3.4电能的输送提升检测-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

3.4电能的输送提升检测
一、单选题
1.近年来农村电网改造，为减小远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施是（??
）
A.?提高输电功率???????????????B.?增大输送电流???????????????C.?提高输电电压???????????????D.?减小输电导线的直径
2.下列说法正确的是（??
）
A.?电视机铭牌上所标的“额定电压220V”指的是交流电压的峰值
B.?交流发电机发出的电流方向不变
C.?远距离输电要用高电压，是为了减少输电线上的电能损失
D.?升压变压器的原、副线圈匝数相同
3.以下关于电能输送的说法不正确的是（?
）
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唯一方法是要采用高压输电
C.?增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失??????????
D.?实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等
4.如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为PR
，
变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（??
）
A.?U2变大????????????????????????????????B.?PR增大????????????????????????????????C.?U4变大????????????????????????????????D.?I1变小
5.水电站向小山村输电，输送电功率为50kW，若以1100V送电则线路损失为9kW，若以3300V送电，则线路损失可降低为（??
）
A.?1kW???????????????????????????????????B.?3kW???????????????????????????????????C.?9kW???????????????????????????????????D.?27kW
6.在电能输送过程中，若输送功率一定，输电线的电阻不变，则输电线上的功率损失（??
）
A.?与输电电压成正比??????????????????????????????????????????????B.?与输电电流成正比
C.?与输电电流的二次方成反比????????????????????????????????D.?与输电电压的二次方成反比
7.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。降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4
，
电压分别为U3、U4
，
电流分别为I3、I4。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（??
）
A.?
＝
B.?输入用户的电功率为
C.?夜间用户用电量增大时，I3会变小
D.?I1U1＝I3U3
8.高压输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线上电阻为R，则下列说法中错误的是（??
）
A.?损失功率为
??????????????????????????????????????????????????B.?输电导线上的电流为
C.?电压损失为
?????????????????????????????????????????????????D.?用户得到的功率为
9.“中国速度”在新冠肺炎疫情面前再一次被激发，10天建成火神山医院，通过验收并按时移交。火神山医院安装有24台箱式变压器，铺设电力电缆达10千米.发电站利用输电线路远距离向医院输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则（??
）
A.?输电线上损失的电压减少到原来的
????????????B.?输电线上损失的电压减少到原来的
C.?输电线上损失的电能减少到原来的
???????????D.?输电线上损失的电能不变
10.图为远距离输电的示意图，已知发电机的输出电压保持恒定不变，而且输电线路及其设备均正常，变压器为理想变压器，只考虑远距离输电线上的电阻，其他导线电阻不计。??
由于用电高峰时，用户的总功率变大，则对应着（??
）
A.?升压变压器的输入电流减小????????????????????????????????B.?升压变压器的输出电压减小
C.?降压变压器的输出电压变大????????????????????????????????D.?远距离输电线上的损耗变大
11.特高压交流输电是指1000kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的3倍，则（??
）
A.?输电线上的电流增大为原来的3倍
B.?输电线上损失的电压增大为原来的3倍
C.?输电线上的电能损失减少为原来的
D.?用户得到的电功率增大为原来的3倍
12.图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1
:
n2
=
1
:
k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3
:
n4
=
k
:
1，模拟输电导线的电阻r
=
3
Ω，T2的负载是规格为“15
V，45
W”的灯泡L．当T1的输入电压为16
V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为（??
）
A.????????????????????????????????????????????B.?3???????????????????????????????????????????C.?4???????????????????????????????????????????D.?9
13.中国已投产运行的1000kV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500kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，不考虑其他因素的影响。则（??
）
A.?输电电流变为原来的2倍?????????????????????????????????????B.?输电线上损失的电压将变为原来的2倍
C.?输电线上损耗的电功率将变为原来的
??????????????D.?输电线上损失的电压将变为原来的
14.寒冷的冬季，容易让高压输电线因结冰而损毁.为清除高压输电线上的冰，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，热损耗功率为△P；除冰时，输电线上的热损耗功率需变为9△P，则除冰时（认为输电功率和输电线的电阻不变）（??
）
A.?输电电流为9I????????????????B.?输电电流为
????????????????C.?输电电压为
????????????????D.?输电电压为3U
15.图甲为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比1:100，降压变压器原副线圈匝数比为100:1，远距离输电线的总电阻为100Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750kW，下列说法中正确的有（??
）
A.?客户端交流电的频率为100Hz?????????????????????????????B.?客户端电压为250V
C.?输电线中的电流为30A????????????????????????????????????????D.?输电线路损耗功率为180kW
16.通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1
，
若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2
，
则P1和
分别为(??
)
A.?
，
???????????????????B.?
，
???????????????????C.?
，
???????????????????D.?
，
二、综合题
17.某小型水电站发电机的输出功率为P，发电机输出的电压为U，经变压器升压后向远处输电，用户端用降压变压器降压。已知输电线的电阻为R，输电线上损失的功率为发电机输出功率的
倍，用户得到的电压为发电机输出电压的
倍。已知两个变压器均为理想变压器，求：
（1）输电线上的电流
；
（2）升压变压器原、副线圈匝数比与降压变压器原、副线圈匝数比的乘积。
18.某小型水电站发电机的输出功率为100
kW，输出交流电压为250
V，通过理想变压器升压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，要求在输电线上损失的电功率是输送功率的5%，在用户端通过理想变压器把电压降为220
V.求：
（1）降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
19.如图所示，用一小型交流发电机向用户供电，已知发电机线圈匝数N=100，面积S=0.05m2。该线圈在磁感应强度B=
T的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来供用户使用，变压器都是理想变压器。已知输电线的总电阻R=2Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶
n2=1∶8，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶
n4=10∶1。若用户区标有“220V
20W”的2200只灯泡恰能同时正常发光（假设此时没有其他用电器工作）。发电机线圈电阻不计，求：
（1）发电机的输出功率P；
（2）发电机线圈转动的角速度ω；
（3）如果用电高峰时发电机的输出功率不变，接入的灯泡大于2200只，则简单分析输电线上消耗的功率、灯泡亮度变化情况。
答案解析
1.【答案】
C
【解析】根据P=UI知，输电电流I=P/U，则输电线上损失的功率P损=I2R.
A.
提高输送功率，会增大电能的损耗。A不符合题意；
B.
增大输电电流，会增大电能的损耗。B不符合题意；
C.
提高输电电压，电流减小，可知输电线上功率损失减小。C符合题意；
D.
减小输电导线的直径，电阻增大，输电线上的功率损失增大。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】增加发电机输出的电压，可以减小中间输电线上的电流，从而减小功率的损耗，减少能源的浪费。
2.【答案】
C
【解析】解：
A、用电器上表明的电压值与电流值都是有效值；“额定电压220V”指的是交流电压的有效值．故A错误；
B、交流发电机发出的电流方向随时间做周期性变化，故B错误；
C、在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了减小输电线路中的电流，以减小电路中的损耗．故C正确；
D、根据电压之比等于线圈匝数之比可知，升压变压器的原、副线圈匝数不同，副线圈匝数一定大于原线圈的匝数，故D错误．
故选：C．
【分析】用电器上表明的电压值与电流值都是有效值；交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的；在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了减小输电线路中的电流，以减小电路中的损耗；明确变压器原理，知道升压变压器和降压变压器的匝数关系．
3.【答案】
B
【解析】输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。实际输电时，应综合考虑各种因素。
故答案为：B。
【分析】电能在传输的过程中损失表现为热损失，根据焦耳定律，可以减小电流的大小或者减小电阻的大小来降低电能的损失。
4.【答案】
B
【解析】A．因为输入电压不变，升压变压器原副线圈匝数不变，所以U2不变，A不符合题意；
B．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，B符合题意；
C．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压U4减小，C不符合题意；
D．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，根据n1I1=n2I2
，
可知I1变大，D不符合题意．。
故答案为：B。
【分析】增加发电机输出的电压，可以减小中间输电线上的电流，从而减小功率的损耗，减少能源的浪费。
5.【答案】
A
【解析】解：由P=UI，△P=I2r可得：
，所以当输送电压增大为原来3倍时，线路损失变为原来的
，即：
△P=
KW≈1kW；
故选：A．
【分析】根据公式P=UI和△P=I2r推导出表达式
进行分析即可．
6.【答案】
D
【解析】解：A、输送的功率一定，由P=UI知，I=
，则P损=I2R=
R，知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比．A不符合题意，D符合题意；
B、根据P损=I2R知，输电线上损失的电功率与输电线中电流的平方成正比．BC不符合题意；
故答案为：D．
【分析】电能输送时由于导线电阻会损耗一部分电能，结合公式P损=I2R=
R求解即可。
7.【答案】
B
【解析】A．升压变压器电流之比等于匝数的反比；故有
A不符合题意；
B．升压变压器副线圈的功率
输电线上损耗的功率
所以降压变压器原线圈的功率
输入用户的电功率等于降压变压器原线圈的功率
B符合题意；
C．如果用户用电功率增加，使得电路中的电流强度I4增大，变压器匝数不变，则I3会增大，C不符合题意；
D．升压变压器原线圈的输出功率等于副线圈的电功率，有
而
所以
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用匝数比值可以求出电流的比值；利用输电功率减去消耗功率可以求出用电户得到的功率；当夜间用电户多时其电流会变大；其升压变压器的功率大于降压变压器的功率。
8.【答案】
A
【解析】A.根据
得，输电线路上的电流为：
则输电线上损耗的功率为：
，A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C.根据部分电路欧姆定律得到：
，C正确，不符合题意；
D.根据能量守恒得到，用户得到的功率为：
，D正确，不符合题意．
故答案为：A
【分析】输电电压不是损失的电压，不能用以求出损失的电功率；利用输电功率和输电电压可以求出输电电流的大小；利用输电电流的大小可以求出损失功率的大小；利用总功率减去损失功率可以求出用户得到的电功率大小。
9.【答案】
B
【解析】AB．输送的功率一定，根据
可知输电电压越高，输电电流越小，若输送电压提高到原来的n倍，则电流减小到原来的
，根据
可知输电线上损失的电压减少到原来的
，A不符合题意，B符合题意；
CD．根据
可知输电线上损失的功率减少到原来的
，则输电线上损失的电能减少到原来的
，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据远距离输电输送的功率一定进行判断；根据功率的损失公式进行分析。
10.【答案】
D
【解析】AD．当电高峰时，用户的总功率变大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，升压变压器的输出电流变大，则升压变压器的输入电流也变大，A不符合题意，D符合题意；
B．升压变压器原副线圈匝数不变，输入电压不变，故输出电压不变，B不符合题意；
C．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压不变，则升压变压器输出电压不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压减小，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】用户总功率变大会导致输电电流变大则输电线的损耗变大；升压变压器的输出电压由输入电压决定所以保持不变；利用分压大小可以判别降压变压器输出电压变小。
11.【答案】
C
【解析】A．根据
当输送功率一定时，输送电压提高到原来的3倍，输电线上的电流将变为原来的
，A不符合题意；
B．根据
可知，当输送电流变为原来的
时，输电线上损失的电压也为原来的
，B不符合题意；
C．根据
可知当输送电流变为原来的
时，输电线上的电能损失减少为原来的
，C符合题意；
D．原来用户得到的功率
升压后得到的功率
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用输电功率的表达式结合输电电压变大可以判别电流的变化，结合热功率的表达式可以判别损失功率的变化及损失电压的变化；利用总功率减去热功率可以判别用电户得到的电功率大小。
12.【答案】
B
【解析】根据电压与匝数成正比，有
即
得U2＝16k；灯泡的额定电流为
，
降压变压器副线圈电流I4＝3A；根据
，得U3＝KU4＝15k
根据电流与匝数成反比，得
，得
；电压关系：
；代入数据16k＝15k+
×3，解得：k=3，
故答案为：B.
【分析】理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损.
13.【答案】
C
【解析】A．根据
可知，输电电压变为原来的2倍，则输电电流变为原来的
倍，A不符合题意；
BD．根据U线=IR线可知，输电线上损失的电压将变为原来的
倍，BD不符合题意；
C．根据
可知，输电线上损耗的电功率将变为原来的
，C符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用功率的表达式可以判别输电电流、损失电压、损失功率的变化。
14.【答案】
C
【解析】A、B项：高压线上的热耗功率△P=I2R线
①
若热耗功率变为9△P，则9△P=I′2R线
②
①②得I′=3I，所以AB均错误；
C、D项：又输送功率不变，由P=UI=U′I′得U′=
，所以C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用功率表达式可以求出输电电流的大小；利用输出功率不变可以求出输电电压的大小。
15.【答案】
C
【解析】由乙图知，周期为0.02s，所以频率f=50Hz，所以A不符合题意；输电线上有电压的损耗，所以用户端电压小于250V，B不符合题意；对升压变压器，由变压规律
，可求U2=25000V，输电线电流
，所以C符合题意；输电线损耗的功率：
，D不符合题意。
【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率，利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，再利用欧姆定律求解电流的大小，进而求解功率。
16.【答案】
D
【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，输电电压为KU，输送功率P=KUI，所以
；当副线圈与原线圈的匝数比为nk时，输电电压为nKU，输送功率P=nKUI′，所以
；
,
故答案为：D．
【分析】电能输送时由于导线电阻会损耗一部分电能，结合公式P损=I2R求解即可，分别求出损失的电功率做比值即可。
17.【答案】
（1）对输电线而言，根据题意，有
解得：
（2）设升压变压器原、副线圈匝数分别为
、
，原线圈上电流为I，则有：
根据变压器的电流规律，有：
代入得：
升压变压器副线圈上的电压为：
降压变压器原线圈上电压为：
设降压变压器原、副线圈匝数分别为
、
，根据变压器的电压规律有：
解得：
【解析】（1）已知发电机的输出功率，结合热功率的表达式可以求出输电线上电流的大小；
（2）已知升压变压器的输入功率，结合功率的表达式可以求出原线圈的电流大小，结合输电电流的大小可以求出升压变压器的匝数之比；利用功率的表达式可以求出升压变阻器的输出电压大小，结合欧姆定律可以求出降压变压器的输入电压，结合用电户得到的电压大小可以求出降压变压器的匝数之比。
18.【答案】
（1）损失功率为：
降压变压器输出的功率为：
根据：
联立并代入数据解得：
输电线上通过的电流为：
代入数据可得：
（2）损失的电压为：
解得：
根据：
代入数据解得：
（3）理想变压器变压比：
代入数据可得：
根据理想变压器电流比可得：
【解析】（1）已知发电机输出功率的大小，结合比值可以求出损失功率的大小，利用总功率减去损失功率可以求出降压变压器的输出功率；结合功率的表达式可以求出降压变压器输出电流的大小；利用损失的功率结合电线的总电阻可以求出输电电流的大小；
（2）已知输电线的电流和电阻，结合欧姆定律可以求出损失的电压大小；利用升压变压器的输出电流结合总功率的大小可以求出输出电压的大小；
（3）已知升压变压器的电压之比，利用匝数之比和电压的关系可以求出匝数的比值；已知降压变压器的电流之比，利用电流的比值可以求出降压变压器的匝数之比。
19.【答案】
（1）
2200只灯泡恰能同时正常发光，降压变压器副线圈的电流
输电线上的电流为I2
根据理想变压器的电流规律
I2=20A
发电机的输出功率
可得P=44800W
（2）根据理想变压器的电压规律
可得降压变压器原线圈两端电压U3=2200V
升压变压器副线圈两端电压U2=
U3+
I2
R
U1=280V
U1m=280
V
U1m=NBSω
可得ω=56rad/s
（3）用户总电阻减小，电路中的电流增大，输电线上的电流增大，升压变压器的输出电压不变，而输电导线电阻电压升高，则
降压变压器原线圈的电压降低，因此副线圈电压降低，灯泡变暗。
【解析】（1）已知灯泡正常发光，利用功率的表达式可以求出经过灯泡的电流，结合副线圈并联电路的规律可以求出输出电流的大小，结合匝数之比可以求出输电线的电流大小，结合电线上损失的功率和降压变压器的输出功率可以求出回路中的总功率；
（2）已知降压变压器的匝数之比可以求出输入电压的大小，结合回路的欧姆定律可以求出升压变压器的输出电压；再利用匝数比可以求出升压变压器的输入电压，结合电动势的表达式可以求出角速度的大小；
（3）由于用电户的总电阻减小会导致回路中的电流变大，则输电线的电流变大，利用欧姆定律可以判别降压变压器的输出电压减小所以其灯泡变暗。
?
?