【人教版】2020高中物理 第二章 交变电流 第七节 远距离输电分层训练 粤教版选修3-2

第七节 远距离输电
A 级 抓基础
1．(多选)下列关于电能输送的说法中正确的是( ) A ．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B ．减小输电导线上功率损失的唯一办法是采用高压输电
C ．减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积
D ．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等 答案：AD
2．远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U 1＝110 kV 和输电电压为U 2＝330 kV 输电．则两种情况中，输电线上通过的电流之比I 1∶I 2等于( )
A ．1∶1
B ．3∶1
C ．1∶3
D ．9∶1
解析：输送功率相同，根据P ＝UI 得，输电电流与输电电压成反比，由公式I 1I 2＝U 2U 1
可知B 对． 答案：B
3．晚上七八点钟，用户使用的电灯增多，灯光要比深夜暗些，这是因为( ) A ．电路的总电流减小，每盏灯分到的电流也减小 B ．电路的总电流不变，但每盏灯分到的电流减小 C ．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降增大 D ．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降减小
解析：晚上七八点钟，由于负载增多，总电阻减小，根据欧姆定律I ＝U R
可知，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，所以用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压降低，故C 正确，ABD 错误．
答案：C
4．(多选)某发电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R .现若用理想变压器将电压升高到220 kV 送电，下面哪个选项正确( )
A ．因I ＝U R
，所以输电线上的电流增为原来的20倍
B ．因I ＝P U ，所以输电线上的电流减为原来的1
20
C ．因P ＝U 2
R
，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍
D ．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的1
20
解析：根据P ＝UI 得I ＝P U ，输送功率一定，输送电压变为原来的20倍，则输送电流变为原来的1
20
，故A 错误，
B 正确；根据P 损＝I 2R 得，输送电流变为原来的120，则损失的功率变为原来的1400，故
C 错误；根据P 损＝I 2
R 得，
输送电流变为原来的120，要使输电线上的功率不变，电阻变为原来的400倍，根据R ＝ρl S ＝ρ4l
πd 2，直径变为原来
的
1
20
，故D 正确． 答案：BD
5．(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为
R .则下列说法正确的是( )
A ．输电线上的电流I ＝U R
B ．输电线上的电流I ＝P 0U
C ．输电线上损失的功率P ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫P 0U 2
R D ．输电线上损失的功率P ＝U 2
R
解析：输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R 故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2
线R ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫P 0U 2R ＝U 2线R ，故C 正确，
D 错误．
答案：BC
6．(多选)某发电厂通过远距离向某学校输电，输送的电功率为P ，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是( )
A ．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大
B ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比
D ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
解析：设输电电压为U ，线路电阻为R ，由P ＝UI 得输电电流I ＝P
U ，则损失电压为U 损＝IR ＝PR U
，A 错，B 对．线
路上损失的功率P 损＝I 2
R ＝P 2R
U
2知C 错，D 对．
答案：BD
B 级 提能力
7．有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1
的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为
U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
A ．P 2变大，P 3变大
B ．P 1变小，P 2变小
C ．U 2变小，U 3变小
D ．U 2变小，U 4变大
解析：当用户消耗的电功率变大时，由于是理想变压器，则P 3也会变大，由于T 1的输入电压U 1一定时，U 2也不变，则P 2必须变大，故A 正确，B 错误；线路上的电流变大，导致电阻R 消耗的功率也变大，电阻两端电压也变大，所以U 3变小，U 4变小，故C 、D 错误．
答案：A
8．分别用220 V 和1 100 V 的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相同．若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的横截面积之比是( )
A ．25∶1
B ．5∶1
C ．1∶5
D ．1∶25
解析：设导线的电阻率为ρ，导线的横截面积为S ，导线总电阻为R ，送电距离为L ，输电电压为U ，输电线
中电流为I ，输送功率为P ，则由P ＝UI 得，I ＝P U ，输电损失的电功率为ΔP ＝I 2
R ，R ＝ρ2L S ，联立可得：ΔP ＝P 2U
2·ρ
2L S
.由题意，P 、L 、ρ、ΔP 相等，则有S 1∶S 2＝U 22∶U 21＝1 1002∶2202
＝25∶1.故选A.
答案：A
9．(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为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表， R 是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K 由2改接为1时，下列说法正确的是( )
A ．电压表读数增大
B ．电流表读数增大
C ．电流表读数减小
D ．输电线上损失的功率减小
解析：K 由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增多，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2可知输电电压U 2升高．所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，A 正确；电压表示数增大，电流增大，所以电流表的示数增大，B 正确，C 错误；电流表示数增大，输电线损失功率增大，D 错误．
答案：AB
10．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是( )
A ．适当减小输电线的电阻r
B ．适当提高n 4n 3
C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3
D ．适当降低n 2n 1
的同时，提高n 4n 3
解析：当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP ＝
I 2r ，可以减小输电线的电阻r ，A 对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n 2
n 1
，这样使线圈n 3两端电
压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n 4
n 3
，C 对．
答案：AC
11．发电厂输出的交变电压为22 kV ，输出功率为2.2×106
W ，现在用户处安装一降压变压器，用户电压为220 V ，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 Ω.求：
(1)输电导线上损失的电功率； (2)变压器原、副线圈的匝数之比． 解析：(1)导线上输送的电流为
I 线＝P 总U 总＝2.2×106
2.2×104
A ＝100 A
则输电线损失电功率
P 损＝I 2线R 线＝1002×22 W ＝2.2×105
W
(2)降压变压器原线圈电压
U 1＝U 总－U 线＝U 总－I 线R ＝19 800 V
所以原副线圈匝数比
n 1n 2＝U 1U 2＝19 800220＝901
答案：(1)2.2×105
W (2)90∶1
12．水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一．某小河水流量为40 m 3
/s ，现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1 000 kW 的发电机发电，采用高压输电，高压输电线的总电阻为5Ω，损耗总功率的5%.求：
(1)能使多少盏“220 V，100 W ”的电灯正常发光？
(2)设发电机输出电压为500 V ，则所用理想升压变压器原副线圈匝数比应是多大？
(3)若所用发电机总效率为50%，则拦河坝要建多高(水的密度ρ＝1.0×103
kg/m 3
，重力加速度g 取10 m/s 2
)? 解析：(1)用户得到的功率P 用＝P ×95%，P 用＝n ×P 灯，n ＝9 500 盏．
(2)输电线上损失的功率P ×5%＝I 2
R ，设升压变压器原线圈两端的电压为U 1，副线圈两端的电压为U 2升压变压
器输出功率P ＝U 2I 且P ＝P 总，则U 2＝10 000 V ，由n 1n 2＝U 1U 2解得n 1n 2＝1
20
.
(3)由水流流量Q 知，每秒钟到达发电机涡轮组的水的体积V ＝Q
每秒钟到达发电机涡轮组的水的质量m ＝ρV ，由题意知：mgh ×50%＝P ，解得h ＝5 m. 答案：(1)9 500 (2)1
20 (3)5 m。