[精品]2019学年高中物理课时跟踪检测十二电能的远距离传输鲁科版选修39393

课时跟踪检测（十二） 电能的远距离传输1．关于减小远距离输电线上的功率损失，下列说法正确的是( )A ．由P ＝U 2R知，应降低输电电压，增大导线电阻B ．由P ＝IU 知，应降低输电电压，减小输电电流C ．由P ＝I 2R 知，应减小导线电阻或减小输电电流 D ．上述说法均不对解析：选C 输电时导线上损失的电压ΔU ＝IR ，它不同于输电电压，用公式P ＝U 2R 或P ＝IU 计算功率损失时，U 应为导线上损失的电压，故A 、B 错误；导线上功率的损失为发热损失，即P ＝I 2R ，故C 正确。

2．下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是( ) ①直流输电系统只在输电环节是直流，而发电环节和用电环节是交流 ②直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而输电环节是交流 ③整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流 ④逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流 A ．①③ B ．②③ C ．①④D ．②④解析：选A 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站3部分组成，在整流站通过整流器将交流电变为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变为交流电，因此说法①③正确，应选A 。

3．(多选)远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来的n 倍，关于输电线上的电压损失和功率损失，下列说法正确的是(不考虑感抗和容抗产生的损失)( )A ．功率损失是原来的1nB ．功率损失是原来的1n 2 C ．电压损失是原来的1nD ．电压损失是原来的n 倍解析：选BC 设输电电压为U ，所输送的功率为P ，输电线路总电阻为R ，则输电电流I ＝P U，线路的功率损失ΔP ＝I 2R ＝P 2R U 2，可知ΔP ∝1U 2，当输电电压升高为原来的n 倍时，功率损失变为原来的1n2，故选项B 正确；线路上的电压损失ΔU ＝IR ＝PR U，可知ΔU ∝1U，当输电电压升高为原来的n 倍时，电压损失变为原来的1n，故选项C 正确。

4．超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V 。

若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )A ．1 KwB ．1.6×103kW C ．1.6 kWD ．10 kW解析：选A 节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I ＝P U ＝40×103800A ＝50 A 。

P 线＝I 2R ＝502×0.4 W＝1 000 W ，故节约的电功率为1 kW ，A 正确。

5．(多选)如图1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，流入用户端的电流为I 2。

则( )图1A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．输电线上的电压降为U －U 1C ．理想变压器的输入功率为I 12r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U解析：选AB 理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U 2，则有I 1U 1＝U 2I 2，U 2＝I 1U 1I 2，选项A 正确；输电线上的电压降为ΔU ＝I 1r ，或者ΔU ＝U －U 1，选项B 正确；理想变压器的输入功率为P ＝I 1U 1，选项C 错误；输电线路上损失的电功率为ΔP ＝I 12r ，选项D 错误。

6．为清除高压输电线上的结冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。

若在正常供电时，高压线上输电电压为U ，电流为I ，热损耗功率为ΔP ；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP ，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )A ．输电电流变为3IB ．输电电流变为9IC ．输电电压变为8UD ．升压变压器原、副线圈匝数比变为1∶3解析：选A 根据ΔP ＝I 2R ，要使输电线上的热损耗功率变为9ΔP ，输电电流变为3I ，A 对，B 错；根据P ＝UI ，输送功率不变，则输电电压应为原来的13，C 错；根据n 1n 2＝U 1U 2，U 1不变的情况下，原、副线圈匝数比应变为原来的三倍，D 错。

7．(多选)山区小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户。

设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器总功率的增加将导致( )A ．升压变压器初级线圈中的电流变小B ．升压变压器次级线圈两端的电压变小C ．高压输电线路的电压损失变大D ．降压变压器次级线圈两端的电压变小 解析：选CD 如图所示是远距离输电的示意图。

发电机输出的电压U 不变。

当负载的功率增加时，由能量守恒知发电机的输出功率要增加，再由P ＝UI 知升压变压器初级线圈中的电流变大，故A 错误。

因为变压器的线圈匝数比确定，则U 1不变，即升压变压器次级线圈两端的电压不变，故B 错误。

升压变压器次级线圈的输出功率P 1＝P ＝U 1I 1要增加，而U 1不变，则I 1也要增加，那么输电线上损失的电压将增加，故C 正确。

再由U 1＝I 1R ＋U 2知降压变压器的初级线圈两端的电压U 2将减小，则降压变压器次级线圈两端的电压U 3减小，故D 正确。

8．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3×106kW 。

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2.0×105A B ．输电线上电阻造成的电压损失为15 kVC ．若改用5 kV 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 为输电线的电阻解析：选B 当U ＝500 kV 时，I ＝P U ＝3×1095×105 A ＝6×103A ，而U 损＝IR ＝15 kV ，A 错误，B 正确；输电线上损失的功率不可能比输出功率还大，C 错误；ΔP ＝U 2r中，U 为输电线电阻上的电压，而不是输电电压，D 错误。

9．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100 HzB ．发电机输出交流电的电压有效值是500 VC ．输电线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解析：选D 根据交流电的变化规律、变压器的工作原理和远距离输电知识解题。

由u ­t 图像可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1T ＝50 Hz ，选项A 错误；交流电的最大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝U m2＝250 2 V ，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 12R ，得输电线损失的功率减小，选项D 正确。

10．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图3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3A.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解析：选AD 由于输电线上有功率损耗，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，A 正确。

11．把功率为220 kW 的电能用铝导线(铝的电阻率ρ＝2.7×10－8Ω·m)输送到10 km 外的地方，要使功率损失不超过输送功率的10%。

(1)如果采用220 V 的电压输电，导线的横截面积至少要多大？采用这样的导线切合实际吗？ (2)若采用110 kV 的电压输电，导线的横截面积是多大？(3)对于同种输电导线，若分别采用110 kV 和220 V 输电，损失的功率之比是多少？解析：(1)如果采用220 V 的电压输电，则通过导线的电流I ＝P U ＝220×103220A ＝103A 。

由于功率损失P ＝10%P 0＝22 kW ＝22×103W ，且P ＝I 2R ， 因此导线的电阻R ＝P I 2＝22×103106Ω＝0.022 Ω。

根据R ＝ρlS可得，导线的横截面积S ＝ρl R ＝2.7×10－8×2×10×1030.022m 2≈2.46×10－2 m 2。

所以，导线横截面的半径r ≈8.85 cm。

由上述计算可知，采用这样粗的导线是不切实际的。

(2)若采用110 kV 的电压输电，则通过导线的电流I ′＝P U ＝220×103110×103A ＝2 A 。

同理，可计算出导线横截面的半径r ′≈0.02 cm。

(3)对于同种输电导线，若分别采用110 kV 和220 V 输电，损失的功率之比为P 1P 2＝I 12I 22＝U 22U 12＝⎝ ⎛⎭⎪⎫220110×1032＝1250 000。

答案：见解析12．三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，枢纽控制流域面积为1.0×106km 2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q ＝4.51×1011m 3。

水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面。

在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P ＝1.82×107kW ，年平均发电量约为W ＝8.40×1010kW·h，该工程于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张状况。

阅读上述材料，回答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，g 取10 m/s 2)：(1)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势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值。