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
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。
【提分必做】高中物理 第二章 交变电流 第七节 远距离输电分层训练 粤教版选修3-2
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U 1＝110 kV 和输电电压为U 2＝330 kV 输电．则两种情况中，输电线上通过的电流之比I 1∶I 2等于( )A ．1∶1B ．3∶1C ．1∶3D ．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I 1I 2＝U 2U 1可知B 对．答案：B3．晚上七八点钟，用户使用的电灯增多，灯光要比深夜暗些，这是因为( ) A ．电路的总电流减小，每盏灯分到的电流也减小 B ．电路的总电流不变，但每盏灯分到的电流减小 C ．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降增大 D ．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降减小解析：晚上七八点钟，由于负载增多，总电阻减小，根据欧姆定律I ＝U R可知，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，所以用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压降低，故C 正确，ABD 错误．答案：C4．(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 .现若用理想变压器将电压升高到220 kV 送电，下面哪个选项正确( )A ．因I ＝U R，所以输电线上的电流增为原来的20倍B ．因I ＝P U ，所以输电线上的电流减为原来的120C ．因P ＝U 2R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D ．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的120解析：根据P ＝UI 得I ＝PU，输送功率一定，输送电压变为原来的20倍，则输送电流变为原来的120，故A 错误，B 正确；根据P 损＝I 2R 得，输送电流变为原来的120，则损失的功率变为原来的1400，故C 错误；根据P 损＝I 2R 得，输送电流变为原来的120，要使输电线上的功率不变，电阻变为原来的400倍，根据R ＝ρl S ＝ρ4l πd 2，直径变为原来的120，故D 正确． 答案：BD5．(多选)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I ＝URB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 0U 2R D ．输电线上损失的功率P ＝U 2R解析：输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R 故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 0U 2R ＝U 2线R，故C 正确，D 错误．答案：BC6．(多选)某发电厂通过远距离向某学校输电，输送的电功率为P ，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是( )A ．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大B ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比D ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比解析：设输电电压为U ，线路电阻为R ，由P ＝UI 得输电电流I ＝P U，则损失电压为U 损＝IR ＝PR U ，A 错，B 对．线路上损失的功率P 损＝I 2R ＝P 2R U2知C 错，D 对．答案：BDB 级 提能力7．有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )A ．P 2变大，P 3变大B ．P 1变小，P 2变小C ．U 2变小，U 3变小D ．U 2变小，U 4变大解析：当用户消耗的电功率变大时，由于是理想变压器，则P 3也会变大，由于T 1的输入电压U 1一定时，U 2也不变，则P 2必须变大，故A 正确，B 错误；线路上的电流变大，导致电阻R 消耗的功率也变大，电阻两端电压也变大，所以U 3变小，U 4变小，故C 、D 错误．答案：A8．分别用220 V 和1 100 V 的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相同．若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的横截面积之比是( )A ．25∶1B ．5∶1C ．1∶5D ．1∶25解析：设导线的电阻率为ρ，导线的横截面积为S ，导线总电阻为R ，送电距离为L ，输电电压为U ，输电线中电流为I ，输送功率为P ，则由P ＝UI 得，I ＝P U，输电损失的电功率为ΔP ＝I 2R ，R ＝ρ2L S ，联立可得：ΔP ＝P 2U 2·ρ2LS.由题意，P 、L 、ρ、ΔP 相等，则有S 1∶S 2＝U 22∶U 21＝1 1002∶2202＝25∶1.故选A.答案：A9．(多选)远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表， R 是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K 由2改接为1时，下列说法正确的是( )A ．电压表读数增大B ．电流表读数增大C ．电流表读数减小D ．输电线上损失的功率减小解析：K 由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增多，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2可知输电电压U 2升高．所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，A 正确；电压表示数增大，电流增大，所以电流表的示数增大，B 正确，C 错误；电流表示数增大，输电线损失功率增大，D 错误．答案：AB10．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3解析：当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP ＝I 2r ，可以减小输电线的电阻r ，A 对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n 2n 1，这样使线圈n 3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n 4n 3，C 对．答案：AC11．发电厂输出的交变电压为22 kV ，输出功率为2.2×106W ，现在用户处安装一降压变压器，用户电压为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)变压器原、副线圈的匝数之比． 解析：(1)导线上输送的电流为I 线＝P 总U 总＝2.2×1062.2×104A ＝100 A则输电线损失电功率P 损＝I 2线R 线＝1002×22 W ＝2.2×105W(2)降压变压器原线圈电压U 1＝U 总－U 线＝U 总－I 线R ＝19 800 V所以原副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝19 800220＝901答案：(1)2.2×105W (2)90∶112．水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一．某小河水流量为40 m 3/s ，现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1 000 kW 的发电机发电，采用高压输电，高压输电线的总电阻为5Ω，损耗总功率的5%.求：(1)能使多少盏“220 V，100 W ”的电灯正常发光？(2)设发电机输出电压为500 V ，则所用理想升压变压器原副线圈匝数比应是多大？ (3)若所用发电机总效率为50%，则拦河坝要建多高(水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，重力加速度g 取10 m/s 2)?解析：(1)用户得到的功率P 用＝P ×95%，P 用＝n ×P 灯，n ＝9 500 盏．(2)输电线上损失的功率P ×5%＝I 2R ，设升压变压器原线圈两端的电压为U 1，副线圈两端的电压为U 2升压变压器输出功率P ＝U 2I 且P ＝P 总，则U 2＝10 000 V ，由n 1n 2＝U 1U 2解得n 1n 2＝120.(3)由水流流量Q 知，每秒钟到达发电机涡轮组的水的体积V ＝Q每秒钟到达发电机涡轮组的水的质量m ＝ρV ，由题意知：mgh ×50%＝P ，解得h ＝5 m. 答案：(1)9 500 (2)120 (3)5 m。
粤教版物理选修32作业第2章 交变电流 第7节
第七节远距离输电1。
远距离输电的基本原理:在发电站内用________变压器________电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过________变压器________所需的电压。
2。
输电线上的功率损失P＝________，降低输电损耗的两个途径为:______________________，________________________、3.现代的直流输电,只有________这个环节使用高压直流，________、________及____________仍然是交变电流.发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将________变为________，高压的直流经远距离传输后，再由换流设备将________换为__________，然后,配电所的变压器再将高压交变电流________成适合用户的电压、电流，送达用户。
4.(双选)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惟一办法是采用高压输电C。
减小输电导线上电压损失的惟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5.输电导线的电阻为R,输送电功率为P、现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( ）A。
U1∶U2 B。
U21∶U错误!C.U错误!∶U错误! D。
U2∶U16。
如图1所示为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述错误的是( )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【概念规律练】知识点一线路损耗问题1。
发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I,学校输入电压为U2，下列计算输电线损耗的式子中,不正确的是( ）A。
高中物理第二章交变电流第七节远距离输电自我小测含解析粤教版选修3-2
远距离输电一、单项选择题1．远距离输电中，在输送的电功率不变的条件下（）．A．只有增大输电线的电阻，才能减小电流，提高输电功率B．提高输电电压，能够减小电流，提高输电效率C．提高输电电压势必增大输电线上的能量损耗D．提高输电电压势必增大输电线上的电流2．远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是（）．①输电线上的电功率损失是原来的1/n②输电线上的电功率损失是原来的1/n2③输电线上的电压损失是原来的1/n④输电线上的电压损失是原来的1/n2A．①③ B．①④ C．②③ D．②④3．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损耗电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用正确的是（）．①P′＝U2S/PL②P′＝P2ρL/U2S③P用＝P－U2S/PL④P用＝P（1－PρL/U2S）A．①③ B．①④ C．②③ D．②④二、双项选择题4．（2011·北京海淀高三期末）如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R．T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4．设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（）．A．U2减小，U4变大B．U2不变，U3变小C．P1变小，P2变小 D．P2变大，P3变大5．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三、非选择题6．发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为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．7．一座小型水力发电站，利用流量为20 m3/s、落差5 m的河水发电．若单相发电机的效率为50%，输出电压为200 V．已知发电站到用户架设的输电线总电阻为10 Ω，输电线上允许损耗的功率为5%，用户所需电压为220 V，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数之比（不计变压器损失，g取10 m/s2）．8．为了减小火电站中煤的燃烧对大气的污染，要大力发展水电站．三峡水利工程中某一发电机组设计为：水以v1＝3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低10 m，水流量Q＝10 m3/s，水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试问：（1）发电机组的输出功率是多少？（2）如果发电机输出的电压为240 V，用户所需的电压为220 V，输电线路中能量损失为5%，输电电阻为503，那么所需升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别是多少？参考答案1.答案：B解析：远距离输电中，在输送功率不变的条件下，采用高压输电．可减少能量损耗，提高输电效率．2.答案：C解析：由P 损＝I 2r 及U 损＝Ir 易分析知C 项正确．3.答案：D 解析：P ′＝I 2r ＝22=P P L r U U S ρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭＝P 2ρL /U 2S ，P 用＝P －P ′＝P （1－PρL /U 2S ）．则②④正确．4.答案：BD解析：从能量守恒角度分析，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，根据题意，输入电压U 1保持不变，且升压变压器的匝数比不变，故输出电压U 2不变；由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2均增加．又U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，由于降压变压器原、副线圈匝数不变，可知随U 3减小，U 4也减小，A 错误、B 正确；由于用户功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损失，可得P 3＝P 4，功率P 3也增加，故C 错误、D 正确．5.答案：CD解析：此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由2=U P R而选B 项．再一个易犯的错误是没有抓住P 送不变而选择A 项．正确的思路是由=P I U 送线送可知22=P P R U ∆⋅送线送，C 项对．2=U P R ∆∆线，D 项对． 6.答案：（1）见解析 （2）219.6 V 4.392×104 W （3）180 V3．6×104 W解析：（1）示意图如图所示．（2）升压变压器次级的输出电压221110==1n U U n ×220 V＝2 200 V ． 据升压变压器的输出功率等于输入功率知，升压变压器次级输出电流3224410 A=20A 2200P I U ⨯==． 输电线路上的电压损失和功率损失分别为U R ＝I 2R ＝20×0.2 V＝4 V ，P R ＝I 22R ＝202×0.2 W＝80 W ．加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I 3＝I 2＝20 A ，U 3＝U 2－U R ＝（2 200－4）V ＝2 196 V ． 降压变压器次级的输出电压和电流分别为4433110n U U n ==×2 196 V＝219.6 V ，I 4＝34n n I 3＝10×20 A＝200 A ，用户得到的功率为P 4＝I 4U 4＝200×219.6 W＝4.392×104 W ． （3）若不采用高压输电，用220 V 低压直接供电时，电路如图所示，则输电电流314410= A=200 A 220P I U ⨯=，输电线路上的电压损失U R ′＝IR ＝200×0.2 V＝40 V ，所以用户得到的电压为U 4′＝U 1－U R ′＝（220－40）V ＝180 V ．用户得到的功率为P 4′＝IU 4′＝200×180 W＝3.6×104 W ．7.答案：150 47511解析：此输电线路图如下水力发电站的发电功率P ＝mgh tη＝ρQghη＝1.0×103×20×10×5×50%＝5×105 W 输电线上损失的功率 ΔP ＝P ×5%＝5×105×5%＝2.5×104 W ，ΔP ＝I 2·r得I ＝50 A ，所以U 2＝P I＝1×104 V ，112220011000050n U n U ===， U 3＝U 2－ΔU ＝104 V －Ir ＝（104－500）V ＝9 500 V ， 所以33449500V 475220V 11n U n U ===． 8.答案：（1）624 kW （2）433∶26 000 26 945∶433解析：（1）t 时间内，水轮机获得的机械能E ＝[mgh ＋12m （v 12－v 22）]×75% ＝[Qtρgh ＋12Qtρ（v 12－v 22）]×75% 则发电机输出的电能E 电＝E ×80%， 发电机的输出功率0=624 kW E P t =电．（2）发电机的输出电流56.2410==A=2 600 A240PIU⨯，输电线路损失的功率ΔP＝P0×5%＝624×5% kW＝31.2 kW，输电线中的电流243.3 AI≈，故升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝I2∶I1≈43.3∶2 600＝433∶26 000．降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率：P＝P0－ΔP＝592.8 kW．输出电流332592.810==A 2 694.5 A220PIU⨯≈．所以降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4＝I3∶I2＝2 694.5∶43.3＝26 945∶433．。
2019年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电讲义含解析粤教版选修3_2
远距离输电1．电能输送中线路上的功率损失ΔP＝I2R线，电压损失ΔU＝IR线。
2．减小电能损耗的方法是：采用高压输电和减小导线电阻。
3．高压直流输电能够减少电感和电容引起的电能损失。
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。
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。
三、直流输电1．过程发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将交变电流变为直流，用高压直流进行远距离传输，在用户区域由换流设备将直流变为交变电流，经变压器降压送给用户。
2．优点消除电容、电感引起的电能损失，线路损耗小。
1．自主思考——判一判(1)仅仅从减少能量损失的角度看，输送功率一定的情况下，输电电压越高，损失的能量越少。
(√)(2)在输送功率和输电电压一定，使用同种材料的导线时，越粗的导线损失的电压越小。
(√)(3)一般情况下高压输电的导线是铜铝合金而不是银，原因是同种情况下，使用银材料，输电线损失的功率大。
(×)(4)从发电厂发出的电输送到用户均需要采用高压输电。
(×)(5)使用升压变压器和降压变压器进行远距离输电时，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。
(√)(6)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。
粤教版高中物理选修3-2第二章 第07节 远距离输电
电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
输电，才能减小输电导线上的热损耗。
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。 D．以上说法均不正确。
作业布置：
课本P65页练习第1、3题
课后讨论： 有没有更好的方案解决“线损”问题？
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这 就涉及电能的远距离输送问题．
一、远距离输电过程示意图
输电的模型
输电线 r
电
源 U送
用 户
输电线
输送电压：电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压 。 输送功率： 电源对外发出的功率即输送功率。
二、“线损”问题的分析
思考： 远距离大功率输电面临的最大问题是什么？
在输电线上有功率损失，即“线损”问题。
讨论与交流：
1、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？
输电线上功率损失的主要原因是由于输电线有电阻，会有一 部分电能转化为热能而损失掉。
若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为：ΔP=I2r
若输送的功率为P，输电电压为U，电线的总长度为L， 横截面积为S，电阻率为 ，则功率损失可表示为：P(P)2L.
【学习目标】 1. 通过看图画图让学.通过分析输电线路中电压、电流及电损的 关系让学生理解远距离输电的原理。（Ⅱ） 3.让学生感受中国电力事业的巨大成就，增 强民族自豪感。
高中物理 粤教2003课标版
选修3-2 第二章 交变电流
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地 方.而用电的地方却很多,例如:
US
讨论与交流：
物理粤教版选修3-2巩固提升训练：第二章第七节远距离输电Word版含解析
第二章第七节 远距离输电[随堂检测]1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是( )A ．使输电线粗一些B ．减小输电线长度C ．减少通电时间D ．采用高压输电解析：选D.从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流．2．(多选)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I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2RD ．输电线上损失的功率P ＝U 2R解析：选BC.输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R，故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R ＝⎝⎛⎭⎫P 0U 2R ＝U 2线R ，故C 正确，D 错误． 3．500千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 损，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 损B ．0.16P 损C ．2.5P 损D ．6.25P 损解析：选B.根据P 损＝P 2U2r 可知：当输电电压由200 kV 升高到500 kV 时，其线路损耗由P 损减小到0.16P 损，选项B 正确．4．如图所示，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象，则( )A ．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.由u －t 图象可知，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 m 2＝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 21R ，得输电线损失的功率减小，选项D 正确．5．某小型水电站输出功率为20 kW ，输电线路总电阻是6 Ω.(1)若采用380 V 电压输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5 000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．解析：(1)P 电＝U 1I 1，P 损＝I 21R损耗的功率为P 损＝P 2电U 21R ＝（2×104）23802×6 W ≈16.6 kW. (2)P 电＝U 2I 2，损失的电压ΔU ＝I 2R ＝24 VU 3＝U 2－ΔU ＝4 976 V ，U 3∶U 4＝n 1∶n 2用户得到的电压U 4≈226.2 V .答案：(1)16.6 kW (2)226.2 V[课时作业][学生用书P93(单独成册)]一、单项选择题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，其客观原因是电网陈旧老化．近年来进行农村电网改造，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解析：选C.电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径有二：一是提高输电电压；二是减小输电线电阻，即增大导线的横截面积，故C 选项正确．2．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 22C ．U 22∶U 21D ．U 2∶U 1 解析：选C.由P ＝UI 得输电线中的电流I ＝P U .输电线中损失的功率P 损＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫P U 2R ＝P 2R U2，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比．所以P 损1∶P 损2＝U 22∶U 21，故C 正确． 3．图甲是高压输电的示意图，升压变压器的原线圈的输入电压U 1＝240 V ，输入电流i 随时间t 变化的正弦规律如图乙所示．已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，通过输电线的电流I ＝10 A ，且变压器均为理想变压器，则( )A ．升压变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝1∶20 2B ．升压变压器的原、副线圈两端的电压比U 1∶U 2＝1∶20 2C ．降压变压器的原线圈的输入功率P 3＝47 000 WD ．降压变压器的原线圈的输入功率P 3＝48 000 W解析：选C.根据n 1I 1＝n 2I 2及图象可得n 1∶n 2＝1∶20，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2可知选项B 错误；升压变压器的原线圈的输入功率P 1＝U 1I 1＝48 000 W ，则降压变压器的原线圈的输入功率P 3＝P 1－I 2R ＝47 000 W ，选项C 正确、D 错误．4．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、乙两地原采用500 kV 的超高压输电，输电线上的损耗电功率为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 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变为( )A ．P /4B ．P /2C ．2PD ．4P解析：选A.由P ＝UI 可知由500 kV 的超高压输电变为1 000 kV 特高压输电时，输电线电流变为原来的1/2，再根据P 线＝I 2R 线可得输电线上损耗的电功率将变为P /4，故选A.5．某用电器离供电电源的距离为l ，线路上的电流为I .若要求线路上的电压降不超过U .已知输电导线的电阻率为ρ，那么该输电导线的横截面积的最小值是( )A ．ρlI UB ．I 2ρC ．2ρlI UD ．2Ul Iρ解析：选C.因为导线的总长度为2l ，所以电压降U ＝IR ＝Iρ2l S 解得S ＝2ρlI U.正确选项为C. 二、多项选择题6．远距离输电都采用高压输电，其优点是( )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 ．可减少输电线上的能量损失D ．可加快输电的速度解析：选AC.由P ＝IU 得I ＝P U，输送的电功率P 一定，采用高压输电，U 大则I 小，输电线中的电流就小，由P 线＝I 2·r ，在要求输电线损耗一定的情况下，就可选电阻率略大一点的材料做导线．若输电线确定，则可以减少输电线上的能量损失，故A 、C 选项正确．交流电的频率是固定的，不需调节．输电的速度就是电磁波的传播速度，是一定的．故B 、D 选项不正确．7．发电厂发电机输出电压为U 1，发电厂到学校的输电导线总电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校得到的电压为U 2，则输电线上的损耗的电功率可表示为( )A ．U 21RB ．（U 1－U 2）2RC ．I 2RD ．I (U 1－U 2)解析：选BCD.输电线上的电压损失为U 1－U 2，即电阻R 两端的电压为U 1－U 2，故其消耗的电功率为（U 1－U 2）2R；流过导线中的电流为I ，即流过电阻R 的电流为I ，故其消耗的电功率还可表示为I 2R 和I (U 1－U 2)．综上所述，选项B 、C 、D 正确．8．某发电厂通过远距离向某学校输电，输送的电功率为P ，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是( )A ．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越小B ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比D ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比解析：选ABD.由P ＝UI 知P 不变，U 越大，则I 越小，由欧姆定律ΔU ＝IR 线可得ΔU 越小，A 、B 对；再根据P 损＝I 2R 线＝⎝⎛⎭⎫P U 2R 线＝P 2R 线U 2，可知C 错，D 对． 9．某电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R ，现若用变压器将电压升高到220 kV 送电，下面说法正确的是( )A ．因I ＝U R，所以输电线上的电流增为原来的20倍 B ．因I ＝P U，所以输电线上的电流减为原来的1/20 C ．因P ＝U 2R，所以输电线上损失的功率为原来的400倍 D ．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的1/20解析：选BD.电压提高了20倍，由公式I ＝P U可知，电流将是原来的1/20，选项B 正确．再由电阻定律R ＝ρl S ，得P 损＝⎝⎛⎭⎫P U 2·ρl S，在功率损失不变的情况下，输送电压与导线横截面积的平方根成反比，从而得出选项D 正确．10．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，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的瞬时值表达式为u ＝220sin 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( )A ．通过电阻R 0的电流的有效值是10 2 AB ．如果用户电阻R 0阻值增大，其他条件不变，则输电线路电阻R 中的电流值减小C ．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的输入功率解析：选ABD.根据交流电的最大值与有效值之间的关系，降压变压器的副线圈电压有效值为2202V ，所以输出电流为I ＝U R ＝10 2 A ，所以A 对．如果用户电阻R 0阻值增大，其他条件不变，则输电线路电阻R 中的电流值减小，B 对．考虑到输电线上功率损失，所以根据能量守恒定律，则升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率，D 对．由于输电线上有电压损失，所以C 错．三、非选择题11．输送4.0×106 W 的电能，若发电机输出电压为2 000 V ，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm 2的铜导线，把电能送到400 km 远处，线路损耗的功率为5.0×105 W ．若已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8 Ω·m ，求：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大．解析：(1)由P ＝I 2R 得I ＝P R ，式中P 为线路损耗功率，R 为线路总电阻，两条导线总电阻R ＝ρL ′S ＝ρ2L S ，则R ＝1.7×10－8×4×105×24.25×10－4Ω＝32 Ω 所以I ＝P R＝125 A. 因为P 输入＝P 输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为U 2＝P 2I ＝3.2×104 V 故n 1n 2＝U 1U 2＝116. (2)设U 2′ 为降压变压器原线圈两端的电压，则 U 2′ ＝U 2－IR 线＝2.8×104 V.答案：(1)1∶16 (2)2.8×104 V12．如图所示，一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率P 1＝50 kW ，输出电压U 1＝500 V ，升压变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2＝1∶5，两个变压器间的输电导线的总电阻R ＝15 Ω，降压变压器的输出电压U 4＝220 V ，变压器本身的损耗忽略不计，求：(1)升压变压器副线圈两端的电压U 2；(2)输电线上损耗的电功率P 损；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n 3∶n 4.解析：(1)升压变压器的输出电压：U 2＝n 2n 1U 1＝2 500 V . (2)传输电流：I 2＝P 2U 2＝50×1032 500A ＝20 A. 损失的功率：P 损＝I 22R ＝202×15 W ＝6 000 W.(3)降压变压器的输入电压为：U 3＝U 2－I 2R ＝2 500 V －20×15 V ＝2 200 V降压变压器的原、副线圈匝数比：n 3n 4＝U 3U 4＝2 200220＝101. 答案：(1)2 500 V (2)6 000 W (3)10∶1。
【金版学案】2021学年高中物理 2.7 远距离输电知能演练 粤教版选修3-2(1)
第七节远距离输电一、单项选择题 1. 在变电所里，常常要用交流电表去监测电网上的强电流，利用的仪器是电流互感器，在以下图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )解析：强电流变成弱电流，需用升压变压器，而且是用火线绕在变压器上做输入端，如此才能监测电网上的强电流．答案：A2．(2021·广东高考)如图，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯光电阻R 1＝6 Ω，AB 端电压u 1＝122sin 100πt (V)．以下说法正确的选项是( )A ．电流频率为100 HzB ．的读数为24 VC ．的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 W答案：D 3．别离用U 1＝U 和U 2＝kU 两种电压输送电能，假设输送的功率相同，导线上损失的功率也相同，导线的长度和材料也相同，那么在两种情形下导线的横截面积之比为S 1∶S 2等于( )A ．k ∶1B ．1∶kC ．k 2∶1D ．1∶k 2解析：由P 损＝P 2ρl U 2S 知损失的功率相同时，导线的横截面积之比与电压的平方成反比．答案：C4．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，那么以下说法正确的选项是( )A. 输电线上输送的电流大小为2×105 AB. 输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC. 假设改用5 kV 电压输电，那么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 为输电线的电阻解析：由P ＝IU 得输电线上输送的电流I ＝PU ＝3×106×103500×103 A ＝6×103 A ，由ΔU ＝IR 得输电线路上的电压损失ΔU ＝6×103×2.5 V＝15×103 V ，输电线上损失的功率为ΔP ＝I 2R ＝P 2U 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3×1065002×2.5 W＝9×107W ，选项B 正确．答案：B二、双项选择题5．理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，只有一个副线圈，原线圈两头接交流电源，已知电阻R ＝5 Ω，电压表V 的读数为100 V, 那么( )A ．原、副线圈中电流频率之比f 1∶f 2＝10∶1B ．电流表A 2的读数2 AC ．电流表A 1的读数0.2 AD ．变压器的输入功率为200 W解析：原、副线圈中电流频率相等，变压器的输入功率为20 W ．A 、D 错误．答案：BC6．关于远距离输电，假设发电机的输出电压不变，那么以下表达中正确的选项是( )A ．升压变压器原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B ．输电线路中的电流只由升压变压器的匝数比决定C ．当用户消耗的总功率增大时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压不等于降压变压器的输入电压解析：因输入功率等于输出功率，而发电机输出的电压不变，因此选项A 、B 错误；当用户消耗的总功率增大时，输电线中的电流增大，依照P ＝I 2R ，输电线上损耗的功率增大，选项C 正确；因为输电线上也有电压损失，因此升压变压器输出电压不等于降压变压器的输入电压，选项D 正确．答案：CD7．远距离输送必然功率的交变电流，假设送电电压提高到n 倍，那么输电导线上( )A ．电能损失为原先的1n2倍B ．电压损失为原先的1n 2倍C ．电能损失减少n 2－1n 2倍D ．电能损失减少了n －1倍解析：由P 耗＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线知A 对，再由电能损失减少量是P 损(1－1n 2)可知C 对．由I ＝P U ，知电压提高到n 倍，那么电流为原先的1n 倍，因此电压的损失是原先的1n，因此B 、D 错误． 答案：AC8．远距离输电时，在输送功率不变的条件下，那么在输电线上的功率损失( )A ．随输电线电阻的增大而增大B ．与输送电压的平方成正比C ．与输电线上电压损失的平方成反比D ．与输电电流的平方成正比解析：由P 耗＝I 2R 线知A 、D 正确．答案：AD9．某小型水电站的电能输送示用意如下．发电机的输出电压为220 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数别离为n 1、n 2.降压变压器原、副线匝数别离为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，那么( )A.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：依照变压器工作原理可知n 2n 1＝220U 2，n 3n 4＝U 3220.由于输电线上损失一部份电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U 2＞U 3，因此n 2n 1＞n 3n 4，A 正确，B 和C 不正确．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确．答案：AD三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必需明确写出数值和单位．)10．某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是6 Ω.(1)假设采纳380 V 输电，求输电线路损耗的功率．(2)假设改用5 000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户取得的电压．解析：(1)输电线上的电流强度为I ＝P U ＝20×103380A ＝52．63 A输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变成I ′＝PU ′＝20×1035 000A ＝4 A 用户端在变压器降压前取得的电压 U 1＝U －I ′R ＝(5 000－4×6)V＝4 976 V依照U 1U 2＝n 1n 2用户取得的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4 976 V＝226.18 V. 答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V11．在远距离输电时，要考虑尽可能减少输电线上的功率损失．有一个小水电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当利用U ＝5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一日夜示数相差4 800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻r .(2)假假想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应利用多高的电压向外输电？解析：(1)由于输送功率为P ＝500 kW ，一日夜输送电能E ＝Pt ＝12 000度，终点取得的电能E ′＝7 200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I ＝PU计算，为I ＝100 A ，而输电线损耗功率可由Pr ＝I 2r 计算，其中Pr ＝4 80024kW ＝200 kW ，因此可求得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率Pr ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2r ∝1U 2，原先P r ＝200 kW ，此刻要求Pr ′＝10 kW ，计算可得输电电压应调剂为U ′＝22.4 kV.答案：(1)η＝60% 20 Ω (2)22.4 kV12．发电机输出功率为40 kW ，输出电压400 V ，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，抵达用户后再用变压器降为220 V ，求：(1)输电线上损失的电功率是多少？(2)降压变压器的变压比是多少？解析：(1)发电机输出的电压为400 V ，经升压变压器后电压为U ＝51×400 V＝2.0×103 V ，由P ＝UI 得输电线上的电流I ＝P U ＝40×1032.0×103 A ＝20 A.输电线上的功率损失：ΔP ＝I 2·R ＝202×5 W＝2.0×103 W.(2)输电线上的电压损失：ΔU ＝I ·R ＝20×5 V＝100 V.加在降压变压器原线圈两头的电压：U 1＝U －ΔU ＝2.0×103 V －100 V ＝1.9×103 V.降压变压器副线圈两头的电压(用户所需的电压)U 2＝220 V .降压变压器的变压比n 1n 2＝U 1U 2＝1.9×103220＝9511. 答案：(1)2.0×103 W (2)95∶11。
物理粤教版高二年级选修3-2第二章第7节远距离输电课堂练习2.doc
1、如图所示,变压器输入交变电压一定,两个副线圈的匝数为和,当把一电阻先后接在间和间时,安培表的示数分别为和，则：为（）A、:B、:C、：D、:2、在某交流电路中,有一正在工作的变压器,原副线圈匝数分别为=600,=120,电源电压=220V，原线圈中串联一个0.2A的保险丝,为了保证保险丝不被烧坏,则( )A、负载功率不超过44wB、副线圈电流最大值不能超过1AC、副线圈电流有效值不能超过1AD、副线圈电流有效值不能超过0.2A3、远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到n倍，则（）A．输电线上的电功率损失减少到原来的1/n2B．输电线上的电压损失减少到原来的(n-1)/n倍C．输电线上的电功率损失减少到原来的(n2-1)/n2D．每根输电线上的电压损失减少到原来的1/n4、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率（）A、随输电线电阻的增大而增大R 线B 、和输送电压的平方成正比C 、和输电线上电压降落的平方成正比D 、和输电线中的电流强度的平方成正比E ．和输电电压的平方成反比5、用U1和U2两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，在输电线上损失的电功率也相同，则在两情况下输电线截面积之比S1：S2为（ ）A 、B 、C 、D 、6、用1万伏高压输送100千瓦的电功率，在输电线上损失2%的电功率，则输电线的电阻是______ ，如果把输送电压降低一半，则输电线上损失功率将占输送功率的___%．7、如图所示，理想变压器和三个定值电阻、和接在交流电源上，=，若、和上的电功率相等，则：=________,变压器原、副线圈的匝数比为__________.8、远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高 倍，则输电导线的电功率损失是原来的___________，输电导线的电压损失是原来的_______________．9、发电机的输出电压为U ，输出总功率为P ，通过总电阻为R 的输电线向用户供电，则输电线上电流强度为____________，输电线上的电压降落为___________，输电线上损失的电功率为________，用户得到的电压为________，用户得到的功率为________．10、（原创）理想变压器接到交流电源上,则变压器原线圈和副线圈上相同的物理量是 A . 电流 B . 线圈两端的电压 C . 电流变化的频率 D . 电功率11、某发电机输出功率是100kw ，输出电压是250V ，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220V ，求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比各是多少？12、某小型实验水电站输出功率是20kW ，输电线路总电阻是6Ω。
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.。
2019_2020学年高中物理第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3_2202003
第7节 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．(2019·日照期末)2018年1月28日，江苏南京遭遇近10年来最大降雪，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出通过增大输电线上损耗功率融冰方案．假设输电电压是220 kV ，当输送功率保持不变，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电电压应变为( )A ．55 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV【答案】B【解析】根据输电功率公式I ＝PU和损耗功率的公式ΔP ＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线，可以看出，要使ΔP 增大为原来的4倍，则在P 和R 线不变的情况下，使电压U 变为原来的12，所以输电电压变为110 kV ，故A 、C 、D 错误，B 正确．5．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．(2019·贵港名校月考)如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1及输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变．夜幕降临，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是( )A ．升压变压器次级电压U 2降低B ．降压变压器初级电压U 3降低C ．输电线消耗的功率增大D ．发电机的输出功率不变【答案】BC【解析】当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器的初级电流变大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大．输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U 1不变，升压变压器匝数比不变，则次级电压U 2不变，可知降压变压器的输入电压U 3减小．故B 、C 正确，A 错误．发电机输出功率随用户负载增多而增加，D 错误．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？【答案】见解析【解析】ΔP ＝ηP ＝I 2r ，①P ＝UI ，②可得ηP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2r ，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？【答案】见解析【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 20RU2，C 错，D 对．11．(2019·遂宁名校月考)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个发电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当使用U ＝5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4 800度．求：(1)画出此远距离输电线路示意图；(2)这时的输电效率η和输电线的总电阻r ；(3)若想使输电效率提高到90%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？【答案】(1)见解析 (2)60% 20 Ω (3)10 kV 【解析】(1)远距离输电线路示意图如下．(2)安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4 800度．可以解得损耗功率ΔP ＝4 800 kW ·h 24 h ＝200 kW这时的输电效率为η＝P －ΔP P ＝500－200500＝60%输电线上的损耗功率ΔP ＝I 2r 由输送的电功率P ＝UI 解得I ＝100 A输电线的总电阻r ＝ΔPI2＝20 Ω．(3)输电效率提高到90%，η＝P －ΔP ′P又ΔP ′＝I ′2r ＝⎝⎛⎭⎪⎫P U ′2r联立解得U ′＝1×104V ．。
2019_2020学年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[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解远距离高压输电的原理.2.理解输电线上电能损失的影响因素．科学思维：1.体会降低输电损耗的两个途径，能分析计算高压输电的损耗情况.2.能分析远距离输电的基本过程，会对基本的远距离输电线路进行定量计算.3.体会远距离输电的基本要求和电网供电的优点，并能据此设计基本的供电框架图．一、从发电站到用户的输电线路1．输电线路：由发电站、升压变压所、输电导线、高压变电所、低压变电所和用户组成．2．示意图二、为什么要用高压输电1．输电线上的功率损失：ΔP＝I2R，其中I为输电电流，R为输电导线的电阻．2．减少电能损失的两种方法(1)在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，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)为减小输电电流，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．三、直流输电1．高压直流输电的原因：高压交流线路中电感、电容引起的电能损失很大，因此采用高压直流输电．2．直流输电过程1．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，与输电线电流的平方成正比．( √)(2)由P ＝U 2r可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小．( × ) (3)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．( √ )(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．( × )2．输电线的总电阻为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________________．答案 U 22∶U 12一、降低输电损耗的两条途径如图所示，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 (在图中把导线电阻集中画为r )．那么：(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(3)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)U ′＝U －ΔU ＝U －P Ur .(2)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．(3)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． 功率损失表达式：ΔP ＝I 2r ＝P 2U 2r ，所以降低功率损耗的两条途径为：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 .如图1所示：。
【课堂新坐标】(教师用书)高中物理 第2章 第7节 远距离输电课后知能检测 粤教版选修32
【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 第2章 第7节 远距离输电课后知能检测 粤教版选修3-21．(双选)对于电能输送的以下说法，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方法是采用高压输电 C ．减小输电线上电压损失的唯一方法是增大导线的横截面积D ．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济要求等【解析】 减小输电线上功率损失的两个途径：一是减小电阻，可以采用电阻率较小的导线或增大导线横截面积；二是减小电流，可以降低输送功率或提高输送电压，由上可知，A 、D 正确．【答案】 AD2．某用电器离供电电源L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值是( )A.ρLRB.2ρLIUC.UρLID.2UL I ρ【解析】 R ＝U I①R ＝ρ2LS②联立①②解得，S ＝2ρLIU，B 正确．【答案】 B3．(2013·珠海检测)远距离输电，输送功率一定，当输电电压为U 0时，输电线上的电流为I 0，损失的电功率为P 0.则当输电电压增为2U 0时( )A ．由I ＝U /R 得，输电线上的电流变为2I 0B ．由I ＝P /U 得，输电线上的电流变为I 0/2C ．由P ＝U 2/R 得，输电线上损失的电功率为4P 0 D ．由P ＝IU 得，输电线上损失的电功率为2P 0【解析】 设输电线的电阻为R ，当输电线上的电流为I 0，损失的电功率为P 0＝I 20R .当输电电压增为2U 0时，由I ＝PU可知输电线上的电流变为I 0/2，输电线上损失的电功率为P 损＝(I 02)2R ＝P 04，故选项B 正确．【答案】 B4．某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变压器升压，然后通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，降低电压后再输送至村寨中各用户．设变压器都是理想的，那么随着村寨中接入电路的用电器消耗的总功率的增加，则下列说法不正确的是( )A ．通过升压变压器初级线圈中的电流变大B ．升压变压器次级线圈两端的电压变小C ．高压输电线路上的电压损失变大D ．降压变压器次级线圈两端的电压变小【解析】 总功率增加，由P ＝UI 知初级线圈中电流变大；升压变压器次级线圈两端电压不变；由ΔU ＝I 线R 和ΔP ＝I 2线R 可知电压损失变大，降压变压器次级线圈两端的电压变小．【答案】 B5．(双选)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【解析】 此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由P ＝U 2R 而选B 项．再一个易犯的错误是没有抓住P 送不变而选择A 项．正确的思路是由I 线＝P 送U 送可知ΔP ＝P 2送U 2送R 线，C项对．ΔP ＝ΔU2R 线，D 项对．【答案】 CD6．(2010·浙江高考)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9×108kW D ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻【解析】 输电线上输送的电流为I ＝P U ＝3×106×103500×103 A ＝6×103A ，A 错；输电线上损失的电压为U 损＝IR ＝6×103×2.5 V ＝1.5×104V ＝15 kV ，B 项正确；当用5 kV 电压输电时，输电线上损失的功率不会超过3×106kW ，与实际情况相背，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． 【答案】 B7．在远距离交流输电中，输电线路上既有功率损失，又有电压损失，它们两者产生的原因( )A ．都是只由输电线的电阻产生的B ．都是由输电线的电阻和电抗(感抗和容抗)两者产生的C ．功率损失只由输电线的电阻产生，电压损失的由电阻和电抗两者产生D ．电压损失只由输电线的电阻产生，功率损失由电阻和电抗两者产生 【解析】 电抗(X C 、X L )只损失电压，不消耗电功率． 【答案】 C8．(双选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW ，电压为4 000 V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻R ＝1 k Ω.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 、60 W)．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20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105V 和220 V C ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1 D ．有8×104盏灯泡(220 V 、60 W)正常发光【解析】 T 1原线圈的电流为I 1＝P 1U 1＝4 000×1034 000A ＝1×103A ，输电线上损失的功率为P 损＝I 22R ＝10%P 1，所以I 2＝10%P 1R＝4 000×103×0.11×103A ＝20 A ，选项A 对；T 1的变压比为n 1n 2＝I 2I 1＝20103＝150；T 1上副线圈的电压为U 2＝50U 1＝2×105V ，T 2上原线圈的电压为U 3＝U 2－I 2R ＝2×105 V －20×103 V ＝1.8×105V ，选项B 对；T 2上原、副线圈的变压比为n 3n 4＝U 3U 4＝1.8×105220＝9×10311，选项C 错；能正常发光的灯泡的盏数为：N ＝90%P 160＝6×104盏，选项D 错．【答案】 AB9．1987年我国科学家制成了临界温度为90 K 的高温超导材料．利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电．现在有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率是40 kW ，电压为800 V ，如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，则节约的电功率为( )A ．1.6 kWB ．1.6×103kW C ．1 kWD ．10 kW【解析】 节约的电功率即原来输电线上电阻消耗的热功率，ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫40×1038002×0.4 W ＝1×103W ＝1 kW. 【答案】 C10．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 的电压．求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器(理想变压器)?【解析】画出高压输电线路图如图所示：设升压变压器原线圈电流为I 1，电压为U 1，有U 1＝250 V ，I 1＝P U 1＝100×103250A ＝400 A.升压变压器副线圈电流为I 2，当输电线上损失功率为输送功率的5%时，有ΔP ＝I 22r 线＝5%PI 2＝5%Pr 线＝0.05×100×1038A ＝25 A因此升压变压器的匝数比为n 1n 2＝I 2I 1＝25400＝116降压变压器副线圈中的电流为I 4，用户得到的功率P ′＝P －ΔP ＝95%P 又P ′＝U 4I 4所以I 4＝95%P U 4＝0.95×100×103220 A ＝431.8 A而降压变压器原线圈电流I 3＝I 2＝25 A所以降压变压器匝数比为n 3n 4＝I 4I 3＝431.825＝17310.【答案】n 1n 2＝116 n 3n 4＝1731011．远距离输电时，输送电压为6 000 V ，功率为500 kW ，这时，安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kW ·h ，则输电效率为多大？输电导线的电阻为多少？【解析】 由能量守恒定律可知： η＝Pt －4 800Pt ＝1－4 800500×24＝60% 因为P 损＝P ×40%，P 损＝P 2U2r所以r ＝36×106×200×10325×1010Ω＝28.8 Ω. 【答案】 60% 28.8 Ω12．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视为理想变压器．(1)画出上述输电全过程的示意图；(2)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，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(3)若输电导线中的电功率损耗为4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；(4)计算降压变压器的输出功率． 【解析】 (1)如图所示：(2)对升压变压器，根据公式U 2U 1＝n 2n 1，有U 2＝n 2n 1U 1＝251×250 V ＝6 250 V ，I 2＝P 1U 2＝100 0006 250A ＝16 A.(3)因为P 耗＝I 22R 线，P 耗＝0.04P 1， 所以R 线＝0.04P 1I 22＝4 000162 Ω＝15.625 Ω，因为ΔU ＝U 2－U 3＝I 2R 线．所以U 3＝U 2－I 2R 线＝(6 250－16×15.625)V ＝6 000 V. (4)P 4＝P 1－P 耗＝0.96P 1＝0.96×100 000 W ＝96 kW.【答案】(1)见解析图(2)6 250 V 16 A(3)15.625 Ω 6 000 V(4)96 kW。
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
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
高中物理 2.7 远距离输电每课一练 粤教版选修3-2
2.7 远距离输电 每课一练（粤教版选修3-2）我夯基，我达标：1．在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率 （ ）A ．随输电线上损失的电功率B ．和输送电压的平方成正比C ．和输电线上的电压降的平方成正比D ．和输电线中电流强度的平方成正比解析：输电线上的功率损失P 损=线线线R R U P R I 222)()(μ∆==式中∆μ国输电线上的电压降答案：ACD2．分别用U 1=U 和U 2=kU 两种电压输送电能，若输送的功率也相同，导线的长度和材料亦相同同，则是两种情况下导线的横截面积之比为S 1：S 2等于 （ ）A.k ：1B.1：kC.k 2：1 D1：k 2解析：导线功率损失∆P 1=,)(,)(22212s lp ku P P s U P u P =∆，由P 1=P 2得1221k s s =答案：C3．输电线的电阻为r ，输送的电功率为P ，用电压U 送电，则用户得到的功率为（ ）A ．P B.22U R P P - C.P -U 2r D.22Ur P解析：输电线电流U P I =，输电线电阻消耗功率r uP R I P r ⋅==22)(故用户得到的功率P `=P -P r =P -r UP ⋅224. 发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线电阻为R ，通过电线的电流为I ，学校输入电压为U 2，下面计算输电线功率损失的式子中不正确的是 ( )A.RU 21B.R U U 221)(-C.I 2R D.I(U 1-U 2)解析：注意U 1为输电线起始端电压，而非输电导线电阻上的电压。
答案：A5．水电站向小山村输电，输送电功率为50Kw ，若以1100V 送电，则线路损失为10kW ，若以3300V 输电，则线路损失可降为（ ）A.3.3kWB.1.1KwC.30kWD.11kW解析：输电功率一定，当u =110V 时，P 损=10kW ，当u `=3300V=3u 时，P损`=kW kW p 1.1109191=⨯=损. 答案：B6.远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高n 倍，则输电导线的电功率损失是原来的________，输电导线的电压损失是原来的_________.解析：P 损=(线损线R UPU R up=⋅2)() 答案：nn 1,127.远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n 倍，下面说法正确的是（ ）A.输电线上的电压损失是原来的n 1B.输电线上的电压缺失是原来的21nC.输电线上的电功率损失是原来的n 1D.输电线上的电功率损失是原来的21n解析：222221/`)()`(`)(1`,`n P P R nuP R P P RPR I P nU U R nu PR PU RRR I I =======⋅==⋅=损损损损损损损损所以故所以μμμμ8.如果把输电电压从110kV 降为3300V ，保持输送的电功率相同，并且输电线的材料和长度都不变，输电线上损失的电功率也不变，那么输电线的横截面积应为原来的_________倍.解析：输电线因发热损失的电功率为spLu p R I P ⋅==202)(即在输送的电功率相同，并且输电线的材料和长度都不变时，要使输电线上损失的电功率相同，则S 与μ成反比.答案：10000/g9.某发电厂原来用11kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器，将电压升高到220kW 输电，输送的电功率都J 是P ，若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是( )A.根据公式RUI =， 提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 B.根据公式RU P 2=，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍C.根据公式P =I 2R ，提高电压后输电线上的功率损耗减小为原来的4001 D.根据公式P =UI ，提高电压后输电线上的功率损耗增大库原来的20倍 解析：注意各电压、电流、电阻之间的对应性。
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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】D
2．关于电能输送的分析，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少
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 2
R 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
3．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 2
B ．I 2＝U 2R
C ．I 1U 1＝I 2
2R D ．I 1U 1＝I 2U 2
【答案】D
4．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 2
B ．U 21∶U 2
2 C ．U 2
2∶U 2
1 D ．U 2∶U 1
【答案】C
5．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】AC
6．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 2
r ，①
P ＝UI ，②
可得ηP ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫P U 2
r ，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＝100×103
250
A ＝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 2
2R 线＝5%P 所以I 2＝
5%P
R 线
＝
0.05×100×10
3
8
A ＝25 A
升压变压器T 1的匝数比为n 1n 2＝I 2I 1＝25 A 400 A ＝1
16
则U 3＝U 2－R 线·I 2＝n 2n 1
U 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 Hz
B ．电流表A 1的示数为0.2 A
C ．此电动机输出功率为33 W
D ．电压表示数为220 2 V 【答案】BC
【解析】交流电周期为T ＝
2π
100π
s ＝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 2
n 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 2
R ＝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 R
B ．输电线上的电流为P 0U
C ．输电线上损失的功率为U 2
R
D ．输电线上损失的功率为P 20R
U
2
【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 2
R ＝P 20R U
2，
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 1
n 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 ＝ΔU
2
R
，③
由①②③式得P ＝
⎝ ⎛⎭
⎪⎫n 2n 1U 1－U 32R
，
＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫1100×2.3×104－2202
2
W ＝50 W.。