【推荐】2018-2019学年高中物理第五章交变电流5-5电能的输送强化演练新人教版选修3-2.doc

第五章第5节电能的输送
课后强化演练
一、选择题
1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重．其中客观原因是电网陈旧老化，近年来进行了农村电网改造．为了减少远距离输电线路上的电能损耗而降低电费价格，以下措施中切实可行的是( )
A．提高输送功率B．应用超导材料做输电线C．提高输电电压D．减小输电导线的横截面积
解析：减小输电导线上电能损失可以从提高电压和减小电阻两方面考虑，但必须保证可靠、保质、经济并综合考虑实际问题．故选C项．答案：C
2．(多选)(2017·淄博期末)远距离送电，已知升压变压器输出电压为U1，功率为P，降压变压器的输入电压为U2，输电线的电阻为R，输电线上电压为U 线
，则线路损耗的热功率P损可用下面哪几种方法计算( )
A．P损＝U2
1
R
B．P损＝
U2
线
R
C．P损＝U2
2
R
D．P损＝
P2R
U2
1
解析：输电线上的电压为U线，则输电线上损耗的功率P损＝U2
线
R
，B选项正确；
升压变压器输出电压为U1，功率为P，根据功率公式可知，输电线上的电流I
＝P
U1，输电线上损耗的功率P损＝I2R＝
P2R
U2
1
，D选项正确．
答案：BD
3．一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离输电的要求．要
在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电，到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后，再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压．已知经低压变电站降压变压器(可视为理想变压器)后供给某小区居民的交流电u ＝2202sin100πt (V)，该变压器原、副线圈匝数比为50 ∶1，则( )
A ．原线圈上的电压为11 000 2 V
B ．原线圈中电流的频率是100 Hz
C ．原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗
D ．采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗 解析：副线圈电压的有效值为U 2＝
U m 2
＝220 V ，根据理想变压器电压和匝数
的关系U 1U 2＝n 1
n 2
可知，原线圈上电压U 1＝11 000 V ，A 选项错误；变压器不会改变交流电的频率，故原线圈中电流的频率f ＝
ω2π
＝50 Hz ，B 选项错误；原、副线
圈的电流之比等于匝数的反比，故副线圈的电流大于原线圈的电流，副线圈的导线粗，C 选项错误；在输送电功率一定的情况下，P 损＝I 2送
R ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫P 送U 送2
R ，高压输
电有利于减少输电线路中的损耗，D 选项正确．
答案：D
4．(多选)(2017·成都期中)电厂发电机的输出电压250 V ，输出功率为10 kW ，在进行远距离输电时，输电线总电阻为5 Ω，则( )
A ．直接输电，用户两端的电压只有50 V
B ．若要求用户两端的电压为220 V ，则应配备原、副线圈匝数比为1∶40(发电厂)和5∶1(用户端)的变压器
C ．若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4
D ．若用1 000 V 的高压输电，输电线的损耗功率仅为总功率的0.5%
解析：直接输电时，输送电流I ＝P
U
＝40 A ，其中输电线总电阻为5 Ω，根据欧姆定律可知，用户两端的电压U 用＝U －IR ＝50 V ，A 选项正确；若要求用户两端的电压为220 V ，如果发电厂配备原、副线圈匝数比为1∶40的变压器，根据理想变压器电压和匝数关系可知，输送电压为10 000 V ，输送电流为1 A ，输电线损失电压为5 V ，用户端变压器的输入电压为9 995 V ，则该变压器的匝数比为1 999∶44，B 选项错误；输电线损耗功率P 损＝5%P ＝500 W ，则输送电
流I 送＝10 A ，输送电压U 送＝P 送I 送＝1 000 V ，则n 1n 2＝U
U 送＝1∶4，C 选项正确；若
用1 000 V 的高压输电，输电线的电流I ＝10 A ，导线的损失电压为ΔU ＝IR ＝50 V ，损失功率ΔP ＝ΔUI ＝500 W ，输电线的损耗功率仅为总功率的5%，D 选项错误．
答案：AC
5．在如图所示的远距离输电电路图中，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．开关S 闭合后与闭合前相比，下列说法中正确的是( )
A ．升压变压器的输入电压增大
B ．降压变压器的输出电流减小
C ．输电线上损耗的电压增大
D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例减小
解析：发电厂的输出电压即升压变压器的输入电压，根据题干可知，升压变压器的输入电压保持不变，A 选项错误；开关S 闭合后，用电器并联，降压变压器的输出电流增大，B 选项错误；根据理想变压器电流和匝数的关系可知，降压变压器的输出电流增大，输入电流增大，则输电线上的电流增大，输电线的电阻不变，根据欧姆定律可知输电线上的电压损耗增大，C 选项正确；设发电厂
的输出功率为P ，升压变压器的输出电压为U 送，输电线上的电阻为R ，输电线
上损耗的功率占总功率的比例为
P 损P ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫P U 送2
R P ＝PR U 2送
，输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大，D 选项错误．
答案：C
6．(多选)(2017·衡水市模拟)某小型水电站的发电机输出电压为220 V ，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 ，升压变压器原副线圈匝数分别为n 1和n 2，降压变压器原副线圈匝数分别为n 3和n 4.都是理想变压器，要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )
A ．输电线上的电流I ＝P 0
U
B.n 2
n 1
越大，输电线上损失的功率越大
C ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
D ．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
解析：根据理想变压器的工作原理可知，输入功率和输出功率相等，P 0＝UI ，解得输电线上的电流I ＝P 0U ，A 选项正确；n 2n 1
越大，输送电压越大，则输送电流越小，输电线上损失的功率越小，B 选项错误；输电线上有损耗，根据能量守恒可知，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，C 选项正确，D 选项错误．
答案：AC 二、非选择题
7．发电厂输出的交流电压为2.2×104 V ，输送功率为2.2×106 W ，现在用户处安装一降压变压器，用户的电压为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)降压变压器原副线圈匝数之比n 1n 2
为多少？
解析：(1)输送电流为：I 线＝P 总U 总＝ 2.2×106
2.2×104 A
＝100 A
则损失功率为：P 损＝I 2线R 线＝1002×22 W ＝2.2×105
W.
(2)变压器原线圈电压U 1为
U 1＝U 总－U 线＝U 总－I 线R 线＝ 2．2×104 V －100×22 V ＝19 800 V
所以原副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝901.
答案：(1)2.2×105 W (2)90∶1
8．(2017·武邑中学月考)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为100 kW ，输出电压为500 V ，输电导线的总电阻为10 Ω，导线上损耗的电功率为4 kW ，该村的用电电压是220 V.
(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比； (2)如果该村某工厂用电功率为60 kW ，则该村还可以装“220 V,40 W ”的电灯多少盏？
解析：(1)根据功率公式可知，P 损＝I 22R 线，解得升压变压器的输出电流I 2
＝
P 损R 线＝20 A ，升压变压器的输入电流I 1＝P
U 1
＝200 A ，根据理想变压器电流和匝数关系可知，n 1n 2＝I 2I 1＝1
10，根据欧姆定律可知，U 3＝U 2－I 2R 线＝4 800 V ，根据
理想变压器电压和匝数关系可知，n 3n 4＝U 3U 4＝
240
11
.
(2)降压变压器中输出功率等于输入功率，P3＝P4，其中P4＝(40n＋60×103) W，P3＝96 kW，联立解得n＝900.
答案：(1)1 ∶10 240 ∶11 (2)900盏。