高中物理-电能的输送专题练习

高中物理-电能的输送专题练习

一 学习目标

1.通过自主学习知道输电过程中降低输电损耗的两个途径和远距离输电线路的基本构成

2. 通过课上探究会对简单的远距离输电线路进行定量计算 二 自主学习

1．电流流过输电导线时,电流的 会引起电功率的损失。损失的电功率P=I2R,即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比,与电流的二次方成正

比。所以为减小电能输送中损失的电功率,可以通过减小 或 来实现。

2．由P=UI,在保证输送电功率不变的情况下,必须提高输送 ,才能减小 ,从而减小输电线路上的能量损失。即在远距离输电中,必须采用 输电。

３．输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端电压U3比起始端电压U2要低,这就是输电线路上的电压损失

U 。

４．输送一定功率的电能时,输电电压越高,输电线路中电流 ,导线因发热而损耗的电能就 ,输电线路上的电压损失也就 。 ５．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

６．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( )

2

A．U1∶U2 B．U1∶U22 2C．U22∶U1 D．U2∶U1

７．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1

A．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 三 课上探究

（一）、远距离输电示意图：

人们常把各种形式的能如水能、燃料化学能、核能等,先转化为电能再进行利用,因为电能可以通过电网很方便的传输到远方．电能从发电厂到远方用户的传输过程,可用图表示,其中r表示输电线的总电阻,I表示输电线上的电流 请同学们探究下列问题

1．用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？

2．输电线上的热功率的表达式是什么？如何更有效的减小输电线上的热功率？ （二）、远距离输电电路中的各种关系

某发电站向远处送电的示意图如图所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路．

发电站和n1构成回路,n1相当于外电路；n2、r和n3构成回路,n2相当于电源,r和n3构成外电路；n4和用户构成回路,n4相当于电源,用户相当于外电路。 1、结合闭合电路知识,分析三个回路中个物理量的关系。不考虑发电机内阻,n1、n2、n3、n4线圈的电阻

2、两个变压器是理想变压器,则三个回路中各物理量之间又有什么关系？

（三）典例分析

例1 (·浙江高考)如图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I1,其末端间的电压为U1。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I2。则( )

I1U1A．用户端的电压为I

2B．输电线上的电压降为U C．理想变压器的输入功率为I1 2r D．输电线路上损失的电功率为I1U

例2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,仍导致降压变压器输出功率不足,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r B.适当提高

C. 适当提高

四 针对训练

的同时,降低

D.适当降低 的同时,提高

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( )

U1－U22U21

A．R B．

RC．I2R D．I(U1－U2)

2．(双选)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0,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( )

UP0

A．输电线上的电流I＝R B．输电线上的电流I＝U P0

C．输电线上损失的功率P＝(U)2R D．输电线上损失的功率P＝U2R

3．一台发电机最大输出功率为4 000 kW,电压为4 000 V,经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1 kΩ.到目的地经变压器T2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T1和T2的耗损可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则下列说法错误的是( )

A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1 D．有6×104盏灯泡(220 V,60 W)正常发光

4．(双选)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n1、n2,降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(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( ) n2n3A.n>n 14n2n3B.n1

4

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

5(·福建高考)图10-2-12为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1＝n4＜n2＝n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻RL＞2R,忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时( ) A．A1、A2两表的示数相同 B．L1、L2两灯泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2两端的电压小于R4两端的电压

6．（江苏）在如图所示的远距离输电电路图中,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,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有（ ） A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大

D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

7． (·福建高考)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、乙两地原来用500 kV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将变为( ) PP

A.4 B.2 C．2P D．4P 8．(·江苏高考)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n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,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( ) I1n1

A.I＝n 22

2 C．I1U1＝I 2R

U2

B．I2＝R D．I1U1＝I2U2

9．(·四川高考)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

１0．水利发电具有防洪、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,现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000kW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“220V,100W”的电灯正常发光；

（2）设发电机输出电压为500V,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/m3,重力加速度g取10m/s2）

参考答案

自主学习 1 电流热效应 ,输电线电阻或输电电流 2 电压 ,输电电流 高压 ３ UU2 －U3 ４ 越小 越少 越小 ５ＡD 6 C 7C 例1 A 例2 AC 针对训练 1C 2BC 3C 4AD 5D 6CD 7A 8D 9D 10（1）9500 （2）1/20 （3）5m