【精准解析】新教材选择性必修第二册课时素养评价：3.4 电能的输送

课时素养评价十二电能的输送(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.输送一定功率的交变电流,若输电电压提高到原来的n倍,则下列说法正确的是(A.输电线上的电流变为原来的B.输电线上的电压损耗变为原来的n倍C.输电线上的电功率损耗变为原来的D.为使输电线上的电功率损耗不变,输电距离可变为原来的n倍【解析】选A。

输送一定功率的交变电流,输电电压提高到原来的n倍;根据I=可得,输电线上的电流变为原来的,故A正确;根据A项分析和U损=Ir线可得,输电线上的电压损耗变为原来的,故B错误;根据A项分析和P损=I2r线可得,输电线上的电功率损耗变为原来的,故C错误;输电线上的电流变为原来的,为使输电线上的电功率损耗不变,据P损=I2r线可得,输电线的电阻应变为原来的n2倍,输电距离可变为原来的n2倍。

故D错误。

2.采用220 kV高压向远方的城市输电。

当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为( A.55 kV B.110 kVC.440 kVD.1 980 kV【解析】选C。

输送电流I=,输电线上损耗的功率ΔP=I2R=()2R;可知输电线上损耗的功率与输电电压的平方成反比,所以为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为原来的2倍,即输电电压增大为440 kV,故C正确,A、B、D错误。

3.图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n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=U m sinωt的交流电源,若输送电功率为2P,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(A.()B.()C.16()2()2rD.16()2()2r【解析】选C。

根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知,加在原线圈上的电压U1=,根据理想变压器电压和匝数的关系可知,=,解得U2=,输电线上的电流I=,消耗的电功率P耗=I2×2r=16()2()2r,A、B、D错误,C正确。

4.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。

这是因为用电高峰时( A.总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,每盏灯两端的电压较低B.总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,通过每盏灯的电流较小C.总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上损失的电压较大D.供电线路上电流恒定,但开的灯比深夜时多,通过每盏灯的电流小【解析】选C。

照明供电线路的用电器是并联的,晚上七、八点钟用电高峰时,用电器多,总电阻变小,供电线路上的电流变大,输电线上损失的电压较大,用户得到的电压较小,C正确。

【补偿训练】用电器与电源相距L,线路上电流强度为I,为使输电线上的电压损失不超过U,已知输电线的电阻率为ρ,那么输电线的横截面积最小值应是( )A. B. C. D.【解析】选B。

根据欧姆定律得R=,根据电阻定律R=ρ,又l=2L,解得S=。

故B项正确,A、C、D三项错误。

5.四川特高压输电量已破千亿千瓦时。

如图所示是远距离输电示意图,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。

下列说法正确的是(A.若用户用电功率增加,升压变压器的输出电压将增大B.若用户用电功率增加,降压变压器的输入电压将增大C.若输电功率一定,采用特高压输电会降低输电的效率D.若输电功率一定,采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率【解析】选D。

由于发电厂的输出电压不变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电压不变,故A错误;由于用户用电功率增加,降压变压器输出的功率增加,故高压输电线上的电流变大,分压变大,故输入降压变压器的电压变小,故B错误;若提高输电电压,由P损=()2·R得,损失的功率变小,故在输电功率一定的情况下,采用特高压输电会提高输电的效率,并减少输电线上的损耗,故C错误,D正确。

6.为消除高压输电线上的冰,假设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,热消耗功率为P损;除冰时,输电线上的热功率需要变为9P损,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9IC.输电电压为3UD.输电电压为9U【解析】选A。

输电线上损失的功率为P损=I2R线=R线,由该式可知要使P损增大为原来的9倍,输电电流应变为原来的3倍或输电电压变为原来的,故选项A正确。

【补偿训练】新疆首条连接南北疆的电力高速通道伊犁—库车750千伏输电线路工程正式投入使用,标志着我国超高压输电技术已达到世界领先水平。

目前伊犁变电站的升压变压器原线圈的电压为750 V,副线圈的电压为750千伏,升压变压器的输出电功率为30万千瓦,若伊犁—库车750千伏输电线的总电阻为20 Ω,下列说法正确的是( A.伊犁—库车750千伏输电线的输送电流是0.4 AB.伊犁—库车750千伏输电线的输送交流电的表达式为u=750sin 100πt(kV)C.伊犁变电站的升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶1 000D.伊犁—库车750千伏输电线上的功率损耗为3.2×105 W【解析】选C。

由P=UI可知,输送电流I== A=400 A,故A错误。

750 V为电压的有效值,故表达式应为U=750sin 100πt(kV),故B错误。

根据电压之比等于线圈匝数之比可得:n1∶n2=750∶750×103=1∶1 000,故C正确。

库伊线输电线上的功率损耗为:P损=I2R=4002×20 W=3.2×106 W,故D错误;故选C。

二、计算题(本题共2小题,共24分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)某交流发电机输出功率为5×105W,输出电压为U=1.0×103V,假如输电线的总电阻R=10 Ω,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,用户使用电压U用户=380 V。

(1)画出输电线路的示意图。

(标明各部分的符号)(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?(使用的变压器是理想变压器)【解析】(1)画出电路如图所示。

(2)I1==500 AP损=5%P=5%×5×105W=2.5×104 WP损=R,I2==50 AI3===A=1.25×103 A所以======。

答案:(1)见解析图(2)1∶1025∶18.(12分)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,如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。

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,输电导线中的电功率损失为输入功率的4%。

(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。

(2)求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。

(3)计算降压变压器的输出功率。

【解析】根据题意,画出输电线路图。

(1)对升压变压器,根据公式=,有U2=U1=×250 V=6 250 VI2===A=16 A。

(2)因为ΔP=R,ΔP=0.04P1所以R==Ω=15.625 Ω,因为ΔU=U2-U3=I2R,U3=U2-I2R=(6 250-16×15.625)V=6 000 V。

(3)P4=P1-ΔP=0.96P1=0.96×100 000 W=96 000 W。

答案:(1)6 250 V 16 A (2)15.625 Ω 6 000 V(3)96 000 W(15分钟·40分)9.(7分)(多选)交流发电机的输出电压为U,采用图示理想变压器输电,升压变压器原副线圈匝数比为m,降压变压器原副线圈匝数比为n,输电导线电阻为r,用户的工作电压为U。

下列说法正确的是(A.mn>1B.输电线上损失的功率为ΔP=C.当用电高峰时,升压变压器的输出功率变大D.增大m,能够减小线路的损耗【解析】选C、D。

若变压器的输电功率为P,用户得到的功率为P′,由于升压变压器输入电压为U,降压变压器输出电压为U,则升压变压器输出电压U2=U,降压变压器输入电压U3=nU,由于在输电线上有功率损失,所以P>P′,即=,整理可得:mn<1,故A错误;根据变压器的规律,升压变压器副线圈的电压U2=U,且U3=nU,线路损失的电压ΔU=U2-U3,损失的功率ΔP=,由以上式子代入求得:ΔP=,故B错误;当用电高峰时,用户的电流总和变大,故升压变压器的输出功率变大,故C正确;增大m,输电线上电流减小,能够减小线路的损耗,故D正确。

10.(7分)如图所示,为了减少输电线路中电力损失,发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送,再经变电所将高压变为低压。

某变电所电压u0=11 000sin 100πt V的交流电降为220 V供居民小区用电,则变电所变压器( )A.原、副线圈匝数比为50∶1B.副线圈中电流的频率是100 HzC.原线圈的导线比副线圈的要粗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A。

降压变压器输入电压的最大值为11 000 V,则有效值为11 000 V,则:===50∶1,故A正确;交流电的频率f===50 Hz,经过变压器后,交流电的频率不变,故B错误;降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流,则副线圈导线比原线圈导线粗,故C错误;副线圈的电流等于居民小区各用电器电流总和,与原副线圈的电流不相等,所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和,故D错误;故选A。

【补偿训练】(多选)我国远距离输送交流电用的电压有110 kV、220 kV和330 kV,输电干线已经采用500 kV的超高压,西北电网的电压甚至达到750 kV。

对高压输电下列说法正确的是(A.采用高压输电是为了加快输电的速度B.输电电压越高越好C.采用高压输电能够降低输电线路上的能量损耗D.实际输送电能时要综合考虑各种因素,依照不同情况选择合适的输电电压【解析】选C、D。

远距离输电时,电压过高将会带来很多负面的影响,如对绝缘条件的要求增大,导线和大地组成电容也会引起能量损耗;输送的功率一定,根据P=UI,知输电电压越高,输电电流越小,根据P损=I2R,知输电线上损耗的能量就小,而不是为了加快输电速度,故A、B错误,C正确。

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。

故D正确。

故选C、D。

11.(7分)(多选)如图所示,某小型水电站的发电机输出电压为220 V,正常情况下输出的总功率P0=8.8×104 W,为了减少远距离输电过程中的电能损失,往往采用高压输电。