高中物理：电能的输送练习题

高中物理：电能的输送练习题

1.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.∶

C.∶

D.U

2∶U

1

【解析】选C。由P=UI,P

损=I2R可得P

损

=,所以输电线上损失的功率与输送电压

的二次方成反比,C项正确。

【易错提醒】本题容易误将U

1、U

2

当成导线上的电压而误用公式P

损

=导致误选B

项。

2.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,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1000kV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. B. C.2P D.4P

【解析】选A。在高压输电中,设输送电功率为P′,输电电压为U,输电线电阻为R,

则输电线上损耗的电功率为P=()2R,当输电电压升为原来的2倍时,输电线损耗的电

功率变为原来的,故选A。

【补偿训练】(多选)在电能输送过程中,输送电功率一定,则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正比

D.与输电电流的平方成正比

【解析】选A、C、D。输电线上的功率损失ΔP=I2R,故A项正确；电压损失

ΔU=U-U′=IR,输电电流I=,所以ΔP=I2·R==()2R,可见在输送功率P一定时,ΔP与I2成正比,与ΔU2成正比。C、D项正确,B项错误。

3.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像,则( )

A.用户用电器上交流电的频率是100 Hz

B.发电机输出交流电的电压有效值是500 V

C.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

【解题指南】解答本题应从以下三点进行分析：

(1)变压器不改变交流电的频率。

(2)搞清楚交流电最大值与有效值之间的关系。

(3)知道输电线路上电流大小的决定因素。

【解析】选D。由图乙可知交流电的周期为0.02s,频率为50 Hz,则A错误；发电机

输出电压的有效值是V,则B错误；输电线上的电流由用户消耗的功率及降压变压器原副线圈的匝数比共同决定,则C错误；当用户用电器的总电阻增大时,设降压变压

器副线圈两端的电压为U

4,则U

4

没变,由P=知,用户消耗功率变小,降压变压器输入

功率变小,设降压变压器原线圈电压为U

3,又P

入

=I

线

U

3

,U

3

没变,I

线

变小,P

线

=R

线

,R

线

未变,则输电线上损失的功率减少,故D正确。

4.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),输电全过程的线路图如图所示,发电机的输出功率是100kW,求：

(1)若发电机的输出电压是250V,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。

(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。

【解析】(1)对升压变压器,根据公式=,有U

2=U

1

=×250V=6 250 V

I

2

===A=16 A

(2)P

损=R

线

,P

损

=0.04P

1

所以R

线

==Ω=15.6Ω

答案：(1)6250V 16 A (2)15.6Ω

【互动探究】上题中用户电压为220V,求降压变压器的输出电流。提示：P

4

=(1-4%)P

又P

4=I

4

U

4

则I

4

==A=436 A

答案：436 A

5.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40m3/s,现欲在此河段安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电。

(1)设发电机输出电压为500 V,在输送途中允许的电阻为5Ω,允许损耗总功率的5%,则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？

(2)若所用发电机总效率为50%,要使发电机能发挥它的最佳效能,则拦河坝至少要建多高？(g取10m/s2)

【解析】(1)设送电电流为I,损耗的功率为P

耗,导线电阻为R

线

,由P

耗

=I2R

线

得；

I== A

=100A

设送电电压为U

送

,由P=IU得：

U

送

==V=1×104V

则升压变压器原、副线圈匝数比：

==。

(2)发电时水的重力势能转化为电能,故：50%mgh=Pt

其中：=ρ=1×103×40 kg/s

=4×104kg/s

所以h=

=m=5 m。

答案：(1)1∶20 (2)5m