3.4电能的输送
一、选择题(共15题)
1.输电线的电阻为r,输送的电功率为P,用电压U输送电,则用户得到的功率为 ( )
A.P B. C.P-U2r D.
2.远距离输电时,若保证电能的输送功率不变,则( )
A.由公式得,输电电压越高,输电导线上的功率损失越大
B.由公式得,输电导线的电阻越大,输电导线上的功率损失越小
C.由公式得,输电电流越大,输电导线上的功率损失越大
D.由公式P=IU得,输电导线上的功率损失与电流强度成正比
3.输电线输送的电功率为P,用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上电流之比为( )
A.U1∶U2 B.U12∶U22 C.U22∶U12 D.U2∶U1
4.某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压稳定,通过升压变压器和降压变压器向的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻,的原、副线圈匝数比为4:1,用电器两端的电压为,将、均视为理想变压器。下列说法中正确的是( )
A.升压变压器的输入功率为400W
B.升压变压器中电流的频率为100Hz
C.输电线消耗的功率为250W
D.当用电器的电阻减小时,输电线消耗的功率减小
5.今年我国北方部分地区遭遇了雨雪冰冻灾害.马路上的冰层坚硬如铁、光滑如玻璃,高压电线覆冰后有成人大腿般粗,为清除高压输电线上的冰凌,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,高压线上送电电压为U,电流为I,热损耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热损耗功率需变为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I/9 B.输电电流为9I
C.输电电压为3U D.输电电压为U/3
6.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
7.为了减少输电线路中电力损失,发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送,再经过降压变电站将高压变为低压。某降压变电站将电压U0=11000sin100πt(V)的交流电降为220V供居民小区用电,则降压变电站变压器( )
A.原、副线圈匝数比为100∶1
B.副线圈中电流的频率是50Hz
C.副线圈中电流的频率是1Hz
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.图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为11: 2000,降压变压器原、副线圈匝数比为1000: 11,远距离输电线的总电阻为80Ω,若用户的输入电压如图乙所示,用户实际消耗的功率为100kW.下列说法中正确的有
A.用户端交流电的频率为100Hz
B.输电线中的电流为2.5A
C.输电线路损耗功率为2kW
D.输电线路损耗功率为0.5kW
9.相比于4G网络技术,供电问题是困扰5G网络技术发展的难题之一,一个100kV变电站给某4G基站供电,线路电阻为90Ω,现要将该基站改造为5G基站;如图所示。5G基站功耗为4kW,要求线路损耗为总功耗的20%,在只更换变压器(均为理想变压器)的前提下,高压变压器的原、副线圈匝数比应变为( )
A.100∶3 B.200∶3 C.250∶3 D.400∶3
10.如图所示为发电站向某一小区用户远距离输电的线路示意图,升压变压器的输出电压保持不变,两条输电线的等效电阻为。某一时段该小区用电的总功率为,此时输电线中的电流为,降压变压器的输出电压为,若所有变压器均可视为理想变压器,则以下判断正确的是( )
A.降压变压器的原线圈和副线圈匝数之比为
B.输电线上损耗的电功率为
C.小区用电的总功率为
D.若小区用电的总功率增大,则输电线上电流将会减小
11.如图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,流入用户端的电流是I2.则( )
A.用户端的电压为I1U1/I2
B.输电线上的电压降为U
C.理想变压器的输入功率为I12r
D.输电线路上损失的电功率为I1U
12.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
13.如图所示,图甲是远距离输电示意图,图乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则下列说法正确的是
A.用户用电器上交流电的频率是100Hz
B.发电机输出交流电的电压有效值是220V
C.输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小
14.交流发电机的输出电压为U,采用图示理想变压器输电,升压变压器原、副线圈匝数比为m,降压变压器原、副线圈匝数比为n,输电导线电阻为r,用户的工作电压为U。下列说法正确的是( )
A.m<1
B.n<1
C.输电线上损失的功率为
D.输电线上损失的功率为
15.某发电站输电功率为1100KW,输电线的总电阻为2,用11 kV的交变电压输电,下列选项正确的是
A.输电线上的电流为5500A
B.输电线上的损耗的功率为20 KW
C.若改为110 kV交变电压输电,输电线上损失的功率增为原来的100倍
D.若改为110 kV交变电压输电,输电线上的电流减为原来的
二、填空题
16.输送1.0×105瓦的电功率,用发1.0×104伏的高压送电,输电导线的电阻共计1.0欧,输电导线中的电流是______A,输电导线上因发热损失的电功率是______W。
17.在远距离输电时,若直接采用某电压输电,电压和电能都会有很大的损失;现通过升压变压器使输电电压升高为原电压的n倍,若在输送电功率不变的情况下,则输电线路上的电压损失将减小为原来的________,输电线路上的电能损失将减少为原来的________
18.远距离输电时,为了减少输送过程中的热损耗,常采用_______输电(选填“高压”或“低压”).从发电站输出的功率为220 kW,输电线的总电阻为5Ω.用11kV和110kV的电压输电,在输电线上损失的功率分别为__________W和________W.
19.下图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,发电机输出功率为,输出电压是,用户需要的电压是.输电线电阻为,若已知输电线中因发热而损失的功率为输送功率的,则在输电线路中设置的升压变压器原副线圈的匝数比为_________,降压变压器原副线圈的匝数比为_________,远距离输电线路中损失的电压为___________,用户得到的电功率为___________.
三、综合题
20.如图为远距离输电的简化电路图,发电厂的输出电压恒定为U,两条输电线等效总电阻,在输电线与用户间连有一理想变压器,用户端连接阻值、的电阻,A为理想交流电流表。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为3I,求:
(1)开关S断开和闭合时,在输电线上损失的电功率之比;
(2)变压器原、副线圈匝数比。
21.“绿水青山就是金山银山”,开发和利用清洁型新能源将成为未来的趋势。某校利用太阳 能光伏发电系统为学校提供日常生活用电,如图所示,有一台内阻为 1 Ω的太阳能发电机,通过 短距离输电线路给学校提供照明用电,已知其升压变压器匝数比为 1∶20,降压变压器匝数比为10∶1,输电线的总电阻为 R=50 Ω,全校共 22 个班,每班有“220 V 40W”日光灯 10 盏,若 全部日光灯都正常发光,试求:
(1)发电机输出功率为多大;
(2)发电机产生的电动势为多大。
22.风力发电作为新型环保能源,近几年来得到了快速发展,某风力发电机输出功率为,输出电压为,用户需要的电压为,输电线电阻为.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%。
(1)求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;
(2)画出此输电线路的示意图并求出用户得到的电功率.
23.有—台发电机通过升压和降压变压器给用户供电,已知发电机的输出功率是10kW,端电压为400V,升压变压器原、副线圈的匝数比为,两变压器之间输电导线的总电阻,降压变压器输出电压.求:
(1)升压变压器的输出电压;
(2)输电线的损失功率多大;
(3)降压变压器的原、副线圈的匝数比.
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
用户得到的功率,故选B
2.C
【详解】
试题分析:当输电线的电阻和输送的电功率不变时,根据,知输送电压越高,输电线上的电流越小,根据,输电线上损失的电压越小.故A错误.根据,得输电导线的电阻越大,输电电流越大,输电导线上的功率损失越大,B错误.C正确;根据,输电导线上的功率损失与电流强度的平方成正比,D错误
故选C
3.D
【详解】
输送的功率一定,由
则两次输电线上电流之比为
故选D。
4.C
【详解】
AC.用电器的电流为
根据
输电线上的电流为
输电线消耗的功率为
用电器消耗的功率为
升压变压器的输入功率为
故A错误,C正确;
B.变压器只改变电压,不改变频率,故频率
故B错误;
D.当用电器的电阻R0减小时,由于电压不变,电流增大,输电线R消耗的功率增大,故D错误。
故选C。
5.D
【详解】
除冰时,输电线上的热损耗功率需变为9ΔP,由,则I′=3I,输电功率不变,则输电电压为,D正确.
6.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。
7.B
【详解】
A.由题意该交流电的有效值11000V,所以变压器原副线圈匝数之比
故A错误;
BC.频率
变压器只能变压,不能变频率,所以副线圈的频率为50Hz不变,故B正确,C错误;
D.降压变压器的输出电流等于小区各用户电流总和,但不等于原线圈的电流,故D错误。
故选B。
8.C
【详解】
A.由图乙知交流电的周期T=0.02s,所以频率为,变压器不会改变交 变电流的频率,故A错误;
BCD.用户的输入电压
根据,得降压变压器原线圈电压为
所以输电线中的电流为
输电线路损耗功率为
故BD错误,C正确;
故选C.
9.B
【详解】
变电站输出功率
流经线路电阻的电流为
变电站输出电流
则匝数比为
故选B。
10.A
【详解】
A.用户的总功率
故降压变压器副线圈电流
降压变压器原、副线圈匝数比
故A正确;
B.输电线上损耗的电功率为,故B错误;
C.为发电站的输出功率,由能量守恒定律可知,小区用电的总功率
故C错误;
D.若小区用电的总功率增大,则发电站的输出功率也会增大,又因保持不变,故输电线上电流将会增大,故D错误。
故选A。
11.A
【详解】
试题分析:由于输电线与用户间连有一理想变压器,设用户端的电压是U 2,则U1I1=U2I2,得:.故A正确;输电线上损失的电压为U-U1,故B错误;理想变压器的输入功率为U1I1.故C错误;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,所以输电线是损耗的功率是:I12r.故D错误;故选A.
12.A
【详解】
A.根据得,输电线路上的电流为:
则输电线上损耗的功率为:
故A错误,B正确;
C.根据部分电路欧姆定律得到:
故选项C正确;
D.根据能量守恒得到,用户得到的功率为:
故选项D正确.
13.BD
【详解】
A.由图像知,周期为0.02s,所以交流电的频率为50Hz,故A错误;
B.有效值
U==220V,
故B正确;
CD.输电线的电流与输电的电流有关,当用户电阻增大时,电流减小, ,输电线上的损失功率减小,故C错误D正确。
14.AC
【详解】
AB.升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数,原、副线圈匝数比m<1;降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数,可知原、副线圈匝数比n>1,选项A正确,B错误;
CD.根据变压器的规律,升压变压器副线圈的电压
降压变压器原线圈电压
U3=nU
线路损失的电压
△U=U3-U2
损失的功率
由以上式子代入求得
故选项C正确,D错误。
故选AC。
15.BD
【详解】
A.输送电流为
A错误;
B.输电线上损耗的功率为
B正确;
CD.若改为110 kV交变电压输电,输送电流为
输电线上损耗的功率为
故C错误D正确。
故选BD。
16. 10 100
【详解】
试题分析:由,得输电导线中的电流=10A
输电导线上因发热损失的电功率: =100×1=100W
17. ;
【详解】
如果保证输送的电功率不变,将输电电压升高到原来的n倍,根据,电流变为原来的 ;根据U=Ir,则输电线路上的电压损失将减小为原来的;
在电阻、通电时间一定时,根据,电流变为原来的,电热变为原来的,所以输电线上的能量损失就减小到原来的.
18. 高压 2000 20
【详解】
试题分析:为了减小热损耗,r一定,所以需要减小电流,因为输送功率一定,即,所以提供输送电压,故采用高压输电,当采用11kV电压输电时,,当采用110kV电压输电时,
19.
【详解】
根据题意可知,输电线损耗功率,又,解得,输电线电流,
所以,
故,远距离输电线路中损失的电压为,解得降压变压器原线圈两端电压为,所以;
用户得到的电功率:.
20.(1);(2)10
【详解】
(1)当开关S断开时,输电线上损失的电功率
当开关S闭合时,输电线上损失的电功率
由此可知,开关S断开和闭合时,在输电线上损失的电功率之比
(2)设变压器原、副线圈匝数比为n1:n2
当开关S断开时:变压器原线圈电压
解得:
变压器副线圈电压
由
可得:
当开关S闭合时:变压器原线圈电压
可得:
变压器副线圈电压:
由 得:
由以上各式可得:
21.(1)9600W;(2)200V
【详解】
(1)发电机的输出功率
P出=nP灯+I22R
而
I2=I3=I1=nI灯=×22×10× A=4 A
所以
P出=22×10×40W+42×50 W=9 600 W
(2)因为
E=U1+I1r
r为发电机的内阻
U1=U2
U3=10U4
U2=10U4+I2R=10×220 V+4×50 V=2 400 V
I1=20 I2
所以
E=120 V+80×1 V=200V
22.(1)1∶20,240∶11;(2) ,
【详解】
(1)输电线损耗的功率
又
解得输电线上电流
原线圈中输入电流
则升压变压器原、副线圈的匝数比为
则升压变压器副线圈的电压为
输电线损失的电压为
故降压变压器原线圈的电压为
用户得到的电压为
则降压变压器原、副线圈的匝数比为
(2)画出此输电线路的示意图,如图所示.
用户得到的电功率等于降压变压器的输入功率,则有
23.(1) (2) (3)
【详解】
(1)由升压变压器两端的电压比等于匝数比,有
所以
(2)理想变压器两端的功率不变,有
输电线中电流
则
(3)降压变压器的输入电压
所以