高中物理 第五章 交变电流 第5节 电能的输送练习(含解析)新人教版选修3-2

第五章 第5节 电能的输送

「基础达标练」

1．远距离输电时，在输送功率不变的条件下( ) A ．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率 B ．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率 C ．提高输电电压，势必增大输电导线上能量的损耗 D ．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流

解析：选B 在输送功率一定的前提下，P 输＝U 输I 输，P 损＝I 输2

R 线，η＝P 输－P 损

P 输

×100%，B 正确．

2．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，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )

A ．1 kW

B ．1.6×103

kW C ．1.6 kW

D ．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 ＝40×103

800 A ＝50 A ，

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

3．用U 1和U 2两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S 1∶S 2为( )

A.U 2

U 1

B.U 1U 2

C.⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2U 12

D.⎝ ⎛⎭

⎪⎫U 1U 22

解析：选C 由输送的电功率P ＝IU ，损失的电功率ΔP ＝I 2

R ，得ΔP ＝P 2U 2R .由题意知，P 2

U 1

2

R 1＝P 2U 22R 2，由此得R 1R 2＝U 12U 22，因为R ＝ρL S ，所以S 1S 2＝U 22

U 1

2，故C 正确．

4．远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )

A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关

B ．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定

C ．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大

D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

解析：选C 变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，

选项A 、B 错误；用户用电器总电阻减少，根据P ＝U 2

R

，消耗功率增大，输电线中电流增大，

线路损失功率增大，C 项正确；升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压，D 项错误．

5．(多选)为消除高压输电线上的凌冰，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 ，发热功率为ΔP ；除冰时，输电线上的发热功率需变为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3I

B ．输电电流为9I

C ．输电电压为3U

D ．输电电压为1

3

U

解析：选AD 输电功率P ＝UI ，输电线电阻为R ，则ΔP ＝I 2

R ＝⎝ ⎛⎭

⎪⎫P U 2R ，除冰时，输电线上

的发热功率为9ΔP ，那么输电电流应变为3I ，由于输电功率保持不变，输电电压变为1

3U ，A 、

D 正确．

6．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，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( )

A.n 2n 1>n 3n 4

B.n 2n 1

C ．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 由于输电线上有电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系，可知要让用电器正常工作，必须有n 2n 1>n 3n 4

，故A 项正确，B 、C 项错误；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D 项正确．

7．(2019·峨山县模拟)随着社会发展，人类对能源的需求日益增加，节能变得愈加重要．甲、乙两地采用电压U 进行远距离输电，输电线上损耗的电功率为输入总功率的k (0

A ．k

25 倍

B ．k

5 倍 C ．5k 倍

D ．25k 倍

解析：选A 设输送的电功率为P ，当输送电压为U 时，输送电流I ＝P

U

，输电线上损失的功率ΔP ＝I 2

R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2

R ，当输送电压为5U 时，在线路上损失的功率变为输入总功率的k

25倍，A

选项正确．

8．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 线2

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＝

90

1

.

答案：(1)2.2×105

W (2)90∶1

「能力提升练」

1．为了减少输电线路中电能损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压，某降压变电站将电压U 0＝11 0002·sin 100πt V 的交流电降为220 V 供居民小区用电，则下列说法错误的是( )

A ．降压变电站原、副线圈匝数比为50∶1

B ．输电电流的频率是50 Hz

C ．降压变电站副线圈的导线比原线圈的要粗

D ．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和

解析：选D 原电压的有效值为U 1＝11 000 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得，n 1n 2＝50

1

，A 正确；变压器不改

变交流电的频率，B 正确；由n 1n 2＝I 2

I 1

得，副线圈的电流大，要想导线发热少，导线要粗一些(电阻小)，C 正确；居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流，D 错误．

2．某科技小组在实验室中研究远距离输电．由于输电线太长，他将每50米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路．第一次直接将输电线与实验电源及用电器相连，测得输电线上的输电电流和损失的功率为I 1、P 1；第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器

T 1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2，理想变压器T 2与用电器相连，测得输电线上

的输电电流和损失的功率为I 2、P 2.下列说法中正确的是( )