物理人教版 (2019)4 電能的輸送同步訓(xùn)練題

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第三章　交變電流4  電能的輸送【基礎(chǔ)鞏固】1.用高壓輸電技術(shù)遠(yuǎn)距離輸電時(shí),如果發(fā)電廠輸出功率為P,輸電電壓為U,輸電線的總電阻為R,則輸電線上損失的功率為????????????? (　　)A.                   B.C.                   D.解析:因?yàn)檩斔凸β蕿?/span>P,輸電電壓為U,所以輸電電流為I=,根據(jù)公式P=I2R得輸電線上損失的功率為P=I2R=,故選項(xiàng)C正確.答案:C2.(多選)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U,采用如圖所示的理想變壓器輸電,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為m,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n,輸電導(dǎo)線電阻為r,用戶的工作電壓為U.下列說(shuō)法正確的是????????????? (　　)A.mn<1B.mn>1C.輸電線上損失的功率為D.輸電線上損失的功率為解析:設(shè)升壓變壓器的輸出功率為P,用戶得到的功率為P'.升壓變壓器輸入電壓為U,降壓變壓器輸出電壓為U,升壓變壓器輸出電壓U2=U,降壓變壓器輸入電壓U3=nU,由于在輸電線上有功率損失,所以P>P',又=,整理可得mn<1,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線路損失的電壓U損=U2-U3,損失的功率P損=,整理得P損=,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AC 3.(多選)下圖為遠(yuǎn)距離高壓輸電的示意圖.關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電,下列表述正確的是 (　　)A.增加輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減小輸電過(guò)程中的電能損失B.高壓輸電通過(guò)減小輸電電流來(lái)減小電路的發(fā)熱損耗C.在輸送電壓一定時(shí),輸送的電功率越大,輸電過(guò)程中的電能損耗越小D.高壓輸電必須綜合考慮各種因素,不一定是電壓越高越好解析:依據(jù)輸電原理,電路中的功率損失ΔP=I2R線,而R線=,增大輸電導(dǎo)線的橫截面積,可減小輸電線的電阻,能夠減小輸電過(guò)程中的電能損耗,選項(xiàng)A正確.由P=UI知,在輸送功率P輸一定的情況下,輸送電壓U越大,輸電電流I越小,電路中的發(fā)熱損耗越小,選項(xiàng)B正確.若輸電電壓一定,輸送功率P輸越大,則電流I越大,電路中損失的電功率越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.輸電電壓越高,對(duì)于安全和技術(shù)的要求也越高,因此并不是輸電電壓越高越好,高壓輸電必須綜合考慮各種因素,選項(xiàng)D正確.答案:ABD4.(多選)冬天高壓輸電線上可能結(jié)冰,可以利用電流的熱效應(yīng)除冰.若在正常供電時(shí),高壓線上的輸電電壓為U,電流為I,熱消耗功率為P損,除冰時(shí),輸電線上的熱功率需要變?yōu)?/span>9P損,則除冰時(shí)(認(rèn)為輸電功率和輸電線電阻不變) (　　)A.輸電電流為3I       B.輸電電流為9IC.輸電電壓為3U       D.輸電電壓為U解析:輸電線上損失的功率為P損=I2R線=2R線,由該式可知要使P損增大為原來(lái)的9倍,輸電電流應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的3倍,而輸電功率不變,所以輸電電壓變?yōu)樵?/span>來(lái)的,故選項(xiàng)A、D正確.答案:AD5.在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),在輸送的電功率和輸電線電阻都保持不變的條件下,輸電的電壓為U1時(shí),輸電線上損失的功率為P1;輸電的電壓為U2時(shí),輸電線上損失的功率為P2.U1∶U2為????????????? (　　)A.          B.            C.        D.解析:輸送的功率一定,由P=UI知,I=,所以P損=I2R=R,即輸電線上損失的電功率與輸電電壓的二次方成反比,=,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤.答案:A6.(多選)某水電站用總電阻為2.5 Ω的輸電線給500 km外的用戶輸電,其輸出電功率是3×106 kW.現(xiàn)用500 kV電壓輸電,則下列說(shuō)法正確的是　????????????? (　　)A.輸電線上輸送的電流大小為6×103 AB.輸電線上由電阻造成的電壓損失為15 kVC.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108 kWD.輸電線上損失的功率為ΔP=,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻解析:輸電線上輸送的電流為I== A=6 000 A,選項(xiàng)A正確.輸電線上由電阻造成的電壓損失為U損=Ir=6 000×2.5 V=1.5×104 V,選項(xiàng)B正確.輸電線上損失的功率不可能大于輸送的總功率3×106 kW,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.輸電線上損失的功率為ΔP=中,U應(yīng)當(dāng)為輸電線上損失的電壓,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AB7.下圖為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖.發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,用戶端中的電流是I2.下列說(shuō)法正確的是 (　　)A.用戶端的電壓為B.輸電線上的電壓為UC.理想變壓器的輸入功率為rD.輸電線路上損失的電功率為I1U解析:根據(jù)理想變壓器的工作原理,得I1U1=I2U2,所以用戶端的電壓U2=,選項(xiàng)A正確.輸電線上的電壓U'=I1r=U-U1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.理想變壓器的輸入功率P1=I1U-r=I1U1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.輸電線路上損失的電功率P'=r=I1(U-U1),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:A8.(多選)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí),輸送的電功率為P,輸送的電壓為U,所用導(dǎo)線的電阻率為ρ,橫截面積為S,總長(zhǎng)度為l,輸電線損失的電功率為P',用戶得到的電功率為P用,則P'、P用的關(guān)系式正確的是　????????????? (　　)A.P'=                B.P'=C.P用=P-                D.P用=P1-解析:輸電線電阻R=ρ,輸電電流I=,故輸電線上損失的電功率為P'=I2R=2ρ=,用戶得到的電功率為 P用=P-P'=P1-.故選項(xiàng)B、D正確.答案:BD9.(多選)某風(fēng)力發(fā)電廠的輸送功率為70 MW,發(fā)電機(jī)的輸出電壓u=700sin 100πt(V).通過(guò)如圖所示的電路向用戶輸電,輸送電壓為70 kV,輸電線總電阻為4 Ω,在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220 V.下列說(shuō)法正確的是 (　　)A.用戶端交變電流的頻率為50 HzB.在輸電線上的損失功率小于輸送功率的5%C.降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為300∶1D.若輸送電壓為7 kV,則輸電線上損失的功率為4×108 W解析:變壓器不改變交變電流的頻率,由ω=2πf=100π rad/s知,用戶端交變電流的頻率f=50 Hz,選項(xiàng)A正確.輸電線的輸送電壓,即升壓變壓器副線圈兩端的電壓U2=70 kV,則輸送電流I==103 A,故輸電線上損失的功率ΔP=I2r=4×  106 W,則==5.7%,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.輸電線上損失的電壓ΔU=Ir=4 kV,則降壓變壓器原線圈兩端的電壓U3=U2-ΔU=66 kV,由=得,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比=300∶1,選項(xiàng)C正確.若輸送電壓為7 kV,則輸送電流為104 A,輸電線上損失的電壓為4×104 V,大于輸送電壓,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AC10.某交流發(fā)電機(jī)的輸出功率為5×105 W,輸出電壓為U=1.0×103 V,假如輸電線的總電阻R=10 Ω,在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%,用戶使用電壓U用戶=380 V.(1)畫(huà)出輸電線路的示意圖并標(biāo)明各部分的符號(hào).(2)所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少?(使用的變壓器是理想變壓器)解析:(1)輸電線路示意圖如圖所示.(2)I1==500 A,P損=5%P=2.5×104 W,P損=R,I2==50 A,所以==,I3===1.25×103 A,==25∶1.答案:(1)見(jiàn)解析圖.　(2)1∶10　25∶1【拓展提高】11.遠(yuǎn)距離輸電,輸電的電功率為P,原來(lái)用電壓U輸電,在輸電線上損耗的電功率為P損,現(xiàn)在要使輸電線上損耗的電功率減小到原來(lái)的,則輸電電壓應(yīng)為????????????? (　　)A.100U               B.U  C.                      D.解析:設(shè)輸電線的電阻為R,損耗的電功率為P損=I2R,線路電流為I=,解得   P損=R,P損'=R,P損'=P損,則U'=U,選項(xiàng)B正確.答案:B12.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0=11 Ω的純電阻用電器供電.已知輸電線的總電阻R=10 Ω,T2的原、副線圈匝數(shù)比為4∶1,用電器兩端的電壓為u=220sin 100πt(V),T1、T2均為理想變壓器.下列說(shuō)法正確的是 (　　)A.降壓變壓器的輸入功率為4 400 WB.升壓變壓器中電流的頻率為100 HzC.輸電線消耗的功率為500 WD.當(dāng)用電器的電阻減小時(shí),輸電線消耗的功率減小解析:由題可知,用電器兩端的電壓有效值為220 V,交變電流頻率f== Hz=50 Hz,由電功率公式可知,降壓變壓器輸出功率P==4 400 W,理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等,選項(xiàng)A正確.理想變壓器不改變交變電流的頻率,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.由變壓規(guī)律=可知,降壓變壓器輸入電壓為880 V,由P=UI可知,降壓變壓器輸入電流為I=5 A,輸電線消耗的功率PR=I2R=250 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.當(dāng)用電器的電阻減小時(shí),輸出功率增大,故降壓變壓器輸入功率增大,其輸入電流增大,再由PR=I2R可知,輸電線消耗的功率增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:A13.(2021·山東卷)(多選)輸電能耗演示電路如圖所示.左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3,輸入電壓為7.5 V的正弦式交變電流.連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r,負(fù)載R的阻值為10 Ω.開(kāi)關(guān)S接1時(shí),右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,R上的功率為10 W;接2時(shí),匝數(shù)比為1∶2,R上的功率為P.下列判斷正確的是????????????? (　　)A.r=10 Ω                    B.r=5 ΩC.P=45 W                    D.P=22.5 W解析:當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí),左側(cè)變壓器副線圈電壓U2=3×7.5 V=22.5 V,電阻R上的電壓U4==10 V,電流I4==1 A,則右側(cè)變壓器原線圈電壓U3=×10 V=20 V,電流I3=×1 A=0.5 A,則r==5 Ω;當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí),設(shè)輸電電流為I,則右側(cè)變壓器副線圈電流為0.5I;由右側(cè)變壓器兩邊電壓與匝數(shù)的關(guān)系可知=,解得I=3 A,則R上的功率P=(0.5I)2R=22.5 W,故選項(xiàng)B、D正確.答案:BD【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】14.一條河的流量為Q=2 m3/s,落差h=5 m,現(xiàn)用其發(fā)電,已知發(fā)電機(jī)的總效率為50%,輸出電壓為240 V,輸電線總電阻R=30 Ω,允許損失的電功率為發(fā)電機(jī)輸出電功率的6%,g取10 m/s2,ρ水=1×103 kg/m3.(1)為滿足用電的需求,使用戶獲得220 V的電壓,分別求輸電線路使用的理想升壓變壓器、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比.(2)如果輸送的電能供“220 V　100 W”的電燈使用,正常發(fā)光的電燈的盞數(shù)為多少?解析:(1)遠(yuǎn)距離輸電的示意圖如圖所示.發(fā)電機(jī)的輸出功率P總=50%ρQgh=5×104 W,設(shè)輸電線上的電流為I,則電功率損失P損=I2R,所以輸電線中的電流為I===10 A,升壓變壓器原線圈兩端的電壓U1=240 V,副線圈的輸出電壓為U2== V=5×103 V,故升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=U1∶U2=240∶(5×103)=6∶125,輸電線上的電壓損失為ΔU=IR=10×30 V=300 V,降壓變壓器原線圈兩端的電壓為U3=U2-ΔU=5×103 V-300 V=4 700 V,降壓變壓器副線圈的輸出電壓為U4=220 V,故降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n3∶n4=U3∶U4=4 700∶220=235∶11.(2)設(shè)正常發(fā)光的電燈的盞數(shù)為N,則N===470.答案:(1)6∶125　235∶11　(2)470