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2019-2020年高中物理课时跟踪检测十电能的输送教科版选修1.远距离输电中,发电厂输送的电功率相同,如果分别采用输电电压为U1=110kV输电和输电电压为U2=330kV输电则两种情况中,输电线上通过的电流之比为I1∶I2等于 A.1∶1 B.3∶1C.1∶3D.9∶1解析选B 输送功率相同,根据P=UI得,输电电流与输电电压成反比,所以==故B正确2.远距离输电,输电功率一定,当输电电压为U0时,输电线上的电流为I0,损失的电功率为P0则当输电电压提高为2U0时 A.由I=得,输电线上的电流变为2I0B.由I=得,输电线上的电流变为C.由P=得,输电线上损失的电功率为4P0D.由P=IU得,输电线上损失的电功率为2P0解析选B 设输电线的电阻为R,当输电线上的电流为I0时,损失的电功率为P0=I02R当输电电压提高为2U0时,由I=可知输电线上的电流变为,输电线上损失的电功率为P损=2R=故选项B正确3.多选如图1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 图1A.发电机输出交流电的电压有效值是500VB.用户用电器上交流电的频率是50HzC.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,可减少输电线上损失的功率解析选BD 由图像可知交流电的最大值为Um=500V,因此其有效值为U=V=250V,故A错误;根据发电机的输出电压随时间变化的关系,由图可知,T=
0.02s,故f==Hz=50Hz,故B正确;输电线的电流由输送的功率与电压决定的,与降压变压器原副线圈的匝数比无关,故C错误;保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,根据=可知,次级电压变大,次级电流减小,根据P=I2r可知,输电线上损失的功率减小,选项D正确4.图2为远距离输电的电路原理图,下列判断正确的是 图2A.U1U2B.U2=U3C.I4I2D.I1I2解析选D 在远距离输电中,首先是升压,故U2U1,根据输入功率等于输出功率可知I1U1=I2U2,可知I1I2,选项A错误,D正确;在远距离输送过程中,导线上是有电压损失的,故U2U3,根据输入功率等于输出功率可知I2U3=I4U4,可知I4I2,选项B、C错误;故选D5.远距离输电的原理图如图3所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n
1、n2,电压分别为U
1、U2,电流分别为I
1、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 图3A.=B.I2=C.I1U1=I22RD.I1U1=I2U2解析选D 根据变压器的工作原理可知=,所以选项A错误;因U
2、I
2、R不满足欧姆定律公式中物理量之间的对应关系,所以选项B错误;U1I1=U2I2,但U2I2≠I22R,选项C错误,D正确6.多选如图4所示,一小水电站,输出的电功率为P=20kW,输出电压U0=400V,经理想升压变压器T1变为2000V电压远距离输送,输电线总电阻为r=10Ω,最后经理想降压变压器T2降为220V向用户供电下列说法正确的是 图4A.变压器T1的匝数比n1∶n2=1∶5B.输电线上的电流为50AC.输电线上损失的电功率为25kWD.变压器T2的匝数比n3∶n4=95∶11解析选AD 升压变压器T1的输出电压等于2000V,而输入电压为400V,由电压之比等于匝数之比,则有变压器T1的匝数比n1∶n2=1∶5,选项A正确;输出的电功率为P0=20kW,而升压变压器T1变为2000V电压远距离输送,根据I=,可知输电线上的电流为I=A=10A,所以选项B错误;根据P损=I2R=102×10W=1000W,所以选项C错误;降压变压器T2的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压,即为U′=2000V-10×10V=1900V;根据=,则有变压器T2的匝数比n3∶n4=1900∶220=95∶11,所以选项D正确7.多选为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路利用电流的热效应除冰若在正常供电时,高压线上输电电压为U,电流为I,热耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9ΔP,则除冰时认为输电功率和输电线电阻不变 A.输电电流为3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为U解析选AD 由ΔP=I2R线知ΔP′=9ΔP时,I′=3I,故A对B错;又由P=IU得,U′=U,故C错D对8.如图5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 图5A.用户端的电压为B.输电线上的电压降为UC.理想变压器的输入功率为I12rD.输电线路上损失的电功率为I1U解析选A 理想变压器输入和输出功率相同,设用户端得到的电压为U2,则有I1U1=U2I2,U2=,选项A正确;输电线上的电压降为ΔU=I1r,或者ΔU=U-U1,选项B错误;理想变压器的输入功率为P=I1U1,选项C错误;输电线路上损失的电功率为ΔP=I12r,选项D错误9.多选如图6为发电厂向远处用户的输电电路示意图,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若输送功率增大,下列说法中正确的有 图6A.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解析选CD 升压变压器的输出电压只由输入电压决定,与输送功率无关,选项A错误;若输送功率增大,则输送的电流增大,输电线上的电压损失变大,输电线上的功率损失变大,则降压变压器初级电压减小,次级输出电压减小,选项B错误,C正确;输电线上消耗的功率与总功率之比==,因输送功率变大时,输送电流变大,故输电线上损耗的功率占总功率的比例增大,选项D正确10.多选如图7为某小型水电站的电能输送示意图已知输电线的总电阻R=10Ω,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,电阻R0=11Ω若T
1、T2均为理想变压器,T2的副线圈两端电压表达式为u=220sin100πtV,下列说法正确的是 图7A.发电机中的电流变化频率为100HzB.通过R0的电流有效值为20AC.升压变压器T1的输入功率为4650WD.若R0的电阻减小,发电机的输出功率也减小解析选BC 由于T2的副线圈的交流电的频率为f===50Hz,而变压器是不能改变交流电频率的,故发电机中的电流变化频率为50Hz,选项A错误;由于T2的副线圈的交流电电压的有效值为U=220V,故通过R0的电流有效值为I===20A,故选项B正确;根据匝数与电流的关系可得T2的原线圈中的电流为I′==5A,故输电线上损失的功率为P损=I′2R=5A2×10Ω=250W,而电阻R0上消耗的电功率为P0=I2R0=20A2×11Ω=4400W,故升压变压器T1的输入功率为P=P损+P0=4400W+250W=4650W,故选项C正确;若R0的电阻减小,则电阻R0消耗的电功率将增大,输电线上的电流增大,输电线上消耗的电功率也增大,故发电机的输出功率也要增大,故选项D错误11.如图8所示,发电机输出功率为P=100kW,输出电压是U1=250V,用户需要的电压是U4=220V,输电线电阻为R=10Ω若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比图8解析输电线损耗功率P线=100×4%kW=4kW,又P线=I22R线输电线电流I2=I3=20A原线圈中输入电流I1==A=400A,所以===U2=U1=250×20V=5000V,U3=U2-U线=5000V-20×10V=4800V所以===答案 12.在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失有一个电站,输送的电功率为P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度求1这时的输电效率η和输电线的总电阻r2若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电?解析1由于输送功率为P=500kW,一昼夜输送电能E=Pt=12000度,终点得到的电能E′=7200度,因此效率η=60%输电线上的电流可由I=计算,得I=100A,而输电线损耗功率可由Pr=I2r计算,其中Pr=kW=200kW,因此可求得r=20Ω2输电线上损耗功率Pr=2r∝,原来Pr=200kW,现在要求Pr′=10kW,计算可得输电电压应调节为U′=
22.4kV答案160% 20Ω
222.4kV。