3.4电能的传输 学科素养提升练(解析版)
一、选择题
1.某发电机说明书的部分内容如表所示。现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图所示。发电机到安置区的距离是,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为,安置区家用电器的总功率为,当这些额定电压为的家用电器都正常工作时,下列说法正确的是( )
型号 AED6500S
输出电压范围
最大输出功率
A.输电线路中的电流为
B.发电机的实际输出电压为
C.在输电线路上损失的电功率为
D.如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电压最大值是
2.从发电站输出的功率为 220kW,输电线的总电阻为 1Ω,分别用110V 和 110kV两种电压输电.两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为 ( )
A.100:1 B.1:100 C.1000:1 D.1:1000
3.我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。2021年6月28日白鹤滩水电站首批初装机容量1600万千瓦正式并网发电。在传输电能总功率不变情况下,从原先高压输电升级为特高压输电,则下列说法正确的是( )
A.若输电线不变,则输电线上损失的电压变为原先的
B.若输电线不变,则输电线上损失功率变为原先的
C.如果损失功率不变,相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的
D.如果损失功率不变,相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的9倍
4.由甲地向乙地输电,输送的电功率一定,输电线的材料一定,输电线因发热损失的电功率为P,那么( )
A.P与导线电阻R成正比
B.P与导线电阻R成反比
C.P与导线电阻R2成反比
D.P与导线电阻R3成反比
5.在远距离输电的电路图中,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,随着发电厂输出功率的增大,则( )
A.升压变压器的输出电压增大 B.输电电流减小
C.降压变压器的输出电压减小 D.输电线上损耗的功率减小
6.为了减少远距离输电线路中电能的损失,下列说法中不正确的是( )
A.应减少输电线路的电阻
B.应降低输电电压
C.应减小输电电流
D.应采用高压输电
7.如图所示,D为一插头,可接入电压恒定的照明电路中,a、b、c为三只相同的大功率电炉.a靠近电源;b、c离用户电灯L很近,但离电源较远(输电线电阻不能忽略).关于电炉接入电路后对电灯的影响,下列说法中正确的是
A.使用电炉a时对电灯的影响最小
B.使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时小
C.使用电炉c时对电灯几乎没有影响
D.使用电炉a或b或c时对电灯影响几乎一样
8.远距离输电线路的示意图如图所示,若发电机的输出电压不变,则下列叙述错误的是( )
A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率有关
B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C.当用户用电器的总电阻增加时,输电线上损耗的功率减小
D.升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压
9.随着经济发展,用电需求大幅增加,当电力供应紧张时,有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。如图是远距离输电的原理图,假设发电厂输出电压恒定不变,输电线的电阻为R,两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后(假设所有用电器可视为纯电阻)电网中数据发生变化,下列说法正确的是( )
A.降压变压器的输出电压减小了
B.升压变压器的输出电流增加了
C.输电线上损失的功率减小了
D.发电厂输出的总功率增加了
10.远距离输电线路的示意图如图所示。若发电机的输出电压不变,升压变压器和降压变压器都是理想的,输电导线有一定的电阻,则下列判断错误的是( )
A.升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压
B.升压变压器的输出功率总是大于降压变压器的输入功率
C.随着用户用电功率增加,升压变压器原线圈中的电流变小
D.随着用户用电功率增加,降压变压器原线圈两端的电压变小
11.某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户,其输出电功率是3×106kW,现用500kV电压输电,则下列说法正确的是( )
A.输电线上输送的电流大小为2×105A
B.输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C.输电线上损失的功率为,U为输电电压,r为输电线的电阻
D.输电线上损失的功率为9×107kW
12.如图为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1和输电线的电阻和理想变压器匝数均不变,当用户消耗功率增大时,下列表述正确的是( )
A.用户的总电阻增大
B.用户两端的电压U4减小
C.输电线上损失的功率变小
D.用户端增加的功率等于升压变压器多输入的功率
13.某发电机输出的交流电压如图所示,经理想变压器升压后向远处输送,最后经理想变压器降压后输送给用户.则下列说法中正确的是( )
A.发电机输出交流电压的有效值为500 V
B.用户获得的交流电压频率为50 Hz
C.若增加用户用电负载的数量,输电线上损失的功率将增加
D.若增加升压变压器原线圈的匝数,输电线上损失的功率将减小
14.某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电.已知输电线的总电阻为,降压变压器的原、副线圈匝数之比为,降压变压器副线圈两端交变电压,降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,电流表和电压表均为理想电表,则以下说法正确的是
A.电压表的示数为
B.电流表的示数为
C.输电线上损失的功率为
D.发电机的输出功率为
15.某电站输送的电功率是500kW,当采用10kV电压输电时,安装在输电线路起点的电度表和终点的电度表一昼夜读数相差1200kW·h(即1200度),则下列说法正确的是
A.输电电流为50A
B.输电线损失的电能占输送电能的20%
C.输电线的电阻20Ω
D.若采用20kV电压输电,相同时间内输电线损失的电能将变为原来的一半
二、解答题
16.如图所示,作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位,其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感,还隐藏着一座年发电量约为98 550 kW·h的太阳能光伏发电系统,供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1×105 W。求:
(1)按平均每天太阳照射6小时计,该发电系统一年(365天计)能输出多少电能?
(2)假若输出电压250 V,现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8 Ω,要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220 V电压,求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器?
17.如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为100 kW,用总电阻为10 Ω的输电线向远处送电.为提高输电效率,发电站安装一变压比为1:20的升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器).对整个送电过程,求:
(1)输电线上的电流为多少;
(2)降压变压器的变压比为多少;
(3)输电线上损失功率占输电功率的百分比.
参考答案
1.C
【详解】
A.当这些额定电压为的家用电器都正常工作时,输电线路中的电流为
A错误;
B.导线电阻为
则发电机的实际输出电压为
B错误;
C.在输电线路上损失的电功率为
C正确;
D.如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流,则其输出电压的最大值是
D错误。
故选C。
2.C
【详解】
输电线路上电流:;
损失的电压:
;
故采取不同电压损失的电压之比为
,
故选C.
3.C
【详解】
A.在功率不变时,电压升高9倍,则传输电流变为原来,若输电线不变,则到线上损失电压
即变为原来,A错误;
B.输电线损失功率
因此输电线损失功率变为原先的,B错误;
C.如果损失功率不变
如果相同输电线,则电阻率不变,传输距离不变时,所需导线横截面只有原先,C正确;
D.如果损失功率不变,相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的81倍,D错误。
故选C。
4.A
【详解】
当P输一定时,由P输=UI可知,输电线上消耗的热功率为P=I2R=,可知P与R成正比,故A正确,BCD错误;故选A.
5.C
【详解】
A.发电厂的输出电压和升压变压器匝数不变,根据变压器原理可知,升压变压器输出电压不变,A错误.
B.因为升压变压器输出电压不变,但是输送功率变大,根据可知,输电电流变大,B错误.
C.对输送回路,设降压变压器输入电压,输电线电阻,有:,输送电流变大,升压变压器输出电压不变,所以降压变压器输入电压变小,而降压变压器匝数不变,所以降压变压器输出电压变小,C正确.
D.输电线上功率损耗:,输送电流变大,输电线上损耗的功率变大,D错误.
6.B
【分析】
距离输电过程中,电能耗损主要是由于电流的热效应而造成的;根据功率公式P=I2R分析减小远距离输电电能损失的措施.
【详解】
在输电电流I输一定的情况下,由公式P输=I输2R知,输电导线电阻R越小,输电功率损失越小,措施A能减少输电电能损失;输电电流,在输电功率P输一定的情况下,U输越大,输电电流I输越小,导线电阻R一定,由P输=I输2R知,措施D能有效减少输电电能损失,则B不能减小输电电能的损失;在输电导线电阻R一定的情况下,由P输=I输2R知,输电电流I输越小,功率P输损失越小,措施C能减少输电电能损失;本题选择不正确的,故选B.
【点睛】
本题考查减小输电线路电功率损失的方法,此题与我们的日常生活联系比较紧密;用高压输电不仅可以减少线路中电能的损耗,同时降低热损耗和材料成本,都是在输电过程中节约了能源,这是一种非常有效的做法.
7.A
【详解】
由于电炉a靠近电源,流过a的电流,没有流过后面的输电线,不会引起输电线上电压降,接通与不接通对电路没有影响,则使用电炉a时对电灯的影响最小,故A正确.使用电炉b时,流过输电线的电流增大,输电线上的电压降增大,电灯两端的电压减少,功率减少.所以使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大.故B错误.c离电源较远,c靠近电灯,使用c时,流过输电线的电流增大,输电线上的电压降增大,电灯两端的电压减少,功率减少.故C错误.b、c离电源都较远,根据上面分析,对电灯影响几乎一样,都比使用a对电灯的影响大.故D错误.故选A.
8.B
【详解】
AB.变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,A不符合题意,B符合题意;
C.用户用电器总电阻增加,根据
可知,消耗功率减小,输电线中电流减小,线路损耗功率减小,C不符合题意;
D.升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损耗的电压加上降压变压器的输入电压,D不符合题意。
故选B。
9.C
【详解】
AB.拉闸限电后,用电器减少,意味着并联支路减少,用户端总电阻增加,减小,也随着减小,输电线上的电压损失减小,由于发电厂输出电压恒定,输送电压也恒定,根据
可知增加,也增加,故AB错误;
C.根据
可知输电线上损失的功率减小了,故C正确;
D.减小,也随着减小,发电厂输出电压恒定,所以发电厂输出总功率减小,故D错误。
故选C。
10.C
【详解】
AB.因在输电导线上有电压损耗和能量损耗,则升压变压器的输出电压总是大于降压变压器的输入电压,升压变压器的输出功率总是大于降压变压器的输入功率,故AB正确;
CD.若用户功率增加,则输入功率增加,由 及知增加,增加,则降压变压器初级线圈两端的电压变小。故C错误,D正确。
本题选择错误的,故选C。
11.B
【详解】
A.由P=UI,得用500kV电压输电时输电线上输送的电流
故A错误;
B.由
得输电线上的电压损失
故B正确;
C.输电线上损失的功率为
U为输电线上损失的电压,故C错误;
D.输电线上损失的功率
故D错误。
故选B。
12.B
【详解】
当用户的功率增大时,用电器增多,总电阻减小.故A错误.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和功率损失增大,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,故B正确,C错误.用户端增加的功率等于升压变压器多输入的功率与导线上多损失的功率的差值.故D错误;故选B.
13.BC
【详解】
A. 由图象可知交流电的最大值为Um=500V,故A错误;
B. 交流电压的频率在变压和传输过程中是不变的,由图象可知交流电的周期为0.02s,频率为f=1/T=50Hz,B正确;
C. 若增加用户用电负载的数量,总电阻减小,电流增大,△P=I2R知损失功率增大,故C正确;
D. 增大升压变压器原线圈匝数,输出电压U2减小,,损失的功率为,损失功率增大,故D错误;
故选BC.
14.AC
【详解】
A、因降压变压器副线圈两端交变电压为,则副线圈电压有效值为.由知流过电阻的电流,因变压器工作原理知变压器原、副线圈两端电压、电流分别与匝数的关系为:和.由此知降压变压器原线圈两端电压,有,故;降压变压器原线圈中流过的电流,有,故.则电压表示数,故A选项正确;B、由选项A分析知电流表的示数即流过的电流大小,故,故B选项错误;C、输电线上损失的功率,故C选项正确;D、发电机的输出功率,故D选项错误.故选AC.
【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系:电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,最大值和有效值之间的关系即可解决本题.
15.AC
【详解】
A.根据P=UI可知,,故A正确;
B.某电站一昼夜输送的电能是500kW×24h=12000kW h,损失电能为1200kW h,输电线损失的电能占输送电能的10%,故B错误;
C.根据P=I2r,解得,故C正确;
D.若采用20kV电压输电,电压升高为原来的2倍,电流减小为原来的,根据P=I2r,相同时间内输电线损失的电能将变为原来的,故D错误;
16.(1)2.19×105 kW·h或7.884×1011 J;(2)1∶16,173∶10
【详解】
解:(1)该发电系统一年能输出的电能,由P=1.0×105 W,t=365×6 h
E=Pt=2.19×105 kW·h=7.884×1011 J
(2)依题意作出如图输电示意图,升压变压器原线圈中的电流
I1== A=400 A
当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时,输电线中的电流为I2,则
R线=5%×P
所以
I2== A=25 A
升压变压器T1的匝数比为
===
降压变压器T2副线圈中电流I4,即为提供给所有用户的总电流I总,用户获得的总功率为
P用=P-5%×P=95%×P
又
P用=U4I总=U4I4
所以
I4== A=431.8 A
其原线圈中电流I3=I2=25 A
降压变压器的匝数比为
===
17.(1) (2) (3)
【详解】
(1)根据:
输电电压:U2=U1=×500 V=10000 V,
根据P=UI,输电线上的电流为:I2=A=10 A
(2)输电线损失的电压:U损=I2R=10×10 V=100 V
所以降压变压器的输入电压为U3=U2-U损=10 kV-100 V=9900 V,
降压变压器的输入电压为9 900 V,输出为220 V,
所以降压变压器的变压比为:,
输电线上损失功率为:P损=I22R=102×10 W=1 000 W,
输电线上损失功率为输电功率的:×100%=×100%=1%
点睛:解决本题的关键知道:1、变压器原副线圈的电压比、电流比与匝数比的关系;2、知道升压变压器的输出电压、电压损失、降压变压器的输入电压之间的关系.