第3章 第4节 电能的远距离输送（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版 福建专用）

第4节　电能的远距离输送(强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。 1.掌握高压交流输电、高压直流输电的概念。 2.会应用整体法、隔离法求解远距离输电问题。 3.会利用模型解决远距离输电问题。 4.知道生活中的远距离输电问题。 逐点清(一)　采用高压输电的原因 [多维度理解] 1．输电损失：电流流过输电导线时，因电流的热效应损失的电功率P＝　　　　。要减小输电时的电功率损失，需要减小　　　　　　和　　　　　　。 2．降低输电损失的两个途径 (1)要减小输电线的电阻，从R＝ρ看，在输电线长度一定的情况下，可以增大导线的　　　　　　，但过粗的导线会耗费更多的金属材料，同时也给架线施工带来很大困难；还可以选用　　　　较小的材料做导线。 (2)从公式P＝IU来看，在保证输送电功率不变的情况下，要减小输送电流就必须提高　　　　　　。 3．电容与电感对交流输电线路的影响 (1)电容器具有“　　　　　　　　”的特性。 (2)电感器具有“　　　　　　　　”或“通低频、通直流、阻高频”的特性。 4．计算功率损失的四种方法 (1)ΔP＝I2R，I为输电线中的电流，R为输电线的电阻。 (2)ΔP＝R，P为远距离输电的输送功率，U为输电电压，R为输电线的电阻。 (3)ΔP＝，ΔU为输电线上损失的电压，R为输电线的电阻。 (4)ΔP＝ΔU·I，ΔU为输电线上损失的电压，I为输电线中的电流。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)远距离输送交变电流时，导线的电阻是影响电压损失的因素之一。(　　) (2)输电电压越高越好。(　　) (3)在电能的输送过程中，U为输电电压，r为输电线电阻，则输电线中电流为I＝。(　　) 2．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，对输电导线上损耗的功率表达不正确的是(　　) A.　　　　　 B. C．I2R D．I(U1－U2) 3．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在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 的特高压输电，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 D．输电线上损耗的电功率将变为原来的 逐点清(二)　高压交流输电与直流输电 [多维度理解] 1．高压交流输电 (1)基本环节 (2)电路原理图 2．高压直流输电 (1)工作程序 交变电流升压后输送到　　　　　，把高压交变电流变换成高压直流电流，经由高压直流线路输送到用电地区后，通过逆变器将高压直流电流变换成高压交变电流，再经降压变压器降压。实际上直流输电系统只在输电这个环节是　　　　，发电环节和用电环节仍是　　　　，输电过程中只用两根导线。 (2)节省材料，输电结构简单，占地面积小。 (3)不存在感抗和容抗引起的损耗。 (4)不需要考虑电网中的各台交流发电机的同步运行问题。 3．高压输电过程的几个电压的区别 (1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。 (2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。 (3)损失电压： ①表示形式：输电线始端电压与末端电压的差值，即ΔU＝U2－U3＝I2R。 ②形成原因：输电线上的电压损失原因是输电线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比始端电压低。 4．输电过程的几个基本关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝P线＋P3，P3＝P4。 (2)电压、电流关系： ＝＝，＝＝，U2＝ΔU＋U3， I2＝I3＝I线。 (3)输电电流：I线＝＝＝。 (4)输电导线上损耗的电功率： P线＝I线ΔU＝I线2R线＝2R线。 [典例]　有一台内阻为1 Ω的发电机，为一个学校提供照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω。全校共22个班，每班有“220 V　40 W”的灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则： (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？(保留三位有效数字) 尝试解答： [变式拓展]　对应[典例]的情境，若使电灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？ [全方位练明] 1．(双选)快速铁路的电力机车供电系统如图所示，发电厂利用升压变压器将低压交流电的电压升至110 kV，牵引变电所利用降压变压器将电力系统输送来的高压交流电降至27.5 kV，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压不变，输电线的电阻R不能忽略。若机车功率增大，则(　　) A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 2．(2023·山东高考)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　) A．发电机的输出电流为368 A B．输电线上损失的功率为4.8 kW C．输送给储能站的功率为408 kW D．升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44 逐点清(三)　电能的利用与社会发展 [多维度理解] 1．蒸汽机的广泛使用使社会　　　　　得以飞跃发展，引发了　　　　　工业革命，人类社会进入蒸汽机时代。 2．发电机、电动机在工业上的运用，克服了　　　　　在使用过程中的不少难题，体现许多优越性。由于发电机和电动机的发明和使用，电力的应用日益广泛。电力成为工厂机器的主要动力，电力也被广泛地应用于生活领域。 3．电能是　　次能源。日常生活中使用的电能，主要来自　　　　　　能量的转换，包括热能(火力发电)、水能(水力发电)、原子能(核电)、风能(风力发电)等。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)发电机可以将热能转换为电能。(　　) (2)电动机可以将电能转换为机械能。(　　) (3)电能属于二次能源，是由其他形式的能量转换而来的。(　　) 2．(双选)发电机和电动机的发明使人类步入了电气化时代，下列关于电动机和发电机的说法正确的是(　　) A．发电机和电动机的作用是相同的，都是把其他形式的能转化成电能 B．发电机是把电能转化成机械能，而电动机是把其他形式的能转化成电能 C．发电机和电动机统称为电机 D．通过电机可以实现电能与其他形式的能相互转换 课下请完成课时跟踪检测(十六)及阶段质量检测(三) 第4节　电能的远距离输送 逐点清(一)　 [多维度理解] 1．I2R　输电线电阻　输电电流　2.(1)横截面积　电阻率　 (2)输电电压　3.(1)通交流、隔直流　(2)通直流、阻交流 [全方位练明] 1．(1)√　(2)×　(3)× 2．选A　输电导线上损失的电压U＝U1－U2，输电导线上损耗的电功率P＝I2R＝(U1－U2)I＝，故选A。 3．选C　根据输送电功率P输＝U输I输及P输不变可知，输电电流I输＝∝，当U输变为原来的2倍时，I输变为原来的，A错误；输电线上降落的电压U降＝I输R线∝I输，所以，当输电电流变为原来的时，输电线上降落的电压也变为原来的，B错误，C正确；输电线上损耗的电功率P损＝I输2R线∝I输2，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的，D错误。 逐点清(二)　 [多维度理解] 2．(1)整流器　直流　交流 [典例]　解析：(1)降压变压器的输出功率为P4＝22×6×40 W＝5 280 W，且U3＝×U4＝×220 V＝880 V，所以I2＝I3＝＝ A＝6 A 对升压变压器，发电机的输出功率 P1＝P2＝U2I2＝(U3＋I2R)I2＝U3I2＋I22R＝5 424 W。 (2)因为U2＝U3＋I2R＝880 V＋6×4 V＝904 V，所以U1＝U2＝226 V，而U1I1＝U2I2，则I1＝＝4I2＝24 A，所以发电机的电动势E＝U1＋I1r＝226 V＋24×1 V＝250 V。 (3)输电线损耗的电功率P损＝I22R＝62×4 W＝144 W。 (4)输电效率η＝×100%＝×100%≈97.3%。 答案：(1)5 424 W　(2)250 V　(3)144 W　(4)97.3% [变式拓展]　提示：电灯减少一半时，n′P灯＝2 640 W I2′＝＝ A＝3 A，所以P出′＝n′P灯＋I2′2R＝2 640 W＋32×4 W＝2 676 W< 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耗减少为原来的。 [全方位练明] 1．选CD　因为发电厂的输出电压不变，升压变压器不变，所以升压变压器的输出电压不变，A错误；升压变压器的输入功率等于输出功率，若机车功率增大，则升压变压器的输出功率增大，由公式P＝UI可知升压变压器的输出电流增大，输电线上的功率损耗ΔP＝I2R增大，输电线上的电压损耗ΔU＝IR增大，降压变压器的输入电压减小，则降压变压器的输出电压减小，B错误，C正确；设升压变压器的输出电压为U2，输出电流为I，则输电线上损耗的功率占总功率的比例为＝，因为电流I增大，所以输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，D正确。 2．选C　对发电机端，由P1＝U1I1得，I1＝2 000 A，故A错误；对用户端由P4＝U4I4得，I4＝400 A，对降压变压器由＝得，I3＝8 A，对输电线由P损＝I32R得，P损＝4 kW，故B错误；由能量守恒定律得P1＝P损＋P4＋P5，解得输送给储能站的功率P5＝408 kW，故C正确；对降压变压器由＝得，U3＝11 000 V，对输电线有U损＝I3R＝500 V，则U2＝U3＋U损＝11 500 V，对升压变压器有＝＝，故D错误。 逐点清(三)　 [多维度理解] 1．生产力　第一次　2.蒸汽机　3.二　其他形式 [全方位练明] 1．(1)√　(2)√　(3)√ 2．选CD　发电机工作时消耗其他形式的能产生电能，而电动机把电能转化成机械能，故A、B错误；发电机和电动机统称为电机，可以实现电能与其他形式的能相互转换，故C、D正确。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $