3.4电能的输送 学科素养提升练(解析版)
一、选择题
1.如图所示为远距离输电的原理图,升压变压器的原副线圈匝数比为,降压变压器的原副线圈匝数比为,输电线的电阻为,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂输出的电压恒为,若由于用户的负载变化,使电压表的示数增大了,则下列判断正确的是( )
A.电流表的示数减小了 B.输电线损失的功率减小了
C.电流表的示数减小了 D.输电线损失的功率减小了
2.利用超导材料零电阻的性质,可实现无损耗输电。现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4Ω,它提供给用电器的电功率为40kW,电压为800V。如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为( )
A.1kW B.1.6×103kW C.1.6kW D.10kW
3.如图为远距离输电示意图,升压变压器的原副线圈匝数比为,降压变压器的原副线圈匝数比为,交流电源的输出电压有效值不变。当用电器消耗的总功率为P时,其两端的电压为U,已知输电线电阻为r,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,则输电线上损失的功率为( )
A. B. C. D.
4.从发电站输出的功率为220kW,输电线的总电阻为5Ω,分别用1100V和11kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的功率损失之比为( )
A.1:100 B.100:1 C.1:10 D.10:1
5.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率,发电机输出的电压,经变压器升压后向远处输电,输电线总电阻,在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率,假设两个变压器均为理想变压器,下列说法正确的是( )
A.发电机输出的电流
B.输电线上的电流
C.降压变压器的匝数比
D.用户得到的电流
6.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.损失功率为
C.电压损失为
D.用户得到的功率为
7.为了减少输电线路中能量损失,发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送,再经变电所将高压变为低压,某变电所将电压u0 = 10000 sin 100t(V)的交流电降为220V供居民小区用电,变压器均为理想变压器,则变电所变压器( )
A.原、副线圈匝数比为50 ∶1
B.副线圈中电流的频率是50 Hz
C.原线圆的导线比副线圈的要粗
D.输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
8.远距离输电时,在输送功率不变的条件下,下列说法正确的是( )
A.提高输电电压,能减小输电电流,提高输电效率
B.提高输电电压,势必增大输电导线上的电流
C.提高输电电压,势必增大输电导线上能量的损耗
D.只有增大导线的电阻,才能减小输电电流,提高输电效率
9.某同学在实验室中搭建了如图所示的模拟远距离输电电路,电源为恒压电源;T1为升压变压器,T2为降压变压器。开始时电键K1、K2断开,先闭合电键K1,则( )
A.电源是直流电源
B.闭合K2后输电线上发热功率增加
C.闭合K2后升压变压器输出端电压增大
D.降压变压器输出功率由电源决定
10.远距离输电线路简化如图所示,图中标示了电压、电流和线圈匝数,其中输电线总电阻为R,若电厂输送电功率不变。变压器均可视为理想变压器,则( )
A. B.输电线损失的电功率为
C.电厂输送的电功率为U2I2 D.提高输送电压U2,则输电线电流I2增大
11.如图,发电机发出的电先通过升压变压器,再通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器,经降低电压后再输送至村寨中各用户,设发电机输出电压稳定,变压器都是理想的,随着村寨中接入电路的用电器的增加,则下列说法正确的是( )
A.用户的总电阻一定变大
B.高压输电线路中损失的功率变小
C.降压变压器原线圈两端的电压变小
D.通过升压变压器原线圈中的电流变小
12.在远距离输电时,输送的电功率为P,送电的电压为U,所用的导线的电阻率为,横截面积为S,线路总长度为L,输电线损失的电功率为,用户得到的电功率为,则与的关系正确的为( )
A.; B.;
C.; D.;
13.为彻底解决渝西、渝北局部地区用电紧张形势,渝西、渝北电网主网架由升级到超高压,有力地支撑了这两个地区较大的年用电量。远距离输电时,首先要把电厂发电机组产生的电压通过升压变压器升高到,以40万的功率远距离送往变电站,不同的输送电压、所用的导线及相应的线损率(输电线上损耗的功率与总功率的比值)如表所示,则升级后( )
电压等级() 线损率(%)
220 3
500 1
A.送往变电站远距离输电线的电流为
B.电厂的升压变压器原、副线圈匝数之比为
C.送往变电站的输电线损耗功率比升级前减少了
D.送往变电站的输电线的电压损失为
14.一个小型水电站,其交流发电机的输出电压U1一定,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,如图所示。输电线的总电阻为R,T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2,T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是( )
A.当用户使用的电器增加时,U2、U3、U4均变小
B.输电线的总电阻R两端的电压等于U2-U3,且随用户使用的电器增加而增大
C.输电线上损失的功率为,且随用户使用的电器增加而增大
D.要减小线路的损耗,应减小升压变压器的匝数比,同时应增大降压变压器的匝数比
15.夏天由于用电器的增多,每年都会出现“用电荒”,只好拉闸限电。若某发电站在供电过程中,用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍,输电线电阻不变,下列说法正确的是( )
A.若输送电压不变,则用电高峰时输电电流为正常供电时的4倍
B.若输送电压不变,则用电高峰时输电线损失的功率为正常供电时的4倍
C.若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍,则此时输电电流为正常供电时的4倍
D.若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍,则此时输电线损失的功率与正常供电时的相等
二、解答题
16.如图1所示,一个小型水力发电站,发电机输出电压U0=315V,内电阻可以忽略不计,最大输出功率为Pm=30kW,它采用高压输电,在发电机端用升压变压器,在用户端用降压变压器,且不计变压器和用户线路的损耗,已知用户变压器的降压比为40:1,输电线总电阻r线=2.0Ω。设居民区所有用电器都是额定电压U用=220V的白炽灯,额定总功率为P用=22kW,不计灯丝电阻随温度的变化。
(1)当全部用户电灯正常发光时,输电线上损耗的功率多大?
(2)若采用直接输电,如图2所示,当居民区的电灯全部使用时,电灯两端的实际电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大?
17.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为100kW,输出电压为250V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用4kV高压输电,最后用户得到220V、95kW的电力,求:
(1)水电站升压变压器原、副线圈的匝数比;
(2)用户降压变压器原、副线圈的匝数比。
参考答案
1.A
【详解】
AC.降压变压器原副线圈两端的电压之比等于b,所以有
即降压变压器原线圈两端电压增大了 ,所以输电线上损失的电压减小,故电流表A1示数减小了
即输电线上电流减小了,根据电流与匝数成反比知,电流表A2示数减小了
C错误A正确;
BD.由于输电线上电流减小了,故输电线损失的功率减小量为
BD错误。
故选A。
2.A
【详解】
当输电导线总电阻为0.4Ω时,由P=UI得
输电线上损失的功率
故选A。
3.A
【详解】
用电器消耗的总功率为
由理想变压器原、副线圈中的电流之比与原、副线圈匝数之比的关系可知
输电线上损失的功率
故A正确BCD错误。
故选A。
4.B
【详解】
输电线上由电阻造成的功率损失为
可得
B正确。
故选B。
5.C
【详解】
A.发电机输出的电流
A错误;
B.输电线上的电流
B错误;
CD.在用户端,有
根据变压器的规律有
解得
,
C正确,D错误。
故选C。
6.A
【详解】
ABC.输电线上的电流为
损失功率为
损失电压为
U不是损失电压,故损失功率不能表示为,A错误,符合题意,BC正确,不符合题意;
D.由能量守恒可得,用户得到的功率为
D正确,不符合题意。
故选A。
7.B
【详解】
A.根据理想变压器的电压规律有,原、副线圈匝数比为
所以A错误;
B.根据原线圈电压的瞬时表达式
u0 = 10000 sin 100t(V)
可知,原线圈的频率为
原副线圈中电流的频率是相等所,所以副线圈中电流的频率是50 Hz,所以B正确;
C.根据
可知,原线圈中的电流小于副线圈的电流,所以原线圈的导线比副线圈的要细,则C错误;
D.输入副线圈的电流才等于居民小区各用电器电流的总和,所以D错误;
故选B。
8.A
【详解】
A.输送功率不变时,根据可知,电压增大时,输电上的电流减小。由输电线上损失的功率可知,电流减小,输电线上损失的功率减小,提高输电效率,A正确;
B.根据可知,输送功率不变时,提高电压可以小输电线上的电流,B错误;
C.根据输送功率不变时,根据 可知,电压增大时,输电上的电流减小。由输电线上损失的功率 可知,电流减小,输电线上损失的功率减小,减小了输电导线上能量的损耗,C错误;
D.输送功率不变,根据P=UI知,增大导线的电阻,对电流无影响,D错误。
故选A。
9.B
【详解】
A.电源必须是交流电源,否则变压器不能工作,选项A错误;
B.闭合K2后,降压变压器的次级电流增加,则初级电流增加,输电线上的电流增加,即输电线上发热功率增加,选项B正确;
C.升压变压器输出端电压是由输入端电压和匝数比决定的,则闭合K2后升压变压器输出端电压不变,选项C错误;
D.降压变压器输出功率由降压变压器次级的负载决定的,选项D错误。
故选B。
10.C
【详解】
A.因为
即
A错误;
B.输电线损失的电功率为
B错误;
C.电厂输送的电功率为
P=U1I1= U2I2
C正确;
D.根据
P= U2I2
可知,提高输送电压U2,则输电线电流I2减小,D错误。
故选C。
11.C
【详解】
A.用电器之间是并联关系,接入电路的用电器越多,用户的总电阻越小,A错误;
B.用电器之间是并联关系,接入电路的用电器越多,高压输电线路中的总电流I线越大,损失的功率为
线路损失的功率越大,B错误;
C.降压变压器原线圈两端的电压U3为
接入电路的用电器越多,高压输电线路中的总电流I线越大,输电线上的电压损失越大,而升压变压器输出电压U2不变,所以降压变压器原线圈两端的电压U3变小,C正确;
D.根据
接入电路的用电器越多,高压输电线路中的总电流I线越大,匝数比不变,通过升压变压器原线圈中的电流I1变大,D错误。
故选C。
12.B
【详解】
输电线电阻
输电电流
故输电线上损失的电功率为
用户得到的电功率为
故选B。
13.CD
【详解】
A.送往变电站远距离输电线的电流约是
A错误;
B.电厂的升压变压器原、副线圈匝数之比为
B错误;
C.升级后导线上功率损失减小2%,即减小
C正确;
D.导线上的功率损失为
电压损失
解得
D正确。
故选CD。
14.BCD
【详解】
A.交流发电机的输出电压U1一定,匝数未变,根据
知U2不变,A错误;
B.输电线的总电阻R两端的电压等于U2-U3,用户使用的电器增加,T2的输出电流增大,则输电线上的电流也会增大,R上的电压增加,B正确;
C.输电线上的电流
则输电线上损失的功率为
用户使用的电器增加,输电线上的电流会增大,则输电线上损失的功率增加,C正确;
D.输送功率一定时,根据
,
可知,要减小线路的损耗,应增大输送电压U2,又U1一定,根据
知,应减小升压变压器的匝数比,又有
U2增大,I减小,所以U3增大,为使用户电压U4不变,根据
可知,应增大降压变压器的匝数比,D正确。
故选BCD。
15.BD
【详解】
AB.若输送电压不变,根据
P=IU
用电高峰时功率变为2倍,则输电电流为正常供电时的2倍;根据
可知输电线损失的功率为正常供电时的4倍;选项A错误,B正确;
CD.若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍,用电功率变为2倍,根据
P=IU
则此时输电电流等于正常供电时的电流;根据
可知输电线损失的功率与正常供电时的相等,选项C错误,D正确。
故选BD。
16.(1)12.5W;(2)165V,23625W
【详解】
(1)用户的总功率为
P用=U4I4
U4=220V
用户的总电流
根据
可得输电电流
I3==2.5A
输电线上损耗的功率
P损=I32r线=12.5W
(2)由
求得用户总的电阻
R用=2.2Ω
电路中的电流为
U灯=IR用=165V
P输=U0I=23625W
17.(1);(2)
【详解】
(1)升压变压器原、副线圈的匝数比为
(2)输送电流取决于输电电压及输送功率,有
而输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关,即
联立解得
降压变压器原线圈上的电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为