1、1 2020 届一轮复习人教版 电能的输送 课时作业 一、选择题 1 (多选 )远距离输送交流电都采用高压输电 ，采用高压输电的优点是 ( ) A 可节省输电线的材料 B. 可根据需要调节交流电的频率 C. 可减少输电线上的能量损失 D. 可加快输电的速度 答案 AC 解析 设输电功率为 P， 输电电压为 U， 输电线的电阻为 R， 则输电线上损失 P 2 1 的功率为 P 损 U R，若 P、 R 一定，则 P 损 U2，采用高压输电可以减少输电线 上的电功率损失；若 P 损 、 P 一定，则 RU2 L ， 又 R S， 、 L 一定时输电导线的 1 横 截 面 积 SU2，采用高压输电可
2、使输电导线的横截面积大大减小，从而节省输电 线的材料。故选项 A、 C 正确。 2. 如图为远距离高压输电的示意图 ，关于远距离输电 ， 下列表述正确的是 ( ) 2 A. 减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B. 高压输电是通过减小输电电流来减小电路的功率损耗 C. 在输送电压一定时 ，输送的电功率越大 ，输电过程中的电能损失越小 D. 高压输电一定是电压越高越好 答案 B 解析 依据题中输电原理，电路中的功率损耗 P I2R 线 ，而 R 线 L S，减小 3 R 输电线的横截面积，输电线的电阻会增大，则会增大输电线上的功率损失， A 错 误； 由 P UI 可知，P 一
3、定的情况下，输送电压 U 增大，I 减小， P 减小，B 正 确；若输送电压 一定，输送功率越大，则电流 I 越大， P 越大，C 错误；输送电压并不一定 越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高， D 错误。 3. 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 U1、 U2， 电流分别为 I 1、I 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 ( ) A. I1 n1 BI U I 2R I2 n2 1 1 2 CI 1U1 I 2U2 D I2 U2 答案 C 解析 升压变压器原、副线圈的电流之比等
4、于原、副线圈匝数的反比，故 A 错误；理想变压器的输入功率不等于输电线上损耗的功率， B 错误；理想变压器的 输入 功率等于输出功率， 则 U1I1 U2I2， C 正确； U2 等于输电导线电阻两端电压及 4 4 ，输 U 降压变压器初级线圈两端的电压之和，所以 U 2I 2R， 则 I2 U2 R ， D 错误。 4. 远距离输电中 ， 当输送的电功率为 P， 输送电压为 U 时 ，输电线上损失的 电功率为 P， 若输送的电功率增加为 4P， 而输电线中损失的电功率减为 P 电线电阻不变 ， 那么输电电压应增为 ( ) A 32U B 16U C 8U D 4U 答案 C 解析 输电线上损
5、失的电功率 P I2R P 2R， 当输送的电功率 P 4P， 5 U U U U U 1 U2 U2 S U1 2 2 而输电线中损失的电功率 P P 4 时 ， 由 P P 2 U R 得 ， 输 电 电 压 U 8U。 故选 C。 5. 用 U1 和 U2 两种电压通过相同长度和材料的导线输电 ，若输送的电功率相等 ， 在 输电导线上损失的电功率也相同 ， 则在两种情况下输电导线截面积之比 S1 S2 为 ( ) A. U2 1 B.U1 2 U2 C. U1 2 D. U1 2 2 答案 C 解析 由输送的电功率 P IU ， 损失的电功率 P I 2 P2 R， 得 P U2R。 由
6、 题 意 P2 P2 R1 1 L S1 2 知， U2R1 2R2， 由此得 2， 因 为 R ， 根 据 题 意 、L 相等，所以 2。 6. 某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定 ，它发出的电先通过电站附近的升压变 压器升压 ， 然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器 。 经变压器降压后 ， 再用线路接到各用 户 ，设两变压器都是理想变压器 ， 那么在用电高峰期 ， 白炽灯不够亮 ， 但用电总功率增 加 ， 这时 ( ) 升压变压器的副线圈的电压变大 高压输电线路的电压损失变大 降 压变压器的副线圈上的电压变大 降压变压器到各用户的输电线上的电压损失 变大 A B C D
7、答案 D 解析 用电高峰期，由于并联用电器增多，用户端总电阻减小，从而电流增 大，又由 U 损 Ir 可 知，输电导线上的电压损失变大， 升压变压器副线圈的电压不 变，降压变压器原、副线圈上的电压变小，而 降压变压器到各用户的输电线上的 电压损失因总电流变大而变大。故正确答案为 D。 R2 S2 6 7 (多选 )如图为某小型水电站的电能输送示意图 ， 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 R10 ， 降压变压器 T2 的原 、副线圈匝数之比为 4 1， 副线圈与用电器 R0 组成闭合电路 。 若 T1、 T2 均为理想变 7 压器 ， T2 的副
8、线圈两端电压 u 220 2sin100 t(V) ， 当用电器电阻 R0 11 时 ( ) A. 通过用电器 R0 的电流有效值是 20 A B. 升压变压器的输入功率为 4650 W C. 发电机中的电流变化频率为 100 Hz D. 当用电器的电阻 R0 减小时 ， 发电机的输出功率减小 答案 AB 解析 由正弦交变电流最大值与有效值的关系， T2 输出端电压有效值为 220 V，则通过用电器 R0 的电流有效值是 20 A， A 正确；由 u 220 2sin100 t V 可知 100，周期 为 0.02 s，频率为 50 Hz，C 错误；降压变压器 T2 的原、副线圈匝数之比为 4
9、1，原线 圈电流为 5 A ， R 上消耗功率为 250 W ，升压变压器的输入功率等于输出功率，为 R 消 耗功率与 R0 消耗功率之和，即 4650 W， B 正确；当用电器的电阻 R0 减小时，降压变压器输出功率增 大，由能量守恒，发电机的输出功率 增大， D 错误。 8“ 西电东送 ”工程中为了减少输电损耗 ，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 106 kW， 输 电 电 压 为 1000 kV， 输 电 线 电 阻 为 100 。 若 改 用 超 导 材 料 作 为 输 电 线 ， 则 可 减 少 输 电 损 耗 的 功 率 为 (
10、 ) A 105 kW B 104 kW C1 06 kW D 103 kW 答案 A 解析 输电电流 I P， 输电线路损失的电功率 P 损 I 2R P 2 R 1105 kW； U U 当改用超导材料输电时不损失电能，因此减少的输电损耗就等于 P 损 ， A 正确。 8 9 (多选 )如图甲为远距离输电示意图 ， 变压器均为理想变压器 。 升压变压器原 、 副线圈匝数比为 1100， 其输入电压如图乙所示 ，远距离输电线的总电阻为100 。 降压变压器 右侧部分为一火警报警系统原理图 ， 其中 R1 为一定值电阻 ， 9 2 R2 为 用 半 导 体 热 敏 材 料 制 成 的 传 感
11、器 ， 当 温 度 升 高 时 其 阻 值 变 小 。 电 压 表 V 显示加 在 报 警 器 上 的 电 压 (报 警 器 未 画 出 )。 未 出 现 火 警 时 ， 升 压 变 压 器 的 输 入 功 率 为 750 kW。 下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( ) A. 降压变压器副线圈输出的交流电频率为 50 Hz B. 远距离输电线路损耗功率为 180 kW C. 当 传 感 器 R2 所在处出现火警时 ，电压表 V 的示数变大 D. 当传感器 R2 所在处出现火警时 ， 输电线上的电流变大 答案 AD 1 解析 由图乙知交流电周期为 0.02 s， 则频率为 f T 50 Hz
12、，故 A 正确。升 Umax 压变压器输入端的有效值为 U 升 入 2 250 V， 则 U 升出 25000 V， 升压变压器 P 的输入功率为 750 kW， 则远距离输电线路上的电流为 I U 30 A，所以损失的功 率为 P 损 I R90 kW， 故 B 错误。当传感器 R2 所在处出现火警时，温度升高， 阻值变 小，降压变压器副线圈电流变大，降压变压器原、副线圈匝数比不变，降 压变压器原线圈电流也增大， D 正确；输电线上损失的电压变大，降压变压器输 入电压变小，则输出电压也变小，因为降压变压器副线圈电流变大， R1 两端电压 变 大，所以 R2 的分压变小，即电压表 V 的示数变
13、小， C 错误。 10 (多选 )远距离输电装置如图所示 ， 升压变压器和降压变压器均是理想变压 10 器 ， 升压变压器输入电压不变 ， 当 K 由 2 改接为 1 时 ， 下列说法正确的是 ( ) 11 2 A. 电压表读数变大 B. 电流表读数变大 C. 电流表读数变小 D. 输电线损失的功率减小 答案 AB 解析 由 U n2U 知 ， 当 K 由 2 改 接 为 1 时 ， 升 压 变 压 器 的 原 线 圈 匝 数 不 变 ， 2 n1 1 副线圈匝数变大，输送电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电 压表示数变大，选项 A 正确；降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电
14、流 I 灯 也变大，输电线上的电流 I 线 也随着 I 灯 的变大而变大，所以电流表读数变大，选项 B 正确而 C 错误； I 线 变大时，输电线损失的功率 P 线 I线 R 变大， 选项 D 错误。 二、非选择题 11. 发电机的端电压为 220 V， 输出功率 44 kW ， 输电导线的电阻为 0.2 ，如 果用初 、 次级线圈匝数之比为 110 的升压变压器升压 ， 经输电线后 ， 再用初 、 次级线圈匝数比为 101 的降压变压器降压供给用户 。 (1)画出全过程的线路示意图； (2)求用户 得到的电压和功率； (3)若不经过变压而直接送到用户 ， 求用户得到的电压和功率 。 答案 见
15、解析 解析 (1)示意图如下图所示。 12 (2)由图可知，升压变压器次级线圈的输出电压 U2 n2 U1 2200 V。n1 13 n 3 P 根据理想变压器 P 入 P 出 ，则升压变压器次级线圈的输出电流 I 2 U2 44103 2200 A 20 A，输电线上的功率损失和电压损失分别为 2 2 P 损 I2R 线 20 0.2 W 80 W。 U 损 U I2R 线 20 0.2 V 4 V。 所以降压变压器初级线圈上的输入电压和电流为 U3 U2 U 损 2200 V 4 V 2196 V， I3 I2 20 A。 降压变压器次级线圈的输出电压和电流为 U n4 1 2196 V2
16、19.6 V， 4 n U3 I 4 n 3 I3 1020 A 200 A。 4 用户得到的功率为 10 14 4 年平均流量 Q4.5110 m P4 U4I 4 219.6 200 W 4.392 104 W。 (3)若 直 接 用 220 V 低压供电，电路如图所示，则输电电流 P I 44103 A200 A。 U1 220 输电线路上的电压损失 U IR 线 2000.2 V 40 V。 故用户得到的电压 U2 U1 U2 20 V 40 V 180 V，用户得到的功率为 P U2I 180200 W 3.610 W。 12. 三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程 ，是中国
17、规模最大的水利工 程 。 枢纽控制的流域面积为 1106 km2，占长江流域面积的 56%，坝址处 11 3 。 水利枢纽的主要任务包括防洪 、 发电 、 航运三方面 。 15 6 在发电方面 ，三峡电站安装水轮发电机组 26 台 ， 总装机容量即 26 台发电机组同 时工作 时的总发电功率 P 1.82107 kW 。 年平均发电量约为 W 8.401010 kWh，电站主要向华中 、 华东电网供电 ，以缓解这两个地区供电紧张的局面 。 阅读上述资料 ，解答下列问题 。 (水的密度 1 .0 103 kg/m3， 重力加速度 g 取 10 m/s2) (1)请画出远距离输电的原理图并在其上用
18、相应的符号标明相应的物理量； (2)若三峡电站上 、 下游水位差按 H 100 m 计算 ， 试推导三峡电站将水流的势 能转化为电能的效率 的公式并计算出效率 的数值； (3)若 26 台 发 电 机 组 全 部 发 电 ， 要 达 到 年 发 电 量 的 要 求 ， 每 台 发 电 机 组 平 均 年 发 电 时 间 t 为多少天？ (4)将该电站的电能输送到华中地区 ， 输电功率 P1 4.510 kW， 采用超高压 输 电 ， 输 电 电 压 U 500 kV， 而 发 电 机 输 出 的 电 压 约 为 U0 18 kV ， 要 使 输 电 线 上 损耗的功率为输送电功率 的 5%，求
19、发电站的升压变压器原 、副线圈的匝数之比和输 电 线 路 的 总 电 阻 。 W 答案 (1)见解析 (2) gQH 67.1% (3)192.3 天 (4)9250 2.78 解析 (1)远距离输电的原理图如图所示。 W电 (2) 电站能量转化的效率 W机 W gQ， 16 8.4010101033600 1.01034.51101110100100% 67.1%。 (3)依 据 P W t 可知，每台发电机组平均年发电时间 W 8.401010 t P 1.8210724天 192.3 天。 17 (4)升压变压器原、副线圈的匝数之比 n1 U0 9 n2 U 250 由 P1 UI 得 I 9.0 103 A 又 P 损 I 2 R5%P 1 可得 R2.78 。
