[推荐学习]2017_2018高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3_2

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2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电教案粤教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电教案粤教版选修3-2
六、教学评价
1.课堂表现:观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况。
2.作业完成情况:检查学生作业的完成质量和答题准确性。
3.研究作业:评估学生对实际案例的分析能力和所学知识的运用能力。
核心素养目标分析
本节课的核心素养目标主要围绕物理学科的核心素养进行设计,包括物理观念、科学思维、实验探究和科学态度四个方面。
2.课中强化技能
教师活动:
-导入新课:通过故事、案例或视频等方式,引出远距离输电的功率损失和电压损失的计算方法,激发学生的学习兴趣。
-讲解知识点:详细讲解远距离输电中的功率损失和电压损失的计算方法,结合实例帮助学生理解。
-组织课堂活动:设计小组讨论、角色扮演、实验等活动,让学生在实践中掌握远距离输电的计算方法。
例如,教师可以设计以下练习题:
-计算远距离输电中的功率损失和电压损失。
-分析实际案例,如何减少远距离输电中的损失。
-运用所学知识,解决实际问题。
总的来说,课堂小结和当堂检测是帮助学生巩固所学知识,提高学习效果的重要环节。通过这两个环节,教师可以及时了解学生的学习情况,给予反馈和指导,帮助学生更好地掌握本节课的内容。
2.讲解新课:详细讲解远距离输电的基本概念、功率损失和电压损失的计算方法。
3.案例分析:分析实际案例,让学生学会如何运用所学知识解决实际问题。
4.课堂练习:布置相关的练习题,让学生巩固所学知识。
5.总结:对本节课的内容进行总结,强调重点和难点。
五、作业布置
1.课后习题:完成教材后的相关习题。
2.研究作业:调查生活中远距离输电的实际案例,分析其优缺点。
-解答疑问:针对学生在学习中产生的疑问,进行及时解和指导。
学生活动:
-听讲并思考:认真听讲,积极思考老师提出的问题。

【配套K12】高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修3_2

【配套K12】高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修3_2

第七节 电能的输送【思维激活】在我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束,由于低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠。

农村电网改造前,某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户),(1)电灯不亮,达不到额定功率,换额定功率越大的灯泡越是不亮;(2)日光灯不能启动;(3)洗衣机没劲等。

尤其是过节时现象更明显,这是为什么呢?提示:低压输电线较细,电阻较大,导线的电压降较大,致使用户末端电压远低于额定电压(有时甚至不高于160V )。

到了过节的时候,各家用电器增多,所有用电器都是并联连接,总电阻会更小,线路电流更大,输电导线上分得的电压变多,致使用户电压降低,就会出现上述现象。

经过低太改造后,换上了合格的输电导线,以上现象就不明显了。

【自主整理】为什么要采用高压输电(1)电功率损失:输电导线上有电阻,当电流通过时,由于电流的热效应会引起电功率的损失。

可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。

(2)电压损失:导线上的电阻,电流流过电阻会带来电压的损失。

对交流电路,由于电流的变化,输电导线上的自感作用会阻碍电流的变化,产生感抗。

在空中架设的输电导线与大地之间构成一个电容器,地下电缆或海底电缆与大地或海水之也会构成电容器,交流电通过时会产生容抗。

感抗和容抗(也叫电抗)也会造成电压损失。

(3)高压输电:减小电阻就要增粗导线,增粗导线有带来两个不利,其一,耗费更多的金属材料;其二,会使电抗更大,造成更大的电压损失。

只有采用小电流输电才会避免上述问题,在保证输送功率不变的情况下,减小电流必须靠提升电压来实现。

【高手笔记】1.如何把握远距离输电的基本网络和功能关系?剖析:(1)远距离输送电网基本结构:如图2-7-1所示图2-7-1(2)输电导线损失的电功率:由P 损=I 线2R 线可推得 P 损=2)(UP R 线 (3)两个基本公式:电压关系U 升=U 线+U 降=IR 线+U 降能量关系P 出=P 线+P 降或IU 升=I 2R 线+IU 降。

【配套K12】2017_2018高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3_2

【配套K12】2017_2018高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3_2

第七节 远距离输电[学习目标]1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题.一、降低输电损耗的两个途径[导学探究] 如图1所示,假定发电厂输出的电压为U ,输送功率为P ,输电线路中的电流是I ,两条导线的总电阻是r .那么:图1(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗?(2)输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么?降低功率损耗有哪些途径?答案 (1)不相等,由能量守恒知,发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.(2)由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了,这是输电线上功率损失的主要原因.功率损失的表达式:ΔP =I 2r =P 2U2r ,所以降低功率损耗的两个途径为:①减小输电线的电阻r ;②减小输电电流I ,即提高输送电压U .[知识梳理] 减小输电线损耗的方法:(1)电压损失:输电线始端电压U 与末端电压U ′的差值ΔU =U -U ′=IR . (2)功率损失:电流的热效应引起功率损失ΔP =I 2R . (3)减少电压、功率损失的方法:①减小电阻:由R =ρl S可知,距离l 一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻.②提高输送电压:由P =UI 可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流,即采用高压输电.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)输电线上电功率的损失,与输电线的电阻成正比,与输电电流的平方成正比.( )(2)由P =U 2r可知,输电电压越小,输电线上的损失就越小.( )(3)由P =I 2r 可知,减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失.( ) (4)高压输电是通过提高电压,减小输电电流来减少电路发热损耗的.( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ 二、远距离输电电路中的各种关系[导学探究] 某发电站向远处送电的示意图如图2所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路.图2(1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n 1、n 2、n 3、n 4线圈的电阻均忽略不计).(2)若两个变压器均为理想变压器,则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系? 答案 (1)第一个回路:P 1=U 1I 1第二个回路:U 2=ΔU +U 3,P 2=ΔP +P 3=I 2线R +P 3 第三个回路:P 4=U 4I 4(2)U 1U 2=n 1n 2、I 1I 2=n 2n 1、P 1=P 2;U 3U 4=n 3n 4、I 3I 4=n 4n 3、P 3=P 4. [知识梳理] 远距离输电过程的几个基本关系:(1)功率关系:P 1=P 2,P 2=P 线+P 3,P 3=P 4,P 线=I 2ΔU =I 22R . (2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4,U 2=U 3+ΔU . (3)电流关系:n 1I 1=n 2I 2,n 3I 3=n 4I 4,I 2=P 2U 2=P 3U 3=ΔUR.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)使用变压器进行远距离输电,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.( ) (2)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n ,降压变压器匝数比为n ∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.( )(3)电厂与用户离得越远,用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电的频率小得越多.( )(4)远距离输电时,输送电压越高越好.( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×一、输电线上功率损失的计算输电线路上的功率损失,主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算公式: (1)ΔP =I 2R ,其中I 为输电线路上的电流.(2)ΔP =ΔU ·I 或ΔP =ΔU2R,其中ΔU 为输电线上的电压损失.例1 三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1)若输出的电压为20万伏,则输电线上的电流为多少?(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧,则输电线上损失的功率为多少?它占输出功率的几分之几?(3)若将电压升高至50万伏,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它占输出功率的几分之几?答案 (1)2500A (2)1.25×108W 14(3)1000A 2×107W125解析 (1)由P =UI 得I =P U =5×108W2×105V=2500A(2)输电线上损失的功率ΔP =I 2·2r =25002×2×10W =1.25×108W 损失功率与输出功率之比为ΔP P =1.25×108W 5×108W =14(3)将电压升高至50万伏时,I ′=P U ′=5×108W5×105V=1000A输电线上损失的功率ΔP ′=I ′2·2r =10002×2×10W =2×107W 损失功率与输出功率之比为ΔP ′P =2×107W 5×108W =125. 二、高压输电线路的分析与计算解决远距离输电问题时,需要画输电的电路图,理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律.1.画图、理清三个回路(如图3所示)图32.抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2 即U 1U 2=n 1n 2,I 1n 1=I 2n 2,P 1=P 2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3 即U 3U 4=n 3n 4,I 3n 3=I 4n 4,P 3=P 4 3.掌握一个定律根据能量守恒定律得P 2=ΔP +P 3.例2 如图4所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器),若发电机的输出功率是100kW ,输出电压是250V ,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25.图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案 (1)6250V 16A (2)15.625Ω 6000V 解析 (1)对升压变压器,据公式U 1U 2=n 1n 2,有U 2=n 2n 1U 1=251×250V =6250VI 2=P 2U 2=P 1U 2=1000006250A =16A(2)P 损=I 22R 线,P 损=0.04P 1所以R 线=0.04P 1I 22=15.625Ω因为ΔU =U 2-U 3=I 2R 线 所以U 3=U 2-I 2R 线=6000V.1.夏天由于用电器的增多,每年夏天都会出现“用电荒”,只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中,用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍,输电线电阻不变,下列说法正确的是( )A .若输送电压不变,则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B .若输送电压不变,则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C .若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍,则此时输电电流为正常供电时的4倍D .若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍,则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍 答案 A解析 高压输电时P =UI ,I 是输送电路上的电流.用电高峰时,若输送电压不变,则I 为正常时的2倍,A 正确;输电线上的热耗功率ΔP =I 2R 线,则热耗功率变为正常时的4倍,B 错误;用电高峰时,若输送电压加倍,则I 不变,与正常时相同,C 错误;由ΔP =I 2R 线,知热耗功率不变,D 错误.2.(多选)如图5为远距离输电示意图,发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变,且n 1∶n 2=n 4∶n 3.当用户用电器的总电阻减少时( )图5A .U 1∶U 2=U 4∶U 3B .用户的电压U 4增加C .输电线上损失的功率增大D .用户消耗的功率等于发电机的输出功率答案 AC解析 根据U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4以及n 1∶n 2=n 4∶n 3,知U 1∶U 2=U 4∶U 3,故A 正确.用户用电器总电阻减小,则电流增大,所以输电线上的电流增大,根据P 损=I 2r 知,输电线上损耗的功率增大,根据ΔU =Ir 知,输电线上的电压损失变大,发电机的输出电压不变,则升压变压器的输出电压不变,降压变压器的输入电压变小,用户的电压U 4减小,故C 正确,B 错误.用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差,故D 错误.3.(多选)在如图6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,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )图6A .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 答案 CD解析 发电厂的输出电压不变,升压变压器的输入电压不变,输出电压不变,选项A 错误;随着发电厂输出功率的增大,输电线中电流增大,输电线上损失的电压(ΔU =IR )增大,降压变压器的输入电压减小,降压变压器的输出电压减小,选项B 错误;随着发电厂输出功率的增大,输电线中电流增大,输电线上损耗的功率(ΔP =I 2R )增大,选项C 正确;输电线上损耗的功率ΔP =I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫P 输U 输2R ,输电线上损耗的功率占总功率的比例ΔP P 输=R U 2输P 输,选项D 正确.4.如图7所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I 2.则( )图7A .用户端的电压为I 1U 1I 2B .输电线上的电压降为UC .理想变压器的输入功率为I 21r D .输电线路上损失的电功率为I 1U 答案 A解析 根据理想变压器的工作原理,得I 1U 1=I 2U 2,所以用户端的电压U 2=I 1U 1I 2,选项A 正确;输电线上的电压降U ′=I 1r =U -U 1,选项B 错误;变压器的输入功率P 1=I 1U -I 21r =I 1U 1,选项C 错误;输电线路上损失的电功率P ′=I 21r =I 1(U -U 1),选项D 错误.一、选择题(1~5题为单选题,6~10题为多选题)1.农村进行电网改造,为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( ) A .提高输送功率 B .增大输送电流C .提高输电电压D .减小输电导线的横截面积答案 C解析 电费高低与线路损耗有关,损耗越大,电费越高,减少损耗的途径:一、减小输电导线中的电流,即提高输电电压;二、减小输电线的电阻,即增大输电导线的横截面积,故C 正确.2.输电线路的总电阻为R ,发电站输出功率为P ,输电电压为U ,则用户得到的功率为( ) A .PB .P -(PU)2·R C .P -U 2RD .(P U)2·R 答案 B解析 用户得到的功率P 得=P -I 2R =P -(PU)2·R ,所以B 正确.3.某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km 外的用户,其输出电功率是3×106kW.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2.0×105A B .输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC .若改用5kV 电压输电,则输电线上损失的功率为9×108kWD .输电线上损失的功率为ΔP =U 2R,U 为输电电压,R 为输电线的电阻答案 B解析 输电线上输送的电流为I =P U =3×106×103500×103A =6×103A ,A 项错误;输电线上损失的电压为U 损=IR =6×103×2.5V =1.5×104V =15kV ,B 项正确;当用5kV 电压输电时,输电线上损失的功率超过3×106kW ,与实际情况相矛盾,故C 项错误;当用公式ΔP =U 2R计算损失的功率时,U 为输电线上损失的电压而不是输电电压,D 项错误.4.图1为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )图1A .(n 1n 2)U 2m4rB .(n 2n 1)U 2m4rC .4r (n 1n 2)2(P U m)2D .4r (n 2n 1)2(P U m)2答案 C解析 原线圈电压的有效值:U 1=U m2,根据U 1U 2=n 1n 2可得U 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U m2,又因为是理想变压器,所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ,所以输电线上的电流I =P U 2,输电线上损失的电功率为P ′=I 22r =4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2,所以C 正确,A 、B 、D 错误.5.远距离输电的原理图如图2所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的总电阻为R .变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )图2A.I 1I 2=n 1n 2B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22R D .I 1U 1=I 2U 2答案 D解析 根据理想变压器的工作原理得I 1U 1=I 2U 2、I 1I 2=n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压,故I 2≠U 2R.而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和.选项D 正确. 6.如图3所示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( )图3A .增加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少电路的发热损耗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 .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 答案 ABD解析 依据输电原理,电路中的功率损耗ΔP =I 2R 线,而R 线=ρl S,增大输电导线的横截面积,可减小输电线的电阻,从而能够减小输电过程中的电能损失,选项A 正确;由P 输=UI 知,在输送功率P 输一定的情况下,输送电压U 越大,则输电电流I 越小,则电路中的功率损耗越小,选项B 正确;若输送电压一定,输送功率P 输越大,则电流I 越大,电路中损耗的电功率越大,选项C 错误;因为输电电压越高,对于安全和技术的要求也越高,因此并不是输电电压越高越好,高压输电必须综合考虑各种因素,选项D 正确. 7.下列关于远距离高压直流输电的说法中,正确的是( )A .直流输电系统只在输电环节是直流,而在发电环节和用电环节是交流B .直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流,而在输电环节是交流C .整流器将交流变直流,逆变器将直流变交流D .逆变器将交流变直流,整流器将直流变交流 答案 AC解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成,在整流站通过整流器将交流电变换为直流电,在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确. 8.输送功率为P ,输送电压为U ,输电线电阻为R ,用户得到的电压为U ′.则下列说法中正确的是( )A .输电线损失功率为(PU)2R B .输电线损失功率为(U -U ′)2RC .用户得到的功率为U 2RD .用户得到的功率为PU ′U答案 ABD解析 送电电流为I =P U,损失电压为U -U ′,则损失功率可表示为以下几种形式:P 损=I 2R=(P U )2R ,A 正确;P 损=(U -U ′)2R ,B 正确;用户功率为P 用=IU ′,P 用=PU ′U,D 正确,C 错误.9.某小型水电站的电能输送示意图如图4所示,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ,降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u =2202sin(100πt ) V ,降压变压器的副线圈与阻值R 0=11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是( )图4A .通过R 0的电流有效值是20AB .降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C .升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D .升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率答案 ABD解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022=220V ,负载电阻为11Ω,所以通过R 0的电流的有效值是20A ,故A 正确;因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,所以原、副线圈的电压之比为4∶1,故B 正确;由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压,故C 错误;升压变压器T 1的输入与输出功率相等,降压变压器T 2的输入与输出功率也相等,但升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率,原因是输电线上电阻消耗功率,故D 正确.10.某小型水电站的电能输送示意图如图5所示,发电机的输出电压为200V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V 的用电器正常工作,则( )图5A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案 AD解析 由于输电线上的电压损失,故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,故选项C 错误;由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,故选项D 正确.U 2U 1=n 2n 1,U 3U 4=n 3n 4,因为U 1=200V<U 4=220V ,U 2>U 3=U 2-U 线,故n 2n 1>n 3n 4,选项A 正确.二、非选择题11.风力发电作为新型环保能源,近年来得到了快速发展,如图6所示的风车阵中发电机输出功率为100kW ,输出电压是250V ,用户需要的电压是220V ,输电线总电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:图6(1)画出此输电线路的示意图;(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)用户得到的电功率.答案(1)见解析图(2)1∶20 240∶11 (3)96kW解析(1)如图所示(2)输电线损失的功率P损=P×4%=100kW×4%=4kW.输电线电流I2=P损R线=4×10310A=20A.升压变压器输出电压U2=PI2=100×10320V=5×103V.升压变压器原、副线圈匝数比:n1 n2=U1U2=250V5000V=120.电压损失U损=I2R线=20×10V=200V. 降压变压器原线圈两端电压U3=U2-U损=4800V.降压变压器原、副线圈匝数比n3 n4=U3U4=4800V220V=24011.(3)用户得到的电功率P用=P-P损=96kW.12.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给工厂和照明用户,发电机输出功率是120kW,输出电压是240V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25,输电线的总电阻为10Ω,用户需要的电压为220V.则:(1)输电线上损失的电功率为多少?(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少? 答案 (1)4000W (2)290∶11解析 (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2=n 1n 2得输电电压U 2=n 2n 1U 1=251×240V =6000V 输电电流I 2=P U 2=120×1036000A =20A 输电线上损失的电功率ΔP =I 22r =202×10W =4000W.(2)输电线上损失的电压ΔU =I 2r =20×10V =200V降压变压器原线圈两端的电压U 3=U 2-ΔU =6000V -200V =5800V 根据理想变压器的变压规律得 n 3n 4=U 3U 4=5800V 220V =29011.。

高中物理第二章交变电流第七节远距离输电课件粤教版选修

高中物理第二章交变电流第七节远距离输电课件粤教版选修

(3)电流关系:n1I1=
n2I2
,n3I3=n4I4,I2=__UP_22__=__UP_3_3 _=
ΔU R.
即学即用 判断下列说法的正误. (1)使用变压器进行远距离输电,用户得到的电压可以高于发电机输出的 电压.( √ ) (2) 远 距 离 输 电 时 , 若 升 压 变 压 器 匝 数 比 为 1∶n , 降 压 变 压 器 匝 数 比 为 n∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.( × ) (3)电厂与用户离得越远,用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电 的频率小得越多.( × ) (4)远距离输电时,输送电压越高越好.( × )
答案 6 250 V 16 A
图4
解析 对升压变压器,据公式UU12=nn12,有 U2=nn21U1=215×250 V=6 250 V I2=UP22=UP12=1600205000 A=16 A
(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和 降压变压器原线圈两端的电压.
知识梳理
减小输电线损耗的方法: (1)电压损失:输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU= U-U′=IR. (2)功率损失:电流的热效应引起功率损失ΔP= I2R . (3)减少电压、功率损失的方法: ①减小电阻:由R=ρSl 可知,距离l一定时,使用电阻率 小 的材料,__增__大__ 导体横截面积可减小电阻. ②提高输送电压:由P=UI可知,当输送功率一定时, 升高 电压可以减小 电流,即采用高压输电.
√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
图6
1234
4.如图7所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用
等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电

高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修3_82

高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修3_82

第七节 电能的输送【思维激活】在我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束,由于低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠。

农村电网改造前,某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户),(1)电灯不亮,达不到额定功率,换额定功率越大的灯泡越是不亮;(2)日光灯不能启动;(3)洗衣机没劲等。

尤其是过节时现象更明显,这是为什么呢?提示:低压输电线较细,电阻较大,导线的电压降较大,致使用户末端电压远低于额定电压(有时甚至不高于160V )。

到了过节的时候,各家用电器增多,所有用电器都是并联连接,总电阻会更小,线路电流更大,输电导线上分得的电压变多,致使用户电压降低,就会出现上述现象。

经过低太改造后,换上了合格的输电导线,以上现象就不明显了。

【自主整理】为什么要采用高压输电(1)电功率损失:输电导线上有电阻,当电流通过时,由于电流的热效应会引起电功率的损失。

可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。

(2)电压损失:导线上的电阻,电流流过电阻会带来电压的损失。

对交流电路,由于电流的变化,输电导线上的自感作用会阻碍电流的变化,产生感抗。

在空中架设的输电导线与大地之间构成一个电容器,地下电缆或海底电缆与大地或海水之也会构成电容器,交流电通过时会产生容抗。

感抗和容抗(也叫电抗)也会造成电压损失。

(3)高压输电:减小电阻就要增粗导线,增粗导线有带来两个不利,其一,耗费更多的金属材料;其二,会使电抗更大,造成更大的电压损失。

只有采用小电流输电才会避免上述问题,在保证输送功率不变的情况下,减小电流必须靠提升电压来实现。

【高手笔记】1.如何把握远距离输电的基本网络和功能关系?剖析:(1)远距离输送电网基本结构:如图2-7-1所示图2-7-1(2)输电导线损失的电功率:由P 损=I 线2R 线可推得 P 损=2)(UP R 线(3)两个基本公式:电压关系U 升=U 线+U 降=IR 线+U 降能量关系P 出=P 线+P 降或IU 升=I 2R 线+IU 降。

20172018学年高中物理第二章交变电流7电能的输送学案教科版选修32

20172018学年高中物理第二章交变电流7电能的输送学案教科版选修32

7 电能的输送[目标定位] 1.了解远距离输电线路的基本构成.2.掌握远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.3.应用理想变压器、电路知识对简单的远距离输电线路进行定量计算.一、电能输送中的电能损耗和电压损失1.输电线上的电压损失(1)输电线路始端电压U 跟末端电压U ′的差值,称为输电线上的电压损失,ΔU =U -U ′,如图1所示,电压损失还可以表示为ΔU =IR 线=P UR 线.图1(2)减少输电线上电压损失的方法: ①减小输电线的电阻. ②提高输送电压. 2.输电线上的电能损耗(1)损失功率计算:ΔP =I 2R 线,I 为输电电流,R 线为输电线的总电阻. (2)减小输电线上功率损失的方法:①减小输电线的电阻R 线:由R 线=ρlS得,要减小R 线,在l 保持不变的情况下,可以减小ρ,增大S .②减小输电电流I :由P =UI 得,在输送功率一定的情况下,提高输电电压,即可减小输电电流.采用高(填“高”或“低”)压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施. 深度思考“提高电压,减小电流”与欧姆定律矛盾吗?答案 不矛盾.欧姆定律是对纯电阻耗能元件而成立的定律,而“提高电压,减小电流”是从输送角度,由P =UI ,且P 一定的条件下得出的结论,两者没有矛盾.例1 中国已投产运行的1000kV 特高压输电,是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500kV 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1000kV 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12D.输电线上损耗的电功率将变为原来的12解析 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=P 输U 输∝1U 输,当U 输变为原来的2倍时,I 输变为原来的12,选项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12时,输电线上降落的电压也变为原来的12,选项B 错误,C 正确;输电线上损耗的电功率P 损=I 2输R 线∝I 2输,所以输电线上损耗的电功率将变为原来的14,选项D 错误. 答案 C(1)注意区别:①输电电压U 与输电线上降落的电压ΔU ; ②输电功率P 与输电线上损失的功率ΔP .(2)抓住不变量:输送电功率不变,由P =UI 判断出输电电流I 的变化,从而由ΔU =IR 、ΔP =I 2R 判断ΔU 、ΔP 的变化.例2 发电厂发电机的输出电压为U 1,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U 2,下列计算输电线功率损耗的式子中,正确的是( )A.U 21R 线B.(U 1-U 2)2R 线C.I 2R 线D.I (U 1-U 2)解析 输电线功率损耗P 损=I 2R 线=U2线R 线=IU 线,其中U 线=U 1-U 2,故B 、C 、D 正确.答案 BCDP 损=I 2R =ΔU2R=ΔU ·I .式中必须注意,ΔU 为输电线路上的电压损失,而不是输电线电压.二、高压输电线路的分析与计算1.输送过程图(如图2所示):图2(1)功率关系P 1=P 2,P 3=P 4,P 2=ΔP +P 3→能量守恒(2)电压、电流关系U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1,U 3U 4=n 3n 4=I 4I 3→理想变压器U 2=ΔU +U 3,I 2=I 3=I 线→串联电路中电压、电流关系(3)输电线中电流:I 线=P 2U 2=P 3U 3=U 2-U 3R 线.(4)输电线上损耗的电功率ΔP =ΔUI 线=I 2线R 线=⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线.2.特别强调(1)升压变压器副线圈的电压不等于降压变压器原线圈的电压,输电线上的电压损失ΔU =I线R 线,输电线上的功率损耗ΔP =I 2线R 线.(2)输电线的电阻计算时,应注意输电线长度为距离的两倍.深度思考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 =Ur,对不对?为什么?答案 不对.U 为输电电压,而不是加在输电导线上的电压,即U ≠Ir ,而输电电流可通过I 2I 1=n 1n 2求得.例3 一台发电机最大输出功率为4000kW 、输出电压为4000V ,经变压器T 1升压后向远方输电.输电线路总电阻R =1kΩ.到目的地经变压器T 2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220V,60W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T 1和T 2的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则( ) A.T 1原、副线圈电流分别为103A 和20A B.T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220V C.T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1 D.有6×104盏灯泡(220V,60W)正常发光解析 远距离输电的电路如图所示,在升压变压器原线圈中有P =U 1I 1,故得原线圈中电流为103A ,在远距离输电线路中由ΔP =I 2线R 线得T 1副线圈中电流为20A ,故选项A 正确;在远距离输电线路中由P =U 2I 2和I 线=I 2得U 2=2×105V ,由ΔU =I 线R 线,ΔU =U 2-U 3可得T 2原线圈电压为1.8×105V ,由于灯泡能正常发光,故T 2副线圈电压为220V ,故选项B 正确;由变压器变压特点知变压比与匝数成正比,故可得T 1变压比为1∶50,而T 2的变压比为9000∶11,故选项C 错误;正常发光时每盏灯的功率为60W ,由90%P =NP 额,可得N =6×104盏,故选项D 正确.答案 ABD远距离输电问题的四个关键:(1)画出一个模型——远距离输电模型图. (2)抓住输电的两端——电源和用电器. (3)分析两条导线——输电导线.(4)研究两次电压变换——升压和降压.例4 发电机两端的电压为220V ,输出功率44kW ,输电导线的总电阻为0.2Ω,如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压,经输电线后,再用原、副线圈匝数比为10∶1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. 解析 (1)线路示意图如图所示.(2)由图可知,升压变压器副线圈两端的输出电压U 2=n 2n 1U 1=2200V.据理想变压器P 入=P 出,则升压变压器副线圈的输出电流I 2=P U 2=44×1032200A =20A ,输电线上的功率损失和电压损失分别为P 损=I 22R 线=202×0.2W=80W.U 损=I 2R 线=20×0.2V=4V.所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为U 3=U 2-U 损=2200V -4V =2196V , I 3=I 2=20A.降压变压器副线圈的输出电压和电流为U 4=n 4n 3U 3=110×2196V=219.6V ,I 4=n 3n 4I 3=10×20A=200A.用户得到的功率为P 4=U 4I 4=219.6×200W=4.392×104W.(3)若直接用220V 低压供电, 线圈示意图如图所示,则输电电流I ′=P U 1=44×103220A =200A.输电线路上的电压损失ΔU ′=I ′R 线=200×0.2V=40V. 所以用户得到的电压U 2′=U 1-ΔU ′=220V -40V =180V ,用户得到的功率为P ′=U 2′I ′=180×200W=3.6×104W.答案 见解析1.(输电线上的损耗)500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程,我省超高压输电工程正在紧张建设之中.若输送功率为3 200万千瓦,原来采用200千伏输电,由于输电线有电阻而损失的电功率为P ,则采用500千伏超高压输电后,在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)( ) A .0.4P B .0.16P C .2.5PD .6.25P答案 B解析 根据P 损=P 2送U2r 可知:当输电电压由200 kV 升高到500 kV 时,其线路损耗由P 减小到0.16P ,选项B 正确.2.(输电线上的损耗)图3为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )图3A.(n 1n 2)U 2m 4rB.(n 2n 1)U 2m 4rC.4(n 1n 2)2(P U m)2r D.4(n 2n 1)2(P U m)2r答案 C解析 原线圈电压的有效值:U 1=U m2,根据U 1U 2=n 1n 2可得U 2=n 2n 1·U m2,又因为是理想变压器,所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ,所以输电线上的电流I =PU 2,输电线上损失的电功率为P ′=I 2·2r =4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22·⎝ ⎛⎭⎪⎫P Um 2,所以C 正确,A 、B 、D 错误.3.(远距离高压输电)(多选)如图4所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V ,输出的电功率为50 kW ,用电阻为3 Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V 供用户使用(两个变压器均为理想变压器),对整个送电过程,下列说法正确的是( )图4A .输电线上的损失功率为300 WB .升压变压器的匝数比为1∶100C .输电线上的电流为10 AD .降压变压器的输入电压为4 970 V 答案 ACD解析 P 损=0.6%P =300 W ,A 正确;I 线=P 损R 线=10 A ,C 正确;U 线=I 线R 线=30 V ,U 2=P I 线=5 000 V ,U 3=U 2-U 线=4 970 V ,D 正确;n 1n 2=U 1U 2=110,B 错误.4.(远距离高压输电)某小型水力发电站的发电输出功率为5×104W ,发电机的输出电压为250V ,输电线总电阻R 线=5Ω.为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%,必须采用远距离高压输电的方法,在发电机处安装升压变压器,而在用户处安装降压变压器.设用户所需电压为220V ,不计变压器的损失.求:(g 取10m/s 2) (1)输电线上的电流;(2)升、降压变压器原、副线圈的匝数比; (3)可供多少盏“220V,40W”的白炽灯正常工作? 答案 (1)20A (2)110 12011 (3)1200盏解析 (1)输电线中电流:P 损=I 22R 线, 得I 2=P 损R 线=20A.(2)由P =U 2I 2,得U 2=5×10420V =2.5×103V.对升压变压器:n 1n 2=U 1U 2=2502.5×103=110. 对降压变压器:U 3=U 2-IR 线=(2500-20×5) V=2400V ,又U 4=220V ,故n 3n 4=U 3U 4=12011.(3)n =P -P 损P 0=1200(盏).题组一 输电线路中的损耗问题1.(多选)远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330kV 高得多的电压进行输电.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.可减小输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度 答案 AC2.以下关于电能输送的分析,正确的是( )A.由公式P =U 2R 知,输电电压越高,输电线上功率损失越少B.由公式P =U 2R知,输电导线电阻越大,输电线上功率损失越少C.由公式P =I 2R 知,输电电流越大,输电导线上功率损失越大 D.由公式P =UI 知,输电导线上的功率损失与电流成正比 答案 C解析 输电线损失的功率ΔP =I 2R ,故C 正确;A 中的U 不能用输电电压,因U =ΔU +U 3,ΔU 为输电线损失的电压,U 3为用户端电压或降压变压器的初级电压,故A 、B 、D 错误. 3.(多选)一项名为“1 100千伏特高压隔离开关”的“破冰实验”在我国大兴安岭漠河县取得成功,标志着我国特高压输电技术已突破低温环境制约.为消除高压输电线上的冰凌,利用电流的热效应除冰.若在正常供电时,输电线上送电电压为U ,电流为I ,热耗功率为ΔP ;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9ΔP ,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )A .输电电流为3IB .输电电流为9IC .输电电压为3UD .输电电压为13U答案 AD解析 输电线上的热耗功率ΔP =I 2R 线,若热耗功率变为9ΔP ,则9ΔP =I ′2R 线,联立得I ′=3I ,A 对;输送功率不变,即P =UI =U ′I ′,得U ′=13U ,所以D 对.4.(多选)在远距离输电时,输送的电功率为P ,输电电压为U ,所用导线的电阻率为ρ,横截面积为S ,总长度为l ,输电线损失的功率为ΔP ,用户得到的功率为P ′,则下列关系式正确的是( )A.ΔP =U 2SρlB.ΔP =P 2ρlU 2SC.P ′=P -U 2SρlD.P ′=P ⎝⎛⎭⎪⎫1-Pρl U 2S 答案 BD解析 输电线电阻为R 线=ρlS ,输电电流为I =P U,故输电线上损失的电功率为ΔP =I 2R 线=⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2·ρl S =P 2ρl U 2S ,用户得到的电功率为P ′=P -ΔP =P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-Pρl U 2S .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,这是因为此时( )A.总电阻比深夜时大,干路电流小,每盏灯分到的电压就小B.总电阻比深夜时大,干路电流小,每一支路的电流就小C.总电阻比深夜时小,干路电流大,输电线上损失的电压大D.干路电流一定,支路比深夜时多,分去了一部分电压 答案 C解析 此时用电器多,电阻小(因为用电器都是并联的),而变压器输出电压U 不变,由I =UR可知,干路电流大,输电线上损失电压大,电灯两端电压小,故比深夜暗,故C 正确. 题组二 远距离输电问题6.(多选)如图1所示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( )图1A.增加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发热损耗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.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 答案 ABD解析 导线横截面积越大,导线的电阻越小,电能损失就越小,A 对;在输送功率一定的前提下,提高输送电压U ,由I =P U知,电流I 减小,发热损耗减小,B 对;若输送电压一定,由I =P U知,输送的电功率P 越大,I 越大,发热损耗就越多,C 错;高压输电要综合考虑材料成本、技术、经济性等各种因素,不是电压越高越好,D 对.7.如图2所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则( )图2A.用户用电器上交流电的频率是100HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500VC.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小 答案 D解析 由u -t 图像可知,交流电的周期T =0.02s ,故频率f =1T=50Hz ,选项A 错误;交流电的电压最大值U m =500V ,故有效值U =U m2=2502V ,选项B 错误;输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原、副线圈的匝数比决定,选项C 错误;当用户用电器的总电阻增大时,副线圈上的电流减小,根据I 1I 2=n 2n 1,原线圈(输电线)上的电流减小,根据P =I 21R 得,输电线损失的功率减小,选项D 正确.8.(多选)在如图3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总电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )图3A.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 答案 CD解析 升压变压器原线圈两端电压不变,变压比不变,故副线圈两端电压不变,A 错误;I =PU,U 损=IR 线,U 3=U 2-U 损,因P 变大,I 变大,所以U 损变大,所以降压变压器原线圈两端电压U 3变小,故降压变压器的输出电压减小,B 错误;P 损=⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线,因P 变大,所以P 损变大,C 正确;P 损P=⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线P=PR 线U2,因P 变大,所以P 损P变大,D 正确. 9.远距离输电的原理图如图4所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,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( )图4A.I 1I 2=n 1n 2B.I 2=U 2RC.I 1U 1=I 22R D.I 1U 1=I 2U 2答案 D解析 根据理想变压器的工作原理得I 1U 1=I 2U 2、I 1I 2=n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压,故I 2≠U 2R.而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和.选项D 正确.10.图5为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n 1=n 4<n 2=n 3,四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ,A 1、A 2为相同的理想交流电流表,L 1、L 2为相同的小灯泡,灯丝电阻R L >2R ,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A 、B 端接入低压交流电源时( )图5A .A 1、A 2两表的示数相同B .L 1、L 2两灯泡的亮度相同C .R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D .R 2两端的电压小于R 4两端的电压 答案 D解析 远距离输电过程中,应用高压输电能够减小输电线上的功率损失,R 1上消耗的功率小于R 3上消耗的功率,C 项错;而比较两个不同输电回路,输电线电阻相同,由P 损=I 2·2R 可知,A 1示数小于A 2示数,A 项错;根据欧姆定律可知,R 2两端电压小于R 4两端电压,D 项正确;由于输电线上损失电压不同,故两灯泡两端电压不同,故亮度不同,B 项错. 11.某小型实验水电站输出功率是20kW ,输电线总电阻是6Ω.(保留四位有效数字) (1)若采用380V 的电压输电,求输电线损耗的功率.(2)若改用5000V 高压输电,用户利用n 1∶n 2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压. 答案 (1)16.62kW (2)226.2V解析 (1)输电线上的电流为I =P U =20×103380A≈52.63A输电线路损耗的功率为P 线=I 2R =52.632×6W≈16620W=16.62kW. (2)改用高压输电后,输电线上的电流变为I ′=PU ′=20×1035000A =4A用户在变压器降压前获得的电压U 1=U ′-I ′R =(5000-4×6)V=4976V 根据U 1U 2=n 1n 2,用户得到的电压为U 2=n 2n 1U 1=122×4976V≈226.2V.12.如图6所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器),若发电机的输出功率是100kW ,输出电压是250V ,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25,求:图6(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案 (1)6250V 16A (2)15.625Ω 6000V 解析 (1)对升压变压器,据公式U 2U 1=n 2n 1,有U 2=n 2n 1U 1=251×250V=6250VI 2=P 2U 2=P 1U 2=1000006250A =16A.(2)P 损=I 22R 线,P 损=0.04P 1 所以R 线=0.04P 1I 22=15.625Ω因为ΔU =U 2-U 3=I 2R 线 所以U 3=U 2-I 2R 线=6000V.。

高中物理 第二章 交变电流 第七节 电能的输送预习导学案 粤教版选修32

高中物理 第二章 交变电流 第七节 电能的输送预习导学案 粤教版选修32

第七节 电能的输送【思维激活】在我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束,由于低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠。

农村电网改造前,某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户),(1)电灯不亮,达不到额定功率,换额定功率越大的灯泡越是不亮;(2)日光灯不能启动;(3)洗衣机没劲等。

尤其是过节时现象更明显,这是为什么呢?提示:低压输电线较细,电阻较大,导线的电压降较大,致使用户末端电压远低于额定电压(有时甚至不高于160V )。

到了过节的时候,各家用电器增多,所有用电器都是并联连接,总电阻会更小,线路电流更大,输电导线上分得的电压变多,致使用户电压降低,就会出现上述现象。

经过低太改造后,换上了合格的输电导线,以上现象就不明显了。

【自主整理】为什么要采用高压输电(1)电功率损失:输电导线上有电阻,当电流通过时,由于电流的热效应会引起电功率的损失。

可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。

(2)电压损失:导线上的电阻,电流流过电阻会带来电压的损失。

对交流电路,由于电流的变化,输电导线上的自感作用会阻碍电流的变化,产生感抗。

在空中架设的输电导线与大地之间构成一个电容器,地下电缆或海底电缆与大地或海水之也会构成电容器,交流电通过时会产生容抗。

感抗和容抗(也叫电抗)也会造成电压损失。

(3)高压输电:减小电阻就要增粗导线,增粗导线有带来两个不利,其一,耗费更多的金属材料;其二,会使电抗更大,造成更大的电压损失。

只有采用小电流输电才会避免上述问题,在保证输送功率不变的情况下,减小电流必须靠提升电压来实现。

【高手笔记】1.如何把握远距离输电的基本网络和功能关系?剖析:(1)远距离输送电网基本结构:如图2-7-1所示图2-7-1(2)输电导线损失的电功率:由P 损=I 线2R 线可推得 P 损=2)(UP R 线 (3)两个基本公式:电压关系U 升=U 线+U 降=IR 线+U 降能量关系P 出=P 线+P 降或IU 升=I 2R 线+IU 降。

【配套K12】2017_2018学年高中物理第二章交变电流第7节电能的输送教学案教科版选修3_2

【配套K12】2017_2018学年高中物理第二章交变电流第7节电能的输送教学案教科版选修3_2

第7节 电能的输送一、电能输送中的电压损失和电能损耗 1.电能输送中的电压损失U 损=Ir ,其中I 为输电线中的电流,r 为输电线的电阻。

2.电能输送中的电能损失 (1)电能损失:W 损=P 损t 。

(2)功率损失:P 损=I 2r 。

二、远距离输电系统 1.电网通过网状的输电线、变电站,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性或地区性的输电网络。

2.远距离输电基本原理在发电站内用升压变压器升压,然后进行远距离输电,在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。

三、直流输电1.采用高压直流输电的原因当交流输电功率很大时,导线的电感、电容引起的电压及电能损失很大;同一电网供电的发电机同步运行,技术上存在困难。

2.输电过程在发电站区域经变压器升压,由换流设备将交流变为直流,用高压直流进行远距离传输,在用户区域由换流设备再将直流变为交流,经变压器降压送给用户。

1.远距离输电过程中,在导线上既有能量的损耗,还有电压损失。

2.根据P 损=I 2r 可知,减小输电线上的功率损失有两个途径:一是减小输电线的电阻,二是减小输电电流。

3.在输送功率一定时,提高输送电压,可以减小输电电流。

4.当输送功率很大时,电感、电容引起的电压及电能损失也很大,这时可以采用高压直流输电方式。

1.自主思考——判一判(1)增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。

(√) (2)高压输电是通过提高电压、减小输电电流来减少电路的发热损耗。

(√) (3)高压输电一定是电压越高越好。

(×)(4)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n ,降压变压器匝数比为n ∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。

(×)(5)直流电压不能实现升压,因此直流输电不采用高压输电。

(×) (6)大功率输电时,导线的电感和电容引起的电压和电能损失很大。

(√)(7)高压直流输电是通过升压变压器升压后,再由换流设备将交流变为直流,从而实现远距离直流传输的。

高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3_81

高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3_81

第七节 远距离输电一、从发电站到用户的输电线路1.大型发电机发出十几千伏的电压,在发电站区域通过变压器升高到几十万伏,然后进行远距离输电,当电能被输送到用电区域后,再根据不同的用电需求,用变压器将电压降低,这就是远距离输电.2.实验表明:在输电导线的电阻不变的前提下,提高输电的电压,减小输电电流,可以达到减少输电过程中的功率损耗、更有效地输送电能的目的.预习交流1我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束,低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠.农村电网改造前,某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户):(1)电灯不亮,达不到额定功率,换额定功率越大的灯泡越是不亮;(2)日光灯不能启动;(3)洗衣机转动力度小等.尤其是过节时现象更明显,这是为什么呢?输送电能的高压线答案:因为电能在输送中存在电压损失和电能损失.低压输电线较细,电阻较大,导线的电压降较大,致使用户末端电压远低于额定电压(有时甚至不高于160 V ).到了过节的时候,各家用电器增多,所有用电器都并联,总电阻会更小,线路电流更大,输电导线上分得的电压变多,致使用户电压降低,就会出现上述现象.经过低压改造后,换上了合格的输电导线,以上现象就不明显了.二、为什么要采用高压输电1.电功率损失:输电导线上有电阻,当电流通过时,由于电流的热效应会引起电功率的损失.可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失.2.高压输电:减小电阻要增粗导线,增粗导线又带来两个不利:其一,耗费更多的金属材料;其二:会使导线太重,给架线带来很大困难.只有采用小电流输电才会避免上述问题,在保证输送功率不变的情况下,减小电流必须靠提升电压来实现.预习交流2现在大功率输电采用直流输电好还是交流输电好?答案:直流输电,直流输电比交流输电损耗少.一、输电线上的电压损失假定两条输电线的总电阻为r ,在如图所示的输电示意图中等效画为r ,输送的功率为P ,发电厂输出的电压为U 1,则输电线上损失的电压为多少.怎样减小输电线上损失的电压呢?答案:由1P U I =得1P I U =, 所以1Pr U Ir U ∆== 因此减小输电线电阻、提高输电电压可以减小输电线上损失的电压.输电导线的电阻为R ,输送电功率为P ,现分别用U 1和U 2两种电压来输电,则两次输电线上损失的电压比为( ).A .U 1/U 2B .2212/U UC .2221/U UD .U 2/U 1答案:D解析:输电线上的电流为I =P U ,输电线上损失的电压为U 损=IR =PR U ,可见在输送功率不变的情况下,损失的电压与输电电压成反比,故D 项正确.1.输电线上的电压损失输电线路始端电压U 与输电线路末端电压U ′的差值.ΔU =U -U ′=IR (R 为输电线路电阻).2.减小输电线路电压损失的两种方法(1)减小输电线路电阻由R =ρl S可知,间距一定时,使用电阻率小的材料、增大导体横截面积均可减小电阻.(2)减小输电电流I由P =UI 可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流.3.输电线路的构成主要有:发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器,如图所示.二、输电线上的电功率损失1.探究如何减少输电线路的功率损失.答案:根据P 损=I 2r 可知,减小输电线的电阻和输电线中的电流可减少输电线路的功率损失.2.通过上一问题的探究,你认为哪一途径对降低输电线路的功率损耗更为有效?答案:根据P 损=I 2r 得,在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的12;根据P 损=I 2r 得,在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的14.通过比较,很显然,减小输电电流对于降低输电线路的功率损耗更为有效.3.假定输电线路中的电流为I ,两条输电线的总电阻为r (如图所示),输送的功率为P ,发电厂输出的电压为U1,则输电线上损失的电压为Ir ,用户得到的电压为U1-Ir .那么怎样计算输电线路损失的功率呢?用户得到的功率又是多少呢?答案:2P I r =损 2P P P P I r=-=-用损如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10 kW ,输出电压为400 V ,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用2 kV 高压输电,最后用户得到220 V 、9.5 kW 的电力,求:(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比n 1/n 2;(2)输电线路导线电阻R ;(3)用户降压变压器原、副线圈匝数比n 3/n 4.答案:(1)1∶5 (2)20 Ω (3)95∶11解析:(1)升压变压器原、副线圈匝数比为n 1n 2=U 1U 2=4002 000=15. (2)导线电阻R 与输送电流和输电线上损失的电功率有关,有P 损=I 2R ,而输送电流又决定于输出电压及输送功率,有I =P /U 2,所以R =P 损/I 2=P 损/(P U 2)2=10 000-9 500(10 000/2 000)2Ω=20 Ω. (3)设降压变压器原线圈上电压为U 3U 3=U 2-IR =(2 000-5×20)V =1 900 V所以降压变压器原、副线圈匝数比为n 3n 4=U 3U 4=1 900220=9511.1.输送功率是指升压变压器输出的功率,损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率.两者关系是ΔP =P -P ′(P 为输送功率,P ′为用户所得功率).2.除了利用ΔP =P -P ′计算输电线路上的功率损耗外.还可用下列方法计算:(1)ΔP =I 2R ,I 为输电线路上的电流,R 为线路电阻;(2)ΔP =ΔU 2R ,ΔU 为输电线路上损失的电压,R 为线路电阻;(3)ΔP =ΔUI ,ΔU 为输电线路上损失的电压,I 为线路上的电流.3.计算输电线上的损失功率时,将输电线当成纯电阻.三、远距离输电系统1.在输送功率不变的情况下,怎样才能减小输电电流? 答案:P =UI ,则I =P U ,所以在输送功率不变的情况下,可以通过提高输送电压来减小输电电流.2.提高输电电压,则减小输电线上的电流,这是否与欧姆定律相矛盾?答案:不矛盾.欧姆定律I =U R是对纯电阻元件成立的定律,而“提高输电电压,则减小输电线上的电流”是从输电角度,由P =UI ,且P 一定的条件下得出的结论,两者间没有必然的联系.3.思考讨论远距离输电有哪些基本环节.答案:远距离输电的基本环节为: 发电厂(站)→升压变压器→高压输电线路→降压变压器→用户4.在远距离输电中,如何计算输电线上的电压损失?答案:计算输电线上的电压损失,通常有以下两种方法:(1)输电线始端电压U 与末端电压U ′的差值,即U 损=U -U ′;(2)输电线上的电流I 与输电线的电阻r 的乘积,即U 损=Ir .如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述不正确的是( ).A .增大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 .高压输电时通过减小输电电流来减小电路的发热损耗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 .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好答案:C解析:根据P =I 2R 知在电流I 一定的条件下,电阻R 越小,输电线路上的电能损失就越小.又R =ρlS,故增大输电线的横截面积S 有利于减小输电过程中的能量损失,即选项A 正确;在输送功率P 0一定时,损耗功率P =I 2R =P 20U 2R ,即损耗功率与输电电压的平方成反比,因此在输电电压一定时,输送的电功率越大,电能损失也越大,选项C 错误;高压输电时要综合考虑材料成本、技术、经济等各种因素,不是电压越高越好,选项D 正确.1.输电电压是指加在高压输电线始端的电压U ,损失电压是指降落在输电线路上的电压ΔU =IR .2.无论从减小输电线路上功率损失,还是减小电压损失来看,都要求提高输电电压,以减小输电电流.1.关于电能输送的以下分析,正确的是( ).A .由公式P =U 2/R 知,输电电压越高,输电线上功率损失越多B .由公式P =U 2/R 知,输电导线电阻越大,输电线上功率损失越少C .由公式P =I 2R 知,输电电流越大,输电导线上功率损失越大D .由公式P =UI 知,输电导线上的功率损失与电流成正比答案:C解析:输电线上损失的功率P 损=I 2R 线=U 2损R 线,U 损指输电线上的分压,而不是输电电压. 2.中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P .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,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为( ).A .P 4B .P 2C .2PD .4P 答案:A解析:由P =UI 可知当输出电压由500 kV 升高到1 000 kV 时,电路中的电流将减为原来的一半;由P =I 2R 可知电路中损耗的功率将变为原来的14. 3.远距离输电时,输送的电功率为P ,输电电压为U ,输电线的横截面积为S ,线路损失的功率为ΔP ,若将电压提高到10U ,则( ).A .不改变输电线路时,线路上的功率损失为0.01ΔPB .不改变输电线路时,用户端的电压为原来的10倍C .线路功率损失仍为ΔP 时,输电线的横截面积可减少为0.1SD .不改变输电线路且线路损失功率仍为ΔP 时,输送的功率可增加到10P答案:AD解析:若将电压提高到10U ,则线路上的功率损失P 损=(P 10U )2R =P 2100U 2R =0.01ΔP ,A 项正确;若不改变输电线路时,用户端的电压大于原来的10倍,B 项错误;线路功率损失仍为ΔP 时,有P 损=(P 10U )2R ′=(P U )2R ,故R ′=100R ,即ρL S ′=100ρL S,所以S ′=0.01S ,C 项错误;若不改变输电线路且线路损失功率仍为ΔP 时,即输电线路中的电流保持不变,而其输电电压提高到10U ,所以输送的功率可增加到10P ,D 项正确.4.发电厂发电机的输出电压是U 1,发电厂至学校的输电导线总电阻为R ,导线中的电流为I ,学校得到的电压为U 2,则关于输电线上损失的功率,下列表达式错误的是( ).A .U 12RB .(U 1-U 2)2RC .I 2RD .I (U 1-U 2) 答案:A解析:用P =U 2R求电阻上损失的功率时,U 要与电阻R 相对应,选项A 中的U 1是输出电压不是输电线上的电压,故选项A 错误.选项B 中的U 1-U 2是输电线上的电压,因此,选项B 正确.选项C 、D 中的电流I 是输电线中的电流,故选项C 、D 正确.5.某发电站的输出功率P =104 kW ,输出电压U 1=4 kV ,通过理想变压器升压后向远处供电,已知输电导线的总电阻为R =10 Ω,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求变压器的匝数比.答案:225解析:发电站的输出电流I 1=P U 1=1074×103A =2.5×103 A ,输电线路损失的功率P 损=4%P=I 22R ,则I 2=4%P R =4%×10710A =2×102 A ,变压器的匝数比n 1n 2=I 2I 1=2×1022.5×103=225.。

2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电1教案粤教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电1教案粤教版选修3-2
解答:
根据功率公式 P = U × I,我们可以得到:
I1 = P / U1
I2 = P / U2
代入数据计算得到:
I1 = 1000×10^6 / 220×10^3
I1 ≈ 4545.45A
I2 = 1000×10^6 / 500×10^3
I2 = 2000A
例题4:补偿装置的应用
一条远距离输电线路的额定电压为U=500kV,电阻R=10Ω,电抗X=20Ω。若在输电线路中加入静止无功补偿器(SVC),使得线路的无功功率Q减少50%,求SVC提供的无功功率。
鼓励学生相互讨论、互相帮助,共同解决问题。
错题订正:
针对学生在随堂练习中出现的错误,进行及时订正和讲解。
引导学生分析错误原因,避免类似错误再次发生。
(五)拓展延伸(预计用时:3分钟)
知识拓展:
介绍远距离输电领域的最新技术发展,拓宽学生的知识视野。
引导学生关注学科前沿动态,培养学生的创新意识和探索精神。
- 变压器的工作原理演示
- 远距离输电模拟实验
10. 远距离输电在现代电力系统中的应用
- 跨区域输电和电网互联
- 远距离输电技术的发展趋势
- 新能源并网对远距离输电的影响
教学评价与反馈
1. 课堂表现:
- 观察学生在课堂上的参与程度,包括提问、回答问题和互动交流的情况。
- 关注学生在知识讲解和互动探究环节的专注度和兴趣程度。
2024-2025学年高中物理 第二章 交变电流 第07节 远距离输电1教案 粤教版选修3-2
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2024-2025学年高中物理 第二章 交变电流 第07节 远距离输电1教案 粤教版选修3-2

2017-2018学年同步备课套餐之物理粤教版选修3-2讲义:

2017-2018学年同步备课套餐之物理粤教版选修3-2讲义:

第七节远距离输电[学习目标]1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题.一、降低输电损耗的两个途径[导学探究]如图1所示,假定发电厂输出的电压为U,输送功率为P,输电线路中的电流是I,两条导线的总电阻是r.那么:图1(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗?(2)输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么?降低功率损耗有哪些途径?答案(1)不相等,由能量守恒知,发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.(2)由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了,这是输电线上功率损失的主要原因.功率损失的表达式:ΔP=I2r=P2U2r,所以降低功率损耗的两个途径为:①减小输电线的电阻r;②减小输电电流I,即提高输送电压U.[知识梳理]减小输电线损耗的方法:(1)电压损失:输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU=U-U′=IR.(2)功率损失:电流的热效应引起功率损失ΔP=I2R.(3)减少电压、功率损失的方法:①减小电阻:由R=ρlS可知,距离l一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻.②提高输送电压:由P=UI可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流,即采用高压输电.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)输电线上电功率的损失,与输电线的电阻成正比,与输电电流的平方成正比.( ) (2)由P =U 2r可知,输电电压越小,输电线上的损失就越小.( )(3)由P =I 2r 可知,减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失.( ) (4)高压输电是通过提高电压,减小输电电流来减少电路发热损耗的.( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ 二、远距离输电电路中的各种关系[导学探究] 某发电站向远处送电的示意图如图2所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路.图2(1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n 1、n 2、n 3、n 4线圈的电阻均忽略不计).(2)若两个变压器均为理想变压器,则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系? 答案 (1)第一个回路:P 1=U 1I 1第二个回路:U 2=ΔU +U 3,P 2=ΔP +P 3=I 2线R +P 3 第三个回路:P 4=U 4I 4(2)U 1U 2=n 1n 2、I 1I 2=n 2n 1、P 1=P 2;U 3U 4=n 3n 4、I 3I 4=n 4n 3、P 3=P 4. [知识梳理] 远距离输电过程的几个基本关系:(1)功率关系:P 1=P 2,P 2=P 线+P 3,P 3=P 4,P 线=I 2ΔU =I 22R . (2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4,U 2=U 3+ΔU .(3)电流关系:n 1I 1=n 2I 2,n 3I 3=n 4I 4,I 2=P 2U 2=P 3U 3=ΔU R. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)使用变压器进行远距离输电,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.( ) (2)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n ,降压变压器匝数比为n ∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.( )(3)电厂与用户离得越远,用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电的频率小得越多.( )(4)远距离输电时,输送电压越高越好.( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×一、输电线上功率损失的计算输电线路上的功率损失,主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算公式: (1)ΔP =I 2R ,其中I 为输电线路上的电流.(2)ΔP =ΔU ·I 或ΔP =ΔU 2R ,其中ΔU 为输电线上的电压损失.例1 三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1)若输出的电压为20万伏,则输电线上的电流为多少?(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧,则输电线上损失的功率为多少?它占输出功率的几分之几?(3)若将电压升高至50万伏,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它占输出功率的几分之几?答案 (1)2 500 A (2)1.25×108 W 14(3)1 000 A 2×107 W125解析 (1)由P =UI 得I =P U =5×108W2×105 V=2 500 A(2)输电线上损失的功率ΔP =I 2·2r =2 5002×2×10 W =1.25×108 W损失功率与输出功率之比为ΔP P =1.25×108W 5×108 W=14(3)将电压升高至50万伏时,I ′=PU ′=5×108 W 5×105 V =1 000 A输电线上损失的功率ΔP ′=I ′2·2r =1 0002×2×10 W =2×107 W 损失功率与输出功率之比为ΔP ′P =2×107 W 5×108 W =125.二、高压输电线路的分析与计算解决远距离输电问题时,需要画输电的电路图,理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律.1.画图、理清三个回路(如图3所示)图32.抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2 即U 1U 2=n 1n 2,I 1n 1=I 2n 2,P 1=P 2. (2)理想降压变压器联系回路2和回路3 即U 3U 4=n 3n 4,I 3n 3=I 4n 4,P 3=P 4 3.掌握一个定律根据能量守恒定律得P 2=ΔP +P 3.例2 如图4所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器),若发电机的输出功率是100 kW ,输出电压是250 V ,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25.图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案 (1)6 250 V 16 A (2)15.625 Ω 6 000 V 解析 (1)对升压变压器,据公式U 1U 2=n 1n 2,有U 2=n 2n 1U 1=251×250 V =6 250 VI 2=P 2U 2=P 1U 2=100 0006 250A =16 A (2)P 损=I 22R 线,P 损=0.04P 1所以R 线=0.04P 1I 22=15.625 Ω 因为ΔU =U 2-U 3=I 2R 线 所以U 3=U 2-I 2R 线=6 000 V .1.夏天由于用电器的增多,每年夏天都会出现“用电荒”,只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中,用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍,输电线电阻不变,下列说法正确的是( )A .若输送电压不变,则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B .若输送电压不变,则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C .若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍,则此时输电电流为正常供电时的4倍D .若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍,则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍 答案 A解析 高压输电时P =UI ,I 是输送电路上的电流.用电高峰时,若输送电压不变,则I 为正常时的2倍,A 正确;输电线上的热耗功率ΔP =I 2R 线,则热耗功率变为正常时的4倍,B 错误;用电高峰时,若输送电压加倍,则I 不变,与正常时相同,C 错误;由ΔP =I 2R 线,知热耗功率不变,D 错误.2.(多选)如图5为远距离输电示意图,发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变,且n 1∶n 2=n 4∶n 3.当用户用电器的总电阻减少时( )图5A .U 1∶U 2=U 4∶U 3B .用户的电压U 4增加C .输电线上损失的功率增大D .用户消耗的功率等于发电机的输出功率答案 AC解析 根据U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4以及n 1∶n 2=n 4∶n 3,知U 1∶U 2=U 4∶U 3,故A 正确.用户用电器总电阻减小,则电流增大,所以输电线上的电流增大,根据P 损=I 2r 知,输电线上损耗的功率增大,根据ΔU =Ir 知,输电线上的电压损失变大,发电机的输出电压不变,则升压变压器的输出电压不变,降压变压器的输入电压变小,用户的电压U 4减小,故C 正确,B 错误.用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差,故D 错误. 3.(多选)在如图6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,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )图6A .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 答案 CD解析 发电厂的输出电压不变,升压变压器的输入电压不变,输出电压不变,选项A 错误;随着发电厂输出功率的增大,输电线中电流增大,输电线上损失的电压(ΔU =IR )增大,降压变压器的输入电压减小,降压变压器的输出电压减小,选项B 错误;随着发电厂输出功率的增大,输电线中电流增大,输电线上损耗的功率(ΔP =I 2R )增大,选项C 正确;输电线上损耗的功率ΔP =I 2R =⎝⎛⎭⎪⎫P 输U 输2R ,输电线上损耗的功率占总功率的比例ΔP P 输=R U 2输P 输,选项D 正确.4.如图7所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I 2.则( )图7A .用户端的电压为I 1U 1I 2B .输电线上的电压降为UC .理想变压器的输入功率为I 21rD .输电线路上损失的电功率为I 1U 答案 A解析 根据理想变压器的工作原理,得I 1U 1=I 2U 2,所以用户端的电压U 2=I 1U 1I 2,选项A 正确;输电线上的电压降U ′=I 1r =U -U 1,选项B 错误;变压器的输入功率P 1=I 1U -I 21r =I 1U 1,选项C 错误;输电线路上损失的电功率P ′=I 21r =I 1(U -U 1),选项D 错误.一、选择题(1~5题为单选题,6~10题为多选题)1.农村进行电网改造,为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( ) A .提高输送功率 B .增大输送电流C .提高输电电压D .减小输电导线的横截面积答案 C解析 电费高低与线路损耗有关,损耗越大,电费越高,减少损耗的途径:一、减小输电导线中的电流,即提高输电电压;二、减小输电线的电阻,即增大输电导线的横截面积,故C 正确.2.输电线路的总电阻为R ,发电站输出功率为P ,输电电压为U ,则用户得到的功率为( ) A .P B .P -(PU )2·RC .P -U 2RD .(P U )2·R答案 B解析 用户得到的功率P 得=P -I 2R =P -(PU)2·R ,所以B 正确.3.某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户,其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 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2.0×105 A B .输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC .若改用5 kV 电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kWD .输电线上损失的功率为ΔP =U 2R ,U 为输电电压,R 为输电线的电阻答案 B解析 输电线上输送的电流为I =P U =3×106×103500×103 A =6×103A ,A 项错误;输电线上损失的电压为U 损=IR =6×103×2.5 V =1.5×104 V =15 kV ,B 项正确;当用5 kV 电压输电时,输电线上损失的功率超过3×106kW ,与实际情况相矛盾,故C 项错误;当用公式ΔP =U 2R计算损失的功率时,U 为输电线上损失的电压而不是输电电压,D 项错误.4.图1为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )图1A .(n 1n 2)U 2m4rB .(n 2n 1)U 2m4rC .4r (n 1n 2)2(PU m )2D .4r (n 2n 1)2(P U m)2答案 C解析 原线圈电压的有效值:U 1=U m 2,根据U 1U 2=n 1n 2可得U 2=⎝⎛⎭⎫n 2n 1 U m 2,又因为是理想变压器,所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ,所以输电线上的电流I =PU 2,输电线上损失的电功率为P ′=I 22r =4r ⎝⎛⎭⎫n 1n 22⎝⎛⎭⎫P U m2,所以C 正确,A 、B 、D 错误.5.远距离输电的原理图如图2所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的总电阻为R .变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )图2A.I 1I 2=n 1n 2B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22RD .I 1U 1=I 2U 2答案 D解析 根据理想变压器的工作原理得I 1U 1=I 2U 2、I 1I 2=n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压,故I 2≠U 2R.而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和.选项D 正确.6.如图3所示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( )图3A .增加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少电路的发热损耗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 .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 答案 ABD解析 依据输电原理,电路中的功率损耗ΔP =I 2R 线,而R 线=ρlS ,增大输电导线的横截面积,可减小输电线的电阻,从而能够减小输电过程中的电能损失,选项A 正确;由P 输=UI 知,在输送功率P 输一定的情况下,输送电压U 越大,则输电电流I 越小,则电路中的功率损耗越小,选项B 正确;若输送电压一定,输送功率P 输越大,则电流I 越大,电路中损耗的电功率越大,选项C 错误;因为输电电压越高,对于安全和技术的要求也越高,因此并不是输电电压越高越好,高压输电必须综合考虑各种因素,选项D 正确. 7.下列关于远距离高压直流输电的说法中,正确的是( )A .直流输电系统只在输电环节是直流,而在发电环节和用电环节是交流B .直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流,而在输电环节是交流C .整流器将交流变直流,逆变器将直流变交流D .逆变器将交流变直流,整流器将直流变交流 答案 AC解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成,在整流站通过整流器将交流电变换为直流电,在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确. 8.输送功率为P ,输送电压为U ,输电线电阻为R ,用户得到的电压为U ′.则下列说法中正确的是( )A .输电线损失功率为(PU )2RB .输电线损失功率为(U -U ′)2RC .用户得到的功率为U 2RD .用户得到的功率为PU ′U答案 ABD解析 送电电流为I =PU ,损失电压为U -U ′,则损失功率可表示为以下几种形式:P 损=I 2R=(P U )2R ,A 正确;P 损=(U -U ′)2R ,B 正确;用户功率为P 用=IU ′,P 用=PU ′U ,D 正确,C 错误.9.某小型水电站的电能输送示意图如图4所示,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ,降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u =2202sin(100πt ) V ,降压变压器的副线圈与阻值R 0=11 Ω 的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是( )图4A .通过R 0的电流有效值是20 AB .降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C .升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D .升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 答案 ABD解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022=220 V ,负载电阻为11 Ω,所以通过R 0的电流的有效值是20 A ,故A 正确;因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,所以原、副线圈的电压之比为4∶1,故B 正确;由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压,故C 错误;升压变压器T 1的输入与输出功率相等,降压变压器T 2的输入与输出功率也相等,但升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率,原因是输电线上电阻消耗功率,故D 正确.10. 某小型水电站的电能输送示意图如图5所示,发电机的输出电压为200 V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作,则( )图5A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案 AD解析 由于输电线上的电压损失,故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,故选项C 错误;由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,故选项D 正确.U 2U 1=n 2n 1,U 3U 4=n 3n 4,因为U 1=200 V<U 4=220 V ,U 2>U 3=U 2-U 线,故n 2n 1>n 3n 4,选项A 正确.二、非选择题11. 风力发电作为新型环保能源,近年来得到了快速发展,如图6所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW ,输出电压是250 V ,用户需要的电压是220 V ,输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:图6(1)画出此输电线路的示意图;(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)用户得到的电功率.答案 (1)见解析图 (2)1∶20 240∶11 (3)96 kW解析 (1)如图所示(2)输电线损失的功率P 损=P ×4%=100 kW ×4%=4 kW.输电线电流I 2= P 损R 线= 4×10310A =20 A. 升压变压器输出电压U 2=P I 2=100×10320V =5×103 V. 升压变压器原、副线圈匝数比:n 1n 2=U 1U 2=250 V 5 000 V =120. 电压损失U 损=I 2R 线=20×10 V =200 V .降压变压器原线圈两端电压U 3=U 2-U 损=4 800 V .降压变压器原、副线圈匝数比n 3n 4=U 3U 4=4 800 V 220 V =24011. (3)用户得到的电功率P 用=P -P 损=96 kW.12. 某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给工厂和照明用户,发电机输出功率是120 kW ,输出电压是240 V ,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25,输电线的总电阻为10 Ω,用户需要的电压为220 V .则:(1)输电线上损失的电功率为多少?(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少?答案 (1)4 000 W (2)290∶11解析 (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2=n 1n 2得输电电压U 2=n 2n 1U 1=251×240 V =6 000 V输电电流I 2=P U 2=120×1036 000A =20 A 输电线上损失的电功率 ΔP =I 22r =202×10 W =4 000 W.(2)输电线上损失的电压 ΔU =I 2r =20×10 V =200 V降压变压器原线圈两端的电压U 3=U 2-ΔU =6 000 V -200 V =5 800 V 根据理想变压器的变压规律得 n 3n 4=U 3U 4=5 800 V 220 V =29011.。

高中物理 第二章 交变电流 第七节 远距离输电检测 粤教版选修3-2(2021年最新整理)

高中物理 第二章 交变电流 第七节 远距离输电检测 粤教版选修3-2(2021年最新整理)

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第二章交变电流第七节远距离输电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:AD2.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U1=110 kV和输电电压为U2=330 kV输电.则两种情况中,输电线上通过的电流之比I1∶I2等于()A.1∶1 B.3∶1C.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,由公式错误!=错误!可知B对.答案:B3.电站向远方送电,输送的电功率恒定,若将送电电压提高到原来的K倍,则( )A.输电电流也为原来的K倍B.输电导线上损失的电压为原来的K倍C.输电导线上损失的电功率为原来的K2倍D.输电导线上损失的电功率为原来的错误!倍解析:设输电功率是P,输电电压为U,输电导线电阻为R,输电电流I=PU,输电损失的功率P=I2R=错误!错误!R,输电导线电阻R与输电功率P一定,如果输电电压提高到原来的K 倍,由P损=错误!错误!R可知,输电功率损失减小到原来的错误!倍,D正确.答案:D4.(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。

高中物理第二章交变电流第07节远距离输电教案粤教版选修32

高中物理第二章交变电流第07节远距离输电教案粤教版选修32
2、并请在合作学习交流卡上把你想到的电能输送的示意图画出。
1、用多媒体,把电能输送的示意图,制成拼图游戏,降低难度,并使学生接受快。
2、请画好图的同学到前面来,组合输电原理示意图。
1、请同学在课件上标出,输电示意图中的各部分电压关系,能量关系。
2、(板书)电压关系:U1/U2=n1/n2U3/U4=n3/n4U2=U3+U线能量关系:p1=p2p3=p4p2=p线+p3
发散性问题培养学生辨证分析问题和全面分析问题的能力。
开放性试题
课后查询、收集相关资料
培养学生的学习兴趣和参与科技活动的热情





本课例将多媒体的辅助作用及通过学生观察和书本知识内容有机地结合起来,借助影像、图像使内容形象、生动。课堂中注重学生科学素养的提高,通过设计实验、生活、学习相结合的教学内容,增强课堂趣味性,并使这种兴趣转化为持久的情感、态度,从中感受学习物理的乐趣。学生通过了解分析交变电流,让物理走向社会,有助于学生知识的应用,加深了对这节课内容的理解。
学生活动
创设问题情境,激发学生合作探究情感 引入
课题
提出讨论问题,引出新课
师生互动学习
学习小组合作学习
学习小组讨论结果
研究小组给出的调查结果
请同学们欣赏屏幕上的美丽图片。
1、两会照片总理的关于科学发展与和谐社会的论述。要实现可持续发展,就是要使有限的能源发挥最大效益。
2、我国缺电现状,图片和网上新闻资料,你能根据所学的物理知识,从研究者的角度对电能的节约输送给几点更好的建议?
1、设问:我国最大的发电站是三峡。三峡电站对我们华东输送了很多的电能(图表资料)黑板画图电站至华东地区为分析后面的输电图做铺垫。

【小初高学习]2017-2018学年高中物理 第二章 交变电流 第7节 远距离输电学案 粤教版选修3

【小初高学习]2017-2018学年高中物理 第二章 交变电流 第7节 远距离输电学案 粤教版选修3

第七节 远距离输电[先填空] 1.基本要求既能安全、保质,又能减少电能损耗,降低输电系统成本. 2.输电线路远距离输送电网基本结构:如图2­7­1所示(输出功率为P ,输出电压为U ).图2­7­13.功率损耗输电导线损失的电功率:由P 损=I 2线R 线可推得P 损=(PU)2R 线. 4.两个关系功率关系:P 入=P 线+P 用. 电压关系:U 2=U 线+U 3. [再判断]1.输电线上的电压损失可用ΔU =Ir 计算,r 为输电线的电阻.(√) 2.输电电压越高越好.(×)3.家庭用电常用铜导线,是为了减小输电导线的电阻,从而减小电能损失.(√)[后思考]减小远距离输电过程中电功率损失的原因是什么? 【提示】 输电线路存在电阻.[合作探讨]假设两条输电线的总电阻为r ,在如图2­7­2所示的输电示意图中等效画为r ,输送的功率为P ,发电厂输出的电压为U 1.图2­7­2探讨1:输电线上损失的电压为多少?怎样减小输电线上损失的电压呢? 【提示】 由P =U 1I 得I =PU 1,所以ΔU =Ir =Pr U 1.据ΔU =Ir 可知,减小输电线路上电压损失的方法主要有两种:①减小输电线路电阻;②减小输电电流.探讨2:怎样计算输电线路损失的功率呢?如何减少输电线路的功率损失呢? 【提示】 输电线路损失的功率ΔP =I 2r ,减小输电线的电阻或输电线中的电流可减少输电线路的功率损失.[核心点击] 1.电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值.ΔU =U -U ′=IR . 2.功率损失远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的电功率,可用以下三式计算:(1)ΔP =I 2R ; (2)ΔP =I ΔU ; (3)ΔP =ΔU 2R.I 为输电电流,R 为输电线的电阻,ΔU 为输电线上损失的电压.3.减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线路的电阻由R =ρL S可知,距离一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻. (2)减小输电电流I由P =UI 可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流.1.(多选)在远距离输电时,输送的电功率为P ,输送电压为U ,所用导线的电阻率为ρ,横截面积为S ,总长度为L ,输电线损失的电功率为P ′,用户得到的电功率为P 用,则P ′和P 用的关系式正确的是( ) 【导学号:97192092】A .P ′=U 2SρLB .P ′=P 2ρLU 2SC .P 用=P -U 2SρLD .P 用=P ⎝⎛⎭⎪⎫1-P ρL U 2S 【解析】 输电线电阻R =ρL S,输电电流I =PU,故输电线上损失的电功率为P ′=I 2R=⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2ρL S =P 2ρL U 2S ,用户得到的功率为,P 用=P -P ′=P ⎝⎛⎭⎪⎫1-P ρL U 2S .【答案】 BD2.三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1)若输出的电压为20万伏,则输电线上的电流为多少?(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧,则输电线上损失的功率为多少?它占输出功率的几分之几?(3)若将电压升高至50万伏,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它占输出功率的几分之几?【解析】 (1)由P =UI 得,I =P U =5×1082×105A =2 500 A.(2)输电线上损失的功率ΔP =I 2·2r =2 5002×2×10 W=1.25×108W 损失功率与输出功率之比为 ΔP P =1.25×1085×108=14. (3)当电压升高至50万伏时I ′=P U ′=5×1085×105A =1 000 A输电线上损失的功率为ΔP ′=I ′2·2r =1 0002×2×10 W=2×107W. 损失功率与输出功率之比为 ΔP ′P =2×1075×108=125. 【答案】 (1)2 500 A (2)1.25×108W 14(3)1 000 A 2×107W125计算输电导线上功率损失的三种方法1.ΔP =I 2R ,I 为输电导线中的电流,R 为导线的电阻. 2.ΔP =ΔU2R,ΔU 为输电导线上损失的电压,R 为导线的电阻.3.ΔP =ΔUI ,ΔU 为输电导线上损失的电压,I 为导线中的电流.[先填空]1.降低输电损耗的途径(1)减小输电线的电阻:在输电距离一定的情况下,为减小电阻,应当选用电阻率小的金属材料,还要尽可能增加导线的横截面积.(2)减小输电线中的电流:为了减小输电电流,同时又要保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电电压.2.高压直流输电 (1)直流输电的优点不存在感抗和容抗引起的电能损失. (2)直流输电的基本过程在发电站区域经变压器升压,由换流设备将交流电变成直流电,用高压直流电进行远距离传输,在用户区域由换流设备将直流电变为交流电,经变压器降压送给用户.[再判断]1.远距离输电时,当输送电功率不变,提高输电电压,能减小电流,提高输电效率.(√) 2.远距离输电,若用高压直流输送可以减小因感抗和容抗造成的损失.(√) 3.远距离交流输电中,只有电线的感抗和容抗才造成电压损失.(×) [后思考]为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗?【提示】 用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流较大,有较大的电压损失,加在白炽灯上的电压变低,达不到额定功率,因此白炽灯灯光较暗.[合作探讨]国家电网遍布祖国各地,国家电网均采用高压或超高压输电.探讨1:如何完成高压输电和低压用电?【提示】 发电厂发出的交变电流经升压变压器达到高压输电,到达目的地后再通过降压变压器降压后输送给用户.探讨2:在输电过程中,输电电压和损失电压有何区别?【提示】 输电电压是指升压变压器的输出电压,损失电压也称为输电导线上的电压,是指电流通过输电导线降落在输电导线上的电压.[核心点击]1.远距离输电电路图(如图2­7­3所示)图2­7­32.分析方法:分析三个回路,在每个回路中,变压器的原线圈是回路的用电器,而相应的副线圈是下一个回路的电源.3.远距离输电过程中的几个电压(1)输送电压:输电线始端电压,如图中的U 2. (2)用户电压:最终用户得到的电压,如图中的U 4. (3)损失电压:①大小:等于输电导线始端电压与末端电压的差值,即ΔU =U 2-U 3=I 2R .②形成原因:输电导线有电阻,有电流通过时,会在线路上产生电势降落,导致输电线路末端的电压低于始端的电压.4.输电过程中的几个关系(1)功率关系:P 1=P 2,P 2=ΔP +P 3,P 3=P 4. (2)电压、电流关系:U 1U 2=n 1n 2=I 2I 1,U 3U 4=n 3n 4=I 4I 3, U 2=ΔU +U 3,I 2=I 3.(3)发电机输出的电流:I 1=P 1U 1. (4)输电电流:I 2=P 2U 2=P 3U 3=ΔUR.(5)输电线损耗功率:ΔP =ΔU ·I 2=I 22·R =⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U22R .3.(多选)发电厂发电机的输出电压为U 1,发电厂至用户的输电导线的总电阻为R ,通过输电导线的电流为I ,输电线末端的电压为U 2,下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )A.U 21RB.U 1-U 22RC .I 2RD .I (U 1-U 2)【解析】 输电线上功率损耗ΔP =I 2R =ΔU2R=I ·ΔU ,而ΔU =U 1-U 2,故B 、C 、D正确.【答案】 BCD4.一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500 kW ,始端电压为500 V ,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5,两变压器间输电线的总电阻为1.5 Ω,降压变压器的输出电压为220 V ,不计变压器的能量损耗.求:(1)升压变压器的副线圈两端电压; (2)输电导线上的功率损失; (3)降压变压器原、副线圈的匝数比; (4)用户得到的功率.【导学号:97192093】【解析】 输电线路原理图如图所示.(1)升压变压器的副线圈两端电压U 2=n 2U 1n 1=2 500 V. (2)输电导线上的电流I 2=P 2U 2=200 A. 输电导线上的功率损失为P 损=I 22R 线=60 kW. (3)输电导线上的电压ΔU =I 2R 线=300 V ,降压变压器原线圈的电压U 3=U 2-ΔU =2 200 V ,降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4=U 3U 4=10∶1. (4)用户得到的功率P 用=P 1-P 损=440 kW. 【答案】 (1)2 500 V (2)60 kW (3)10∶1 (4)440 kW远距离输电问题的分析方法1.正确画出输电过程示意图并在图上标出各物理量.2.抓住变压器变压前后各量间关系,求出输电线上的电流.3.计算电路功率问题时常用关系式:P损=I2线R线,注意输电线上的功率损失和电压损失.4.电网送电遵循“用多少给多少”的原则,说明原线圈电流由副线圈电流决定.。

高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修

高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修

第七节 电能的输送【思维激活】在我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束,由于低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠。

农村电网改造前,某些村庄经常出现以下现象(离变压器较远的用户),(1)电灯不亮,达不到额定功率,换额定功率越大的灯泡越是不亮;(2)日光灯不能启动;(3)洗衣机没劲等。

尤其是过节时现象更明显,这是为什么呢?提示:低压输电线较细,电阻较大,导线的电压降较大,致使用户末端电压远低于额定电压(有时甚至不高于160V )。

到了过节的时候,各家用电器增多,所有用电器都是并联连接,总电阻会更小,线路电流更大,输电导线上分得的电压变多,致使用户电压降低,就会出现上述现象。

经过低太改造后,换上了合格的输电导线,以上现象就不明显了。

【自主整理】为什么要采用高压输电(1)电功率损失:输电导线上有电阻,当电流通过时,由于电流的热效应会引起电功率的损失。

可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。

(2)电压损失:导线上的电阻,电流流过电阻会带来电压的损失。

对交流电路,由于电流的变化,输电导线上的自感作用会阻碍电流的变化,产生感抗。

在空中架设的输电导线与大地之间构成一个电容器,地下电缆或海底电缆与大地或海水之也会构成电容器,交流电通过时会产生容抗。

感抗和容抗(也叫电抗)也会造成电压损失。

(3)高压输电:减小电阻就要增粗导线,增粗导线有带来两个不利,其一,耗费更多的金属材料;其二,会使电抗更大,造成更大的电压损失。

只有采用小电流输电才会避免上述问题,在保证输送功率不变的情况下,减小电流必须靠提升电压来实现。

【高手笔记】1.如何把握远距离输电的基本网络和功能关系?剖析:(1)远距离输送电网基本结构:如图2-7-1所示图2-7-1(2)输电导线损失的电功率:由P 损=I 线2R 线可推得 P 损=2)(UP R 线 (3)两个基本公式:电压关系U 升=U 线+U 降=IR 线+U 降能量关系P 出=P 线+P 降或IU 升=I 2R 线+IU 降。

高中物理 第2章 交变电流 第7节 远距离输电课后提能训练 粤教版选修32

高中物理 第2章 交变电流 第7节 远距离输电课后提能训练 粤教版选修32

远距离输电基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第1~4题只有一项符合题目要求,第5~6题有多项符合题目要求)1.对交流输电线路来说,输电线上的电压损失( ) A .只由电阻造成 B .只由感抗造成 C .只由容抗造成D .由以上所述三个因素造成 【答案】D2.关于电能输送的分析,正确的是( )A .由公式P =U 2R 知,输电电压越高,输电线上功率损失越少B .由公式P =U 2R知,输电导线电阻越大,输电线上功率损失越少C .由公式P =I 2R 知,输电电流越大,输电导线上功率损失越大 D .由公式P =UI 知,输电导线上的功率损失与电流成正比 【答案】C3.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n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,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.I 1I 2=n 1n 2B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22R D .I 1U 1=I 2U 2【答案】D4.输电导线的电阻为R ,输送电功率为P .现分别用U 1和U 2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( )A .U 1∶U 2B .U 21∶U 22 C .U 22∶U 21 D .U 2∶U 1【答案】C5.远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330 kV 高得多的电压进行输电.采用高压输电的优点是( )A .可节省输电线的铜材料B .可根据需要调节交流电的频率C .可减小输电线上的能量损失D .可加快输电的速度 【答案】AC6.远距离输送一定功率的交流电,若输电线电阻一定,下列说法正确的是( ) A .输电线上的电压损失跟输电电压成正比 B .输电线上的功率损失跟输电电压成正比 C .输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D .输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比 【答案】CD 二、非选择题7.对某一输电线路,线路架设情况已确定,现要求输送一定的电功率P ,若输电线上损失的功率占输送功率P 的百分比用η表示,输电线路总电阻用r 表示,输电电压用U 表示,则η、P 、U 、r 间满足什么关系?从中你能得出什么结论?【解析】ΔP =ηP =I 2r ,①P =UI ,②可得ηP =⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r ,即ηU 2=Pr ,当P 、r 确定时,有ηU 2=定值,所以要减小η,必须提高输电电压U .8.某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW ,输出电压为250 V ,现准备向远处输电.所用输电线的总电阻为8 Ω,要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V 电压,求应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器?【解析】依题意作出输电示意图如图所示,升压变压器原线圈的电流为I 1=P U 1=100×103250A =400 A当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时,输电线中的电流为I 2,则I 22R 线=5%P 所以I 2=5%PR 线=0.05×100×1038A =25 A升压变压器T 1的匝数比为n 1n 2=I 2I 1=25 A 400 A =116则U 3=U 2-R 线·I 2=n 2n 1U 1-R 线·I 2=3 800 V所以n 3n 4=U 3U 4=3 800 V 220 V =19011.能力提升9.如图所示,一理想变压器原副线圈匝数分别为n 1=1 000,n 2=200,原线圈中接一交变电源,交变电源电压u =2202sin 100πt (V).副线圈中接一电动机,电阻为11 Ω,电流表A 2的示数为1 A ,电表对电路的影响忽略不计.下列说法正确的是( )A .此交流电的频率为100 HzB .电流表A 1的示数为0.2 AC .此电动机输出功率为33 WD .电压表示数为220 2 V 【答案】BC【解析】交流电周期为T =2π100πs =0.02 s ,故频率为50 Hz ,A 错误;输入电压有效值为220 V ,D 错误;输出电压U =n 2n 1×220 V=44 V ,则副线圈输出功率为UI =44 W ,电动机热功率为I 2R =11 W ,故输出功率为44 W -11 W =33 W ,C 正确;输入功率等于输出功率,可得原线圈电流为0.2 A ,B 正确.10.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 .输电线上的电流为U RB .输电线上的电流为P 0UC .输电线上损失的功率为U 2RD .输电线上损失的功率为P 20RU2【答案】BD【解析】总功率P 0=UI ,故输电线上的电流为I =P 0U ,A 错,B 对;损失的功率为P 损=I 2R =P 20R U2,C 错误,D 正确.11.有一理想变压器原、副线圈的匝数比为100∶1,原线圈上所加电压为23 kV ,副线圈通过总电阻为2 Ω的供电导线向用户供电,用户用电器得到的电压是220 V ,求供电导线上损耗的功率.【答案】50 W【解析】设原线圈上所加电压为U 1,匝数为n 1,副线圈上两端电压为U 2,匝数为n 2,有U 1U 2=n 1n 2,①副线圈两端通过导线向用户供电,设用户电压为U 3,导线上的电压降为ΔU ,有U 2=U 3+ΔU ,②导线上损失功率为P =ΔU2R,③由①②③式得P =⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 1-U 32R,=⎝ ⎛⎭⎪⎫1100×2.3×104-22022W =50 W.。

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第七节 远距离输电[学习目标]1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路,并能利用变压器和电路的规律解决实际问题.一、降低输电损耗的两个途径[导学探究] 如图1所示,假定发电厂输出的电压为U ,输送功率为P ,输电线路中的电流是I ,两条导线的总电阻是r .那么:图1(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗?(2)输电线上功率损失的原因是什么?功率损失的表达式是什么?降低功率损耗有哪些途径?答案 (1)不相等,由能量守恒知,发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和.(2)由于输电线有电阻,当有电流流过输电线时,有一部分电能转化为电热而损失掉了,这是输电线上功率损失的主要原因.功率损失的表达式:ΔP =I 2r =P 2U2r ,所以降低功率损耗的两个途径为:①减小输电线的电阻r ;②减小输电电流I ,即提高输送电压U .[知识梳理] 减小输电线损耗的方法:(1)电压损失:输电线始端电压U 与末端电压U ′的差值ΔU =U -U ′=IR . (2)功率损失:电流的热效应引起功率损失ΔP =I 2R . (3)减少电压、功率损失的方法:①减小电阻:由R =ρl S可知,距离l 一定时,使用电阻率小的材料,增大导体横截面积可减小电阻.②提高输送电压:由P =UI 可知,当输送功率一定时,升高电压可以减小电流,即采用高压输电.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)输电线上电功率的损失,与输电线的电阻成正比,与输电电流的平方成正比.( )(2)由P =U 2r可知,输电电压越小,输电线上的损失就越小.( )(3)由P =I 2r 可知,减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失.( ) (4)高压输电是通过提高电压,减小输电电流来减少电路发热损耗的.( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ 二、远距离输电电路中的各种关系[导学探究] 某发电站向远处送电的示意图如图2所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路.图2(1)结合闭合电路的知识,分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n 1、n 2、n 3、n 4线圈的电阻均忽略不计).(2)若两个变压器均为理想变压器,则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系? 答案 (1)第一个回路:P 1=U 1I 1第二个回路:U 2=ΔU +U 3,P 2=ΔP +P 3=I 2线R +P 3 第三个回路:P 4=U 4I 4(2)U 1U 2=n 1n 2、I 1I 2=n 2n 1、P 1=P 2;U 3U 4=n 3n 4、I 3I 4=n 4n 3、P 3=P 4. [知识梳理] 远距离输电过程的几个基本关系:(1)功率关系:P 1=P 2,P 2=P 线+P 3,P 3=P 4,P 线=I 2ΔU =I 22R . (2)电压关系:U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4,U 2=U 3+ΔU . (3)电流关系:n 1I 1=n 2I 2,n 3I 3=n 4I 4,I 2=P 2U 2=P 3U 3=ΔUR.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)使用变压器进行远距离输电,用户得到的电压可以高于发电机输出的电压.( ) (2)远距离输电时,若升压变压器匝数比为1∶n ,降压变压器匝数比为n ∶1,则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等.( )(3)电厂与用户离得越远,用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电的频率小得越多.( )(4)远距离输电时,输送电压越高越好.( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×一、输电线上功率损失的计算输电线路上的功率损失,主要是输电线电阻发热造成的损失.常用计算公式: (1)ΔP =I 2R ,其中I 为输电线路上的电流.(2)ΔP =ΔU ·I 或ΔP =ΔU2R,其中ΔU 为输电线上的电压损失.例1 三峡水电站某机组输出的电功率为50万千瓦. (1)若输出的电压为20万伏,则输电线上的电流为多少?(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧,则输电线上损失的功率为多少?它占输出功率的几分之几?(3)若将电压升高至50万伏,输电线上的电流为多少?输电线上损失的功率又为多少?它占输出功率的几分之几?答案 (1)2500A (2)1.25×108W 14(3)1000A 2×107W125解析 (1)由P =UI 得I =P U =5×108W2×105V=2500A(2)输电线上损失的功率ΔP =I 2·2r =25002×2×10W =1.25×108W 损失功率与输出功率之比为ΔP P =1.25×108W 5×108W =14(3)将电压升高至50万伏时,I ′=P U ′=5×108W5×105V=1000A输电线上损失的功率ΔP ′=I ′2·2r =10002×2×10W =2×107W 损失功率与输出功率之比为ΔP ′P =2×107W 5×108W =125. 二、高压输电线路的分析与计算解决远距离输电问题时,需要画输电的电路图,理清三个回路,抓住两个联系,掌握一个定律.1.画图、理清三个回路(如图3所示)图32.抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2 即U 1U 2=n 1n 2,I 1n 1=I 2n 2,P 1=P 2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3 即U 3U 4=n 3n 4,I 3n 3=I 4n 4,P 3=P 4 3.掌握一个定律根据能量守恒定律得P 2=ΔP +P 3.例2 如图4所示,发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器),若发电机的输出功率是100kW ,输出电压是250V ,升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25.图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流;(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.答案 (1)6250V 16A (2)15.625Ω 6000V 解析 (1)对升压变压器,据公式U 1U 2=n 1n 2,有U 2=n 2n 1U 1=251×250V =6250VI 2=P 2U 2=P 1U 2=1000006250A =16A(2)P 损=I 22R 线,P 损=0.04P 1所以R 线=0.04P 1I 22=15.625Ω因为ΔU =U 2-U 3=I 2R 线 所以U 3=U 2-I 2R 线=6000V.1.夏天由于用电器的增多,每年夏天都会出现“用电荒”,只好拉闸限电.若某发电站在供电过程中,用电高峰时输电的功率是正常供电时的2倍,输电线电阻不变,下列说法正确的是( )A .若输送电压不变,则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B .若输送电压不变,则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C .若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍,则此时输电电流为正常供电时的4倍D .若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍,则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍 答案 A解析 高压输电时P =UI ,I 是输送电路上的电流.用电高峰时,若输送电压不变,则I 为正常时的2倍,A 正确;输电线上的热耗功率ΔP =I 2R 线,则热耗功率变为正常时的4倍,B 错误;用电高峰时,若输送电压加倍,则I 不变,与正常时相同,C 错误;由ΔP =I 2R 线,知热耗功率不变,D 错误.2.(多选)如图5为远距离输电示意图,发电机的输出电压U 1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变,且n 1∶n 2=n 4∶n 3.当用户用电器的总电阻减少时( )图5A .U 1∶U 2=U 4∶U 3B .用户的电压U 4增加C .输电线上损失的功率增大D .用户消耗的功率等于发电机的输出功率答案 AC解析 根据U 1U 2=n 1n 2,U 3U 4=n 3n 4以及n 1∶n 2=n 4∶n 3,知U 1∶U 2=U 4∶U 3,故A 正确.用户用电器总电阻减小,则电流增大,所以输电线上的电流增大,根据P 损=I 2r 知,输电线上损耗的功率增大,根据ΔU =Ir 知,输电线上的电压损失变大,发电机的输出电压不变,则升压变压器的输出电压不变,降压变压器的输入电压变小,用户的电压U 4减小,故C 正确,B 错误.用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差,故D 错误.3.(多选)在如图6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,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )图6A .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 答案 CD解析 发电厂的输出电压不变,升压变压器的输入电压不变,输出电压不变,选项A 错误;随着发电厂输出功率的增大,输电线中电流增大,输电线上损失的电压(ΔU =IR )增大,降压变压器的输入电压减小,降压变压器的输出电压减小,选项B 错误;随着发电厂输出功率的增大,输电线中电流增大,输电线上损耗的功率(ΔP =I 2R )增大,选项C 正确;输电线上损耗的功率ΔP =I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫P 输U 输2R ,输电线上损耗的功率占总功率的比例ΔP P 输=R U 2输P 输,选项D 正确.4.如图7所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U ,用等效总电阻是r 的两条输电线输电,输电线路中的电流是I 1,其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流是I 2.则( )图7A .用户端的电压为I 1U 1I 2B .输电线上的电压降为UC .理想变压器的输入功率为I 21r D .输电线路上损失的电功率为I 1U 答案 A解析 根据理想变压器的工作原理,得I 1U 1=I 2U 2,所以用户端的电压U 2=I 1U 1I 2,选项A 正确;输电线上的电压降U ′=I 1r =U -U 1,选项B 错误;变压器的输入功率P 1=I 1U -I 21r =I 1U 1,选项C 错误;输电线路上损失的电功率P ′=I 21r =I 1(U -U 1),选项D 错误.一、选择题(1~5题为单选题,6~10题为多选题)1.农村进行电网改造,为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( ) A .提高输送功率 B .增大输送电流C .提高输电电压D .减小输电导线的横截面积答案 C解析 电费高低与线路损耗有关,损耗越大,电费越高,减少损耗的途径:一、减小输电导线中的电流,即提高输电电压;二、减小输电线的电阻,即增大输电导线的横截面积,故C 正确.2.输电线路的总电阻为R ,发电站输出功率为P ,输电电压为U ,则用户得到的功率为( ) A .PB .P -(PU)2·R C .P -U 2RD .(P U)2·R 答案 B解析 用户得到的功率P 得=P -I 2R =P -(PU)2·R ,所以B 正确.3.某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km 外的用户,其输出电功率是3×106kW.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2.0×105A B .输电线上由电阻造成的损失电压为15kVC .若改用5kV 电压输电,则输电线上损失的功率为9×108kWD .输电线上损失的功率为ΔP =U 2R,U 为输电电压,R 为输电线的电阻答案 B解析 输电线上输送的电流为I =P U =3×106×103500×103A =6×103A ,A 项错误;输电线上损失的电压为U 损=IR =6×103×2.5V =1.5×104V =15kV ,B 项正确;当用5kV 电压输电时,输电线上损失的功率超过3×106kW ,与实际情况相矛盾,故C 项错误;当用公式ΔP =U 2R计算损失的功率时,U 为输电线上损失的电压而不是输电电压,D 项错误.4.图1为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )图1A .(n 1n 2)U 2m4rB .(n 2n 1)U 2m4rC .4r (n 1n 2)2(P U m)2D .4r (n 2n 1)2(P U m)2答案 C解析 原线圈电压的有效值:U 1=U m2,根据U 1U 2=n 1n 2可得U 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U m2,又因为是理想变压器,所以T 的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P ,所以输电线上的电流I =P U 2,输电线上损失的电功率为P ′=I 22r =4r ⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2,所以C 正确,A 、B 、D 错误.5.远距离输电的原理图如图2所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,电压分别为U 1、U 2,电流分别为I 1、I 2,输电线上的总电阻为R .变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是( )图2A.I 1I 2=n 1n 2B .I 2=U 2RC .I 1U 1=I 22R D .I 1U 1=I 2U 2答案 D解析 根据理想变压器的工作原理得I 1U 1=I 2U 2、I 1I 2=n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压,故I 2≠U 2R.而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和.选项D 正确. 6.如图3所示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( )图3A .增加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少电路的发热损耗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 .高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 答案 ABD解析 依据输电原理,电路中的功率损耗ΔP =I 2R 线,而R 线=ρl S,增大输电导线的横截面积,可减小输电线的电阻,从而能够减小输电过程中的电能损失,选项A 正确;由P 输=UI 知,在输送功率P 输一定的情况下,输送电压U 越大,则输电电流I 越小,则电路中的功率损耗越小,选项B 正确;若输送电压一定,输送功率P 输越大,则电流I 越大,电路中损耗的电功率越大,选项C 错误;因为输电电压越高,对于安全和技术的要求也越高,因此并不是输电电压越高越好,高压输电必须综合考虑各种因素,选项D 正确. 7.下列关于远距离高压直流输电的说法中,正确的是( )A .直流输电系统只在输电环节是直流,而在发电环节和用电环节是交流B .直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流,而在输电环节是交流C .整流器将交流变直流,逆变器将直流变交流D .逆变器将交流变直流,整流器将直流变交流 答案 AC解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成,在整流站通过整流器将交流电变换为直流电,在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确. 8.输送功率为P ,输送电压为U ,输电线电阻为R ,用户得到的电压为U ′.则下列说法中正确的是( )A .输电线损失功率为(PU)2R B .输电线损失功率为(U -U ′)2RC .用户得到的功率为U 2RD .用户得到的功率为PU ′U答案 ABD解析 送电电流为I =P U,损失电压为U -U ′,则损失功率可表示为以下几种形式:P 损=I 2R=(P U )2R ,A 正确;P 损=(U -U ′)2R ,B 正确;用户功率为P 用=IU ′,P 用=PU ′U,D 正确,C 错误.9.某小型水电站的电能输送示意图如图4所示,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ,降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u =2202sin(100πt ) V ,降压变压器的副线圈与阻值R 0=11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是( )图4A .通过R 0的电流有效值是20AB .降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1C .升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压D .升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率答案 ABD解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为22022=220V ,负载电阻为11Ω,所以通过R 0的电流的有效值是20A ,故A 正确;因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1,所以原、副线圈的电压之比为4∶1,故B 正确;由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压,故C 错误;升压变压器T 1的输入与输出功率相等,降压变压器T 2的输入与输出功率也相等,但升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率,原因是输电线上电阻消耗功率,故D 正确.10.某小型水电站的电能输送示意图如图5所示,发电机的输出电压为200V ,输电线总电阻为r ,升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V 的用电器正常工作,则( )图5A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C .升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D .升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案 AD解析 由于输电线上的电压损失,故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,故选项C 错误;由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,故选项D 正确.U 2U 1=n 2n 1,U 3U 4=n 3n 4,因为U 1=200V<U 4=220V ,U 2>U 3=U 2-U 线,故n 2n 1>n 3n 4,选项A 正确.二、非选择题11.风力发电作为新型环保能源,近年来得到了快速发展,如图6所示的风车阵中发电机输出功率为100kW ,输出电压是250V ,用户需要的电压是220V ,输电线总电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:图6(1)画出此输电线路的示意图;(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;(3)用户得到的电功率.答案(1)见解析图(2)1∶20 240∶11 (3)96kW解析(1)如图所示(2)输电线损失的功率P损=P×4%=100kW×4%=4kW.输电线电流I2=P损R线=4×10310A=20A.升压变压器输出电压U2=PI2=100×10320V=5×103V.升压变压器原、副线圈匝数比:n1 n2=U1U2=250V5000V=120.电压损失U损=I2R线=20×10V=200V. 降压变压器原线圈两端电压U3=U2-U损=4800V.降压变压器原、副线圈匝数比n3 n4=U3U4=4800V220V=24011.(3)用户得到的电功率P用=P-P损=96kW.12.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给工厂和照明用户,发电机输出功率是120kW,输出电压是240V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25,输电线的总电阻为10Ω,用户需要的电压为220V.则:(1)输电线上损失的电功率为多少?(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少? 答案 (1)4000W (2)290∶11解析 (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2=n 1n 2得输电电压U 2=n 2n 1U 1=251×240V =6000V 输电电流I 2=P U 2=120×1036000A =20A 输电线上损失的电功率ΔP =I 22r =202×10W =4000W.(2)输电线上损失的电压ΔU =I 2r =20×10V =200V降压变压器原线圈两端的电压U 3=U 2-ΔU =6000V -200V =5800V 根据理想变压器的变压规律得 n 3n 4=U 3U 4=5800V 220V =29011.。

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