第三章　4一、選擇題(本題共5小題，每題7分，共35分)1．(2020·北京市通州區(qū)高二下學(xué)期段考)在遠(yuǎn)距離輸電中，為了減少輸電過程中電能的損失，下列說法正確的是(　C　)A．提高輸電功率B．增大輸電線中電流C．提高輸電電壓D．增大輸電線的電阻解析：由公式I＝，ΔP＝I2R ，可得ΔP＝。故可知，減小輸電功率，減小輸電線中的電流，減小輸電線的電阻，提高輸電電壓能減小輸電過程中電能的損失，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。2．(2021·甘肅省蘭州市高三模擬)遠(yuǎn)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，輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是(　D　)A．＝ B．I2＝C．I1U1＝IR D．I1U1＝I2U2解析：根據(jù)理想變壓器的工作原理得I1U1＝I2U2、＝。A錯(cuò)，D對；U2不是加在R兩端的電壓，故I2≠。B錯(cuò)；而I1U1等于R上消耗的功率IR與下一級變壓器的輸入功率之和。C錯(cuò)。3．(2021·山東省濰坊高二下學(xué)期檢測)如圖所示，甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像，則(　D　)A．用戶用電器上交流電的頻率是100 HzB．發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500 VC．輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D．當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，輸電線上損失的功率減小解析：由u－t圖像知，發(fā)電機(jī)的頻率f＝50 Hz，選項(xiàng) A錯(cuò)誤；其有效值為U＝ V＝250 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線的電流由輸送功率和輸送電壓共同決定，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí)，其電流將減小，輸電線損失功率也減小，選項(xiàng)D正確。4．(2021·陜西師大附中高三月考)通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時(shí)，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和分別為(　D　)A．， B．()2R，C．， D．()2R，解析：當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時(shí)，U2＝kU，此時(shí)輸電線上的電流I＝，線路損耗的功率P1＝I2R＝，當(dāng)匝數(shù)比為nk時(shí)，線路損耗的功率P2＝，則＝，D選項(xiàng)正確。5．(多選)如圖，利用理想變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，發(fā)電廠的輸出電壓恒定，輸電線路的電阻不變，當(dāng)用電高峰到來時(shí)(　AD　)A．輸電線上損失的功率增大B．電壓表V1的示數(shù)減小，電流表A1的示數(shù)增大C．電壓表V2的示數(shù)增大，電流表A2的示數(shù)減小D．用戶功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小解析：當(dāng)用電高峰到來時(shí)，用戶消耗的功率變大，則電流表A2的示數(shù)變大，輸電線上的電流變大，輸電線上損失的功率變大，選項(xiàng) A正確；因?yàn)榘l(fā)電廠的輸出電壓恒定，則升壓變壓器的副線圈兩端的電壓不變，即電壓表V1的示數(shù)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線上的電壓損失變大，故降壓器原線圈兩端的電壓減小，副線圈兩端的電壓也減小，即電壓表V2的示數(shù)減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；用戶消耗的功率與發(fā)電廠輸出功率的比值＝1－＝1－，因?yàn)檩旊娋€上的電流增大，則電壓損失ΔU增大，U1不變，所以用戶消耗的功率與發(fā)電廠輸出功率的比值減小，故D正確。二、非選擇題6．(12分)(2020·北京師大附中高二下學(xué)期期中)發(fā)電廠的交流發(fā)電機(jī)輸出電壓恒為200 V，輸出功率為100 kW。要將電能輸送到遠(yuǎn)處的工廠。設(shè)計(jì)輸電線上的功率損失為10%，輸電線總電阻為100 Ω。求：(1)輸電線上的輸電電流；(2)輸電所需升壓變壓器的匝數(shù)比(所用變壓器看作理想變壓器)。答案：(1)10 A　(2)150解析：(1)由題意知，輸電線上損失的功率為：ΔP＝P出×10%＝10 kW，又則I2＝＝10 A。(2)發(fā)電機(jī)輸出電流為I1＝＝500 A，根據(jù)變壓器原理得：輸電所需升壓變壓器的匝數(shù)比n1n2＝I2I1＝10500＝150。7．(13分)某村在距村莊較遠(yuǎn)的地方修建了一座小型水電站，發(fā)電機(jī)輸出功率為9 kW，輸出電壓為500 V，輸電線的總電阻為10 Ω，允許線路損耗的功率為輸出功率的4%，求：(1)村民和村辦小企業(yè)需要220 V電壓時(shí)，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比各為多少？(不計(jì)變壓器的損耗)(2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送，村民和村辦小企業(yè)得到的電壓和功率是多少？答案：(1)13　7211　(2)320 V　5 760 W解析：建立如圖甲所示的遠(yuǎn)距離輸電模型，要求變壓器原、副線圈的匝數(shù)比，先要知道原、副線圈兩端的電壓之比。本題可以線路上損耗的功率為突破口，先求出輸電線上的電流I線，再根據(jù)輸出功率求出U2，然后再求U3。甲(1)由線路損耗的功率P線＝IR線可得I線＝＝ A＝6 A，又因?yàn)?/span>P輸出＝U2I線，所以U2＝＝ V＝1 500 V，U3＝U2－I線R線＝(1 500－6×10) V＝1 440 V。根據(jù)理想變壓器規(guī)律＝＝＝，＝＝＝，所以升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比分別是13和7211。(2)若不用變壓器而由發(fā)電機(jī)直接輸送(模型如圖乙所示)，由P輸出＝UI線′可得I線′＝＝ A＝18 A，所以線路損耗的功率P線＝I線′2R線＝182×10 W＝3 240 W，用戶得到的電壓U用戶＝U－I線′R線＝320 V，用戶得到的功率P用戶＝P輸出－P線＝(9 000－3 240)W＝5 760 W。一、選擇題(本題共4小題，每題6分，共24分)1．某發(fā)電機(jī)說明書的部分內(nèi)容如下表所示，現(xiàn)在用一臺該型號的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時(shí)安置區(qū)供電，如圖所示。發(fā)電機(jī)到安置區(qū)的距離是400 m，輸電線中的火線和零線均為某型號單股銅導(dǎo)線，該型號導(dǎo)線單位長度的電阻為2.5×10－4 Ω。安置區(qū)家用電器的總功率為44 kW，當(dāng)這些額定電壓為220 V的家用電器都正常工作時(shí)(　C　)型號×××最大輸出功率60 kW輸出電壓范圍220～300 VA．輸電線路中的電流為20 AB．發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出電壓是300 VC．在輸電線路上損失的電功率為8 kWD．如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交變電流，則輸出電壓最大值是300 V解析：額定電壓為220 V的家用電器正常工作時(shí)，輸電線路中的電流I＝＝ A＝200 A，故選項(xiàng) A錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓U0＝U＋Ir＝220 V＋200×2×400×2.5×10－4 V＝260 V，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；輸電線上損失的功率P損＝I2r＝2002×2×400×2.5×10－4W＝8 kW，故選項(xiàng)C正確；該柴油機(jī)輸出電壓的最大值Um＝260 V≈368 V，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(多選)(2021·河南省創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟高二下學(xué)期聯(lián)考)如圖所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時(shí)再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖(圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表)。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻。當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí)(　ACD　)A．電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A1、A2的讀數(shù)均增大B．電壓表V3、V4的讀數(shù)均不變，電流表 A3的讀數(shù)減小C．電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表 A2的讀數(shù)的比值不變D．發(fā)電廠的輸出功率增大解析：電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)比都不變，用電高峰期，電阻減小，電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知電流都增大，故 A正確；輸電線上的電壓損失增大，故電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表 A2的讀數(shù)的比值不變，等于輸電線的電阻值，變壓器的輸入功率等于輸出功率都增大，故C、D正確。故選A、C、D。3．(多選)如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，若電廠輸出電壓u1＝220sin 100πt(V)，則下列表述正確的是(　AC　)A．U1<U2，U3>U4B．U1＝220 VC．若U2提高為原來的10倍，輸電線上損失的功率為原來的D．用戶得到的交變電流頻率為25 Hz解析：遠(yuǎn)距離輸電采用高壓輸電，先升壓，再降壓，故 A正確；U1應(yīng)為有效值，故U1＝220 V，B錯(cuò)誤；輸電線上損失的功率P損＝IR線＝()2R線，所以當(dāng)U2提高為原來的10倍時(shí)，功率損失為原來的，故C正確；交變電流的頻率f＝＝50 Hz，且變壓器不改變交變電流的頻率，故D錯(cuò)誤。4．(多選)下圖為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4<n2＝n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL>2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時(shí)(　CD　)A．A1、A2兩表的示數(shù)相同B．L1、L2兩燈泡的亮度相同C．R1消耗的功率小于R3消耗的功率D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓解析：高壓遠(yuǎn)距離輸電的目的是使輸送線路上損失的能量更少，因此必須使A1中的電流比A2中的電流小，即I1<I2；R1和R3消耗的功率分別為P1＝IR1，P3＝IR3，R1＝R3＝R，所以P1<P3；R2、R4兩端電壓分別是：U2＝I1R2＝I1R，U4＝I2R4＝I2R，所以U2<U4，因此選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C、D正確。二、非選擇題5．(16分)如圖所示，作為北京奧運(yùn)會主場館之一的國家體育館“鳥巢”擁有9.1萬個(gè)座位，其扇形屋面和大面積的玻璃幕墻不僅給人以賞心悅目之感，還隱藏著一座年發(fā)電量約為98 550 kW·h的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，供給體育館內(nèi)的照明燈等使用。假如該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率為1×105 W。求：(1)按平均每天太陽照射6小時(shí)計(jì)，該發(fā)電系統(tǒng)一年(365天計(jì))能輸出多少電能？(2)假若輸出電壓250 V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電。所用輸電線的總電阻為8 Ω，要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%。用戶獲得220 V電壓，求應(yīng)選用匝數(shù)比多大的升壓變壓器和降壓變壓器？答案：(1)2.19×105 kW·h或7.884×1011 J　(2)　解析：(1)P＝1.0×105 W，t＝365×6 h，E＝Pt＝2.19×105 kW·h或E＝7.884×1011 J。(2)依題意作出如圖輸電示意圖升壓變壓器原線圈的電流為I1＝＝ A＝400 A，當(dāng)輸電線上損失的電功率為輸送電功率的5%時(shí)，輸電線中的電流為I2，則IR線＝5%×P，所以I2＝＝ A＝25 A，升壓變壓器T1的匝數(shù)比為：＝＝＝。降壓變壓器T2副線圈中電流I4，即為提供給所有用戶的總電流I總，用戶獲得的總功率為：P用＝P－5%×P＝95%×P，又P用＝U4I總＝U4I4，所以I4＝＝ A＝431.8 A，其原線圈中電流I3＝I2＝25 A，降壓變壓器的匝數(shù)比為：＝＝≈。

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