V40W”的灯6盏，若保证全部电 灯正常发光，则： 发 U 机 (1)发电机的输出功率为多大？ (2)发电机的电动势为多大？ (3)输电线损耗的电功率为多大？ (4)输电效率是多少？ (5)若使电灯数减半并正常发光，发电机的 输出功率是否减半？ —19210.BT,两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，T,两 端接在两根电线上，因此b是交流电压表，故A错误：变压器 原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以T,原、副线圈匝数 之比为220000：100=2200：1，故B正确；变压器原、副线 圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100A,故C 错误；高压线路输送的电功率为P=U1=220kV×100A= 2.2×104kW,故D错误。故选B。 11.B线圈在匀强磁场中转动产生交变电流，设转速为n,则发 电机的最大电动势为E,=NBSo=NBS·2πn,发电机的最大 电动势等于变压器的输人电压的最大值，U1=E。,根据变压 然两境的重数北等于电压比，有高一会一长，佣针和金网 板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花，现令Um= 500V,联立各式解得U。=50V,n=0/s≈3.18s,故 线圈转速等于4/s时，副线圈的电压最大值超过了 5000V,能产生电火花，A错误，B正确：电压表的示数为原 线圈两端电压的有效值，刚点火时U,==25万V,5V 2 和25V均小于25/2V,则不能达到点火电压，C、D错误。 12.(1)u=1100√2cos(100mt)V(2)5:1(3)20A 解析：(1)因为w=2mf=100πad/s,矩形线圈在匀强磁场中 绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生感应电动势的最大值E =NBSw=1100√2V 则输出电压瞬时值表达式为 u=11002cos(100mt)V。 (2)因为4=1102v=110V, 2 由2=220V知= 4=5 n2U2-10 (3)根据P,=P=2.2×104W,又P入=UI 解得1，=20A,则与变压器原线圈串联的交流电流表的示数 为20A。 练案[23] 基础巩固练 1.C输电线上损失的功率P知=fR=△D'=AU·1,AU指输 R 电线上损失的电压，而不是输电电压。当输送功率一定时，输 电电压越高，输电电流越小，由P损=PR知，输电线上损失的 功率越少，A错误；由P=PR知，输电导线电阻越大，输电线 上损失的功率越大，B错误；由P枫=PR知，输电电流越大，输 电线上损失的功率越大，C正确；由P=PR知，输电线上损 失的功率与电流的平方成正比，D错误。 之D验泡线功幸损耗P,=fR:亮=心，其中= -U,故B、C、D正确。 29 3.B由P=U得用500kV电压输电时输电线上输送的电流I =P_3×10A=6×10A,故A错误；由AU=h得输电线 Γ05×105 上的电压损失△U=6×103×2.5V=15×10V=15kV,故B 正确；输电线上损失的功率为AP=:,U为输电线上损失的 电压，故C错误：输电线上损失的功率△P=Pr=(6×103)2× 2.5W=9×107W,故D错误。 4.D理想变压器原、副线圈两端的电压与线圈的匝数成正比， 有=L,由能量守恒定律可知P,=1,U=P,=,,因此有 有02西 1=2,A项错误，D项正确；输电线上损失的电压应为升压 12 n 变压器副线圈两端电压U2与降压变压器原线圈两端电压U? 之差，因此根据欧姆定律有1，= -U,B项错误；降压变压 R 器的输人功率P3=1,U3,因此有1U1=122R+12U3,C项错误。 5.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，用电器越多，总电阻越小，供电线路上的电流越大，供电线 路上损失的电压越大，用户得到的电压越小。 6.AB因题图中变压器①、②均为理想变压器，则P1=P2,根据 1=可知，输电号线中的9电流-会-元A正确：镜电学教 上损失的功率△P=P2-P3=(U2-U?)13,B正确；①是升压 变压器，则n1<,②是降压变压器，则n>几4，所以凸>， C错误；变压器①的输出电流12和变压器②的输入电流13相 等，D错误。 综合提升练 7.BD直流输电电流由公式1=号计算得1=8,8×10Y 1.6x10V= 5000A,故A错误；导线允许的最大功率损耗为输送功率的 5%P损=0.05×8.0×10°W=4×10W,由P损=PR得导线总 阳值上限R学-号0兴 2=162,故B正确：家用交流电 表达式为220√2sin(100πt)V,其最大值为220√2V:频率为 号-1050比，散C错误；变压器原线圈电压U心，=10 ×10V,副线圈电压儿，=20V,匝数比%=4-10000 220 智由电流比与重数成反比可知子宁品放D正确。 故选BD。 交流发电机的输出电压U一定，1匝数比不变，根据 =亮，则，不变，放A错误；当用户的用电器增多时，用户消 耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；输 电线上损失的功率为△P三（片）R,放C借误：输送功客 定时，根据P=,P辐=PR,则要减小线路的损耗，应增大输 送电压，又U一定，应增大升压变压器的匝数比，由= U,-1,R,U,增大，12减小，所以U3增大，用户电压U4不变， 根据二=，应增大降压变压器的匝数比，故D正确。故 U4-n4 选D。 9.C互感器A并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器B 串联在电路中，是电流互感器，故A错误；电流表的示数为 4A,互感器B原、副线圈的匝数比1：20，电流比是匝数比的 倒数，则线路上电流I=80A,线路上损耗的功率P损=P,= 128000W,故B错误：电压表的示数为220V,互感器A原、刷 线圈匝数比为200：1，则输送电压U=44000V,功率P=☑ =3520kW,则发电机输出的电功率为3520kW,故C正确； 若用户使用的用电设备增多，总电阻减小，用户回路电流变 大，则输送电流变大，损失电压变大，降压变压器输入电压U 变小，降压变压器输出电压U,变小，故D错误。 10.(1)4×104V(2)1:801920:11 解析：(1)输电线上损失的功率△P=4%P=4%×8×10°W =3.2×105W 设输电线上的电流为L2, 根据△P=L,2r得L,=200A 升压变压器的输出电压 =片8v-4×10v (2)升压变压器原、副线圈的匝数比 公会0向 输电线上损失的电压△U=12r=200×8V=1600V 降压变压器原线圈两端的电压U3=U2-△U=3.84×104V, 降压支压器原、副线图的匝效此凸光=384X 220 =1920 11 11.(1)5424W(2)250V(3)144W(4)97.3%(5)见解 析 解析：(1)降压变压器输出的功率为P4=22×6×40W= 5280W,且4=千×4，=号×20V=80V,所以=1= P45280A=6A U3=880 对升压变压器，发电机的输出功率 P1=P2=Ul2=(U3+12R)12=Ul2+22R=5424W。 (2)因为U2=U3+12R=880V+6×4V=904V,所以U1= 子=26V,而U4=54,则1-=4=24A,所以 U 发电机的电动势E=U1+I1r=226V+24×1V=250V。 (3)输电线损耗的电功率P=122R=62×4W=144W。 (4)输电效率7=×100%-写90×10%-97.3%。 5280W (5)电灯减少一半时，n'P灯=2640W g-np4=2640A=3A U3880 所以P'=n'P+122R=2640W+32×4W=2676W< 5424W,发电机的输出功率减少了一半还要多，这是因为输 电线上的电流减少了一半，输电线上电功率的损失减少为原 .1 来的4 26 练案[24] 基础巩固练 1.ABC振荡电流最大的瞬间，电流的变化率为零，因此自感电 动势为零，A项正确：振荡电流为零时，电流的变化率最大，线 圈对电流变化的阻碍作用最大，自感电动势最大，B项正确； 振荡电流减小的过程中，自感电动势的作用就是阻碍电流的 减小，其方向应与电流方向相同，C项正确：振荡电流增大的 过程中，是磁场能增加的过程，是电场能转化为磁场能，D项 错误。 2.BCt1时刻电容器两端电压最高，电路中振荡电流为零，时 刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最大，磁场能最多， 故选项A错误，B正确；由题图可知，在t2至t3的过程中电容 器两极板间电压增大，则电场能增加，选项C正确；在3至t4 的过程中，电容器两极板间电压减小，电容器带的电荷量不断 减少，选项D错误。 3.B0.5~1ms内，电流为正方向减小，正在充电，所以电容器 两端电压逐渐增大，故A错误；0.5~1s内，电容器正在充 电，电流为正方向，电子经过P点向左移动，所以电容器的上 极板带负电荷，故B正确：1~1.5ms内，电流为负方向增大， 正在放电，则Q点比P点电势高，故C错误；1~1.5ms内，电 流增大，故磁场能在增大，电容器处于放电过程，故电场能在 减小，故D错误。 4.BD电流正在减小说明磁场能正在转化为电场能，C项错误， D项正确；此时电容器正在充电，由电流方向知电容器上极板 带负电，下极板带正电，B项正确，A项错误。 5.BD根据安培定则，可知回路中电流为顺时针方向，电容器 上极板带正电，下极板带负电，故电容器正在充电，电流减小， 磁场减弱，电场增强，磁场能正在向电场能转化。故A、C错 误，B、D正确。 6.BCD电子钟走得偏快了是因为电子钟的LC振荡电路频率 变大，周期变短，周期T=2π√LC。L不变，C变大了，周期变 大，不可能，故A错误；L不变，C变小了，周期变小，可能，故B 正确：L变小了，C不变，周期变小，可能，故C正确：L、C均减 小了，周期变小，可能，故D正确。 ACLC振荡电路中产生的振荡电流的频率∫=，元，要 想增大频率，应该减小电容C或减小线圈的电感L,再根据 C=增大电容器两极板的间距，电容减小，A正确；升高 电容器的充电电压，电容不变，B错误；减少线圈的匝数，自感 系数减小，振荡电流的频率增大，C正确；在线圈中插人铁芯， 自感系数增大，振荡电流的频率减小，D错误。 8.B在储罐中有不导电液体，电容器的电容变大，周期变大，A 错误；当液面降低时，电容减小，则振荡电路的周期减小，频率 增大，B正确：第一个四分之一周期是放电过程，磁场能逐渐 增大，C错误：第二个四分之一周期是充电过程，电容器极板 上的电荷逐渐增加，D错误。 2