統(tǒng)考版高考物理復(fù)習(xí)熱點專項練十一交變電流第90練遠距離輸電含答案

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思維方法
遠距離輸電示意圖中涉及三個電路，在中間的遠距離輸電線路中升壓變壓器的副線圈、導(dǎo)線、降壓變壓器的原線圈相當于閉合回路的電源、電阻、用電器．
選擇題
1．(多選)[2022·吉林長春監(jiān)測]遠距離輸電的原理圖如圖所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的總電阻為R.變壓器為理想變壓器，下列關(guān)系式中正確的是( )
A． eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) B． eq \f(I1,I2) ＝ eq \f(n1,n2)
C．I2＝ eq \f(U2,R) D．U1I1>I eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(2)) R
2．如圖所示為某高壓變電所通過變壓器向一工廠送電，輸送電壓為U，輸送功率為P，導(dǎo)線電阻為R，下列說法正確的是 ( )
A．如果輸送功率與導(dǎo)線電阻不變，輸送電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，則損失功率變?yōu)樵瓉淼?倍
B．如果輸送功率與輸送電壓不變，導(dǎo)線電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，則損失功率變?yōu)樵瓉淼?eq \f(1,2)
C．輸送功率P的具體數(shù)值由工廠的用電情況決定
D．輸送功率P的具體數(shù)值由變電所決定，與工廠的用電情況無關(guān)
3．(多選)如圖所示，一個小型水電站，其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2，T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.下列說法正確的是( )
A．當用戶的用電器增加時，U2、U3、U4均變小
B．輸電線的總電阻R兩端的電壓等于(U2＋U3)，且隨用戶的用電器增加而增加
C．輸電線上損失的功率為 eq \f(P eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) R,U eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) ) ，且隨用戶的用電器增加而增加
D．要減小線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比 eq \f(n2,n1) ，同時應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比 eq \f(n3,n4)
4．(多選)如圖甲為遠距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器．升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠距離輸電線的總電阻為100 Ω.降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當溫度升高時其阻值變小．電壓表顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出).未出現(xiàn)火情時，升壓變壓器的輸入功率為750 kW.下列說法中正確的有( )
A．降壓變壓器副線圈輸出的交流電頻率為50 Hz
B．遠距離輸電線路損耗功率為180 kW
C．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，電壓表的示數(shù)變大
D．當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，輸電線上的電流變大
5．如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P＝100 kW，發(fā)電機的電壓U1＝250 V，經(jīng)變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線＝8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220 V．已知輸電線上損失的功率P線＝5 kW，假設(shè)兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是( )
A．發(fā)電機輸出的電流I1＝40 A
B．輸電線上的電流I線＝625 A
C．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11
D．用戶得到的電流I4＝455 A
6．(多選)如圖1、2所示，理想變壓器對電器供電，其輸入電壓u＝27 000 eq \r(2) sin 100πt(V)，電器RL與R′L的參數(shù)分別為“220 V 1 100 W”“220 V 440 W”，輸電線的總電阻r＝2 Ω.若兩圖中電器都能正常工作，則( )
A．圖1中電阻r的功率為50 W
B．圖2中變壓器的輸入功率比圖1中變壓器的輸入功率增加了440 W
C．圖1中原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2 700∶23
D．圖2中原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝1 500∶13
第90練 遠距離輸電
1．答案：AD
解析：理想變壓器原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比，電流之比等于匝數(shù)的反比，故A選項正確，B選項錯誤；輸電線上的電壓ΔU＝I2R，所以C選項錯誤；理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，大于輸電線上的損耗功率，故D選項正確．
2．答案：C
解析：如果輸送功率與導(dǎo)線電阻不變，輸送電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)損失功率的公式得：P損＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U))) eq \s\up12(2) R，可知損失功率變?yōu)樵瓉淼?eq \f(1,4) ，故A錯誤；如果輸送功率與輸送電壓不變，則輸送電流不變，導(dǎo)線電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)損失功率的公式得損失功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故B錯誤；根據(jù)理想變壓器的輸入功率由輸出功率來決定，如果工廠的機器不工作，即用戶不消耗電能，輸入功率為零，所以輸送功率為P的具體數(shù)值由工廠的用電情況決定，故C正確，D錯誤，故選C.
3．答案：CD
解析：T1的輸入電壓U1一定，匝數(shù)比沒變，根據(jù) eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) ，知U2不變，故A錯誤；輸電線的總電阻R兩端的電壓等于（U2－U3），故B錯誤；輸送功率一定時，根據(jù)P＝UI和P損＝I2R知，輸電線上損失的功率ΔP＝I2R＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P3,U3))) eq \s\up12(2) R，當用戶的用電器增加時，輸電線路的電流增大，則輸電線上損失的功率增大，故C正確；要減小線路的損耗，應(yīng)增大輸送電壓，又U1一定，根據(jù) eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) ，可知應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比 eq \f(n2,n1) ，U3＝U2－I2R，U2增大，I2減小，所以U3增大，用戶電壓不變，根據(jù) eq \f(U3,U4) ＝ eq \f(n3,n4) 知，應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比 eq \f(n3,n4) ，故D正確．
4．答案：AD
解析：由題圖乙知交流電的周期為0.02 s，所以頻率為50 Hz，A正確；由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，升壓變壓器副線圈兩端電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I＝ eq \f(P,U) ＝30 A，輸電線路損失的電壓為ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，遠距離輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI＝90 kW，B錯誤；當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時其阻值減小，副線圈中電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知輸電線上的電流變大，D正確；輸電線上的電流增大，電壓損失增大，降壓變壓器輸入電壓減小，輸出電壓減小，定值電阻的分壓增大，所以電壓表的示數(shù)變小，C錯誤．
5．答案：C
解析：本題考查遠距離輸電的相關(guān)知識，體現(xiàn)的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維．發(fā)電機輸出的電流I1＝ eq \f(P,U1) ＝ eq \f(100×103,250) A＝400 A，選項A錯誤．輸電線上的電流I線＝ eq \r(\f(P線,R線)) ＝ eq \r(\f(5×103,8)) A＝25 A，選項B錯誤．升壓變壓器的副線圈輸出電壓U2＝ eq \f(P,I線) ＝ eq \f(100×103,25) V＝4×103V，輸電線損耗電壓ΔU＝I線R＝25×8 V＝200 V，降壓變壓器的原線圈電壓U3＝U2－ΔU＝3 800 V，故降壓變壓器的匝數(shù)比 eq \f(n3,n4) ＝ eq \f(U3,U4) ＝ eq \f(3 800,220) ＝ eq \f(190,11) ，選項C正確．降壓變壓器的副線圈的輸出功率P4＝P3＝P－P線＝95 kw，故用戶得到的電流I4＝ eq \f(P4,U4) ＝ eq \f(95×103,220 ) A≈431.8 A，選項D錯誤．
6．答案：ACD
解析：圖1中，根據(jù)P＝UI可得通過電器RL的電流為IL＝ eq \f(PL,UL) ＝ eq \f(1 100,220) A＝5 A，電阻r的功率為Pr＝I eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(L)) r＝52×2 W＝50 W，故A正確；圖1變壓器輸出電壓為U出＝UL＋ILr＝220 V＋5×2 V＝230 V，圖1變壓器的輸入功率等于輸出功率，為P1＝U出IL＝230×5 W＝1 150 W，電器RL′正常工作的電流為IL′＝ eq \f(PL′,UL′) ＝ eq \f(440,220) A＝2 A，圖2中干路電流為I總＝IL＋IL′＝7 A，圖2中輸出電壓為U′出＝UL′＋I總r＝220 V＋2×7 V＝234 V，圖2中變壓器的輸入功率等于輸出功率，為P2＝U′出I總＝234×7 W＝1 638 W，圖2中變壓器的輸入功率比圖1中變壓器的輸入功率增加了ΔP＝P2－P1＝1 638 W－1 150 W＝488 W，故B錯誤；由于兩理想變壓器輸入電壓為U入＝ eq \f(Um,\r(2)) ＝ eq \f(27 000\r(2),\r(2)) V＝27 000 V，則圖1中原、副線圈匝數(shù)比 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(U入,U出) ＝ eq \f(2 700,23) ，圖2中原、副線圈匝數(shù)比 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(U入,U′出) ＝ eq \f(1 500,13) ，故C、D正確．