3.4 电能的输送
一、单选题
1.随着我国远距离高压输电网络的迅猛发展,我国正在研究比还要高的多的电压进行输电,采用高压输电的优点是( )
A.可加快输电的速度
B.使我们的家庭生活用电获得高压
C.可以根据需要调节交变电流的频率
D.有利于减少输电线上的能量损失
2.将电能从发电站送到用户,在输电线上会损失一部分功率,采用特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。设某电厂经升压后输电电压为U,输电电流为I,输电线的电阻为r不考虑其他因素的影响,下列说法正确的是( )
A.输电线上损耗的功率为UI B.输电线上损耗的功率为
C.输电线上损失的电压为U D.输电线上损失的电压为Ir
3.如图所示为远距离输电示意图,其交流发电机的输出电压U1一定,通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电,升压变压器的输入功率和输出功率分别为P1、P2,降压变压器的输入功率和输出功率分别为P3、P4,输电线的总电阻R一定。下列说法正确的是( )
A.当用户的用电器增多时,U2、U3和U4都增大
B.当用户的用电器增多时,U2、U3和U4都减小
C.当用户的用电器增多时,P1、P2都会增大,输电线上损失的功率会增大
D.当用户的用电器增多时,P3、P4都会增大,输电线上损失的功率会减小
4.远距离输电示意图如图所示,两变压器均为理想变压器,升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、。在的原线圈两端接入一电压的交流电源,已知升压变压器的原线圈输入的总电功率为,输电线的总电阻为,不考虑其他因素的影响,则用户消耗的电功率为( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,某发电机输出功率是,输出电压是,从发电机到用户间的输电线总电阻为,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为,则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( )
A. B. C. D.
6.远距离输电原理图如图所示,原线圈输入电压及输电功率恒定,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,当S由2改接为1时,下列说法正确的是( )
A.电压表读数减小
B.电流表读数增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.用户的功率增大
7.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1,L1、L2、L3为三只规格均为“9V3W”的灯泡,各电表均为理想交流电表,定值电阻R1=9Ω。输入端交变电压u随时间t变化的图象如图乙所示,三只灯泡均正常发光,则( )
A.电压u的瞬时值表达式为u=36sinπt(V)
B.电压表的示数为33V
C.电流表的示数为1A
D.定值电阻R2=3Ω
二、多选题
8.某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为100kW,电厂输出电压仅为200V,为减少输送功率损失,先用一理想升压变压器将电压升高再输出,到达目的地后用理想降压变压器降压。已知输电线路的总电阻为120,若在输电线路上消耗的功率为输送功率的12%,用户所需电压为220V,则( )
A.理想升压变压器的原、副线圈的匝数比为1:50
B.理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为35:1
C.理想升压变压器的原、副线圈中的电流分别为400A和10A
D.理想降压变压器的原、副线圈中的电流分别为10A和400A
9.如图为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻R=10 Ω,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器,T2的副线圈两端电压u=220sin(100πt)V。当用电器电阻R0=11 Ω时,下列说法正确的是( )
A.通过用电器R0的电流有效值是20 A
B.当用电器R0的阻值减小时,输电线损耗的功率也随着减小
C.发电机中的电流变化频率为100 Hz
D.升压变压器的输入功率为4650 W
10.图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为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200Ω。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.用户端交流电的频率为100Hz B.输电线路损耗功率为180kW
C.用户端电压为250V D.输电效率为76%
11.如图,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时( )
A.输电线上损失的功率增大
B.电压表V1的示数减小,电流表A1的示数增大
C.电压表V2的示数增大,电流表A2的示数减小
D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小
12.图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000,降压变压器原、副线圈匝数比为1000∶1,输电线的总电阻为1000Ω,若升压变压器的输入电压如图乙所示,用户端电压为220V,下列说法正确的是( )
A.输电线中的电流为3A
B.电站输出的功率为7500kW
C.输电线路损耗功率为90kW
D.用户端交变电流的频率为50Hz
三、填空题
13.发电机端电压为220V,输送功率110kW,为保证用户至少获得100kW的功率,则输电线的电阻不得大于______ Ω;若用一个理想变压器升压至5 500V后再输电,则输电线的电阻不得大于______ Ω.
14.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___________.
四、解答题
15.发电机输出功率为40 kW,输出电压为400 V,用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电,输电线的总电阻为5 Ω,然后再用降压变压器将电压降为220 V供用户使用,求:
(1)输电线上损失的电功率是多少;
(2)降压变压器的匝数之比是多少。
16.有一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,端电压为,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,两变压器均可视为理想变压器,求:
(1)升压变压器的输出电压;
(2)降压变压器的原、副线圈的匝数比;
(3)如果不用变压器,输电导线的热损耗是用变压器时的几倍?
17.如图所示,一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户,已知发电机的输出功率P1=50kW,输出电压U1=400V,升压变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=1:5,两个变压器间的输电导线的总电阻R=12Ω,降压变压器的输出电压U4=220V,变压器本身的损耗忽略不计,求:
(1)升压变压器副线圈两端的电压U2
(2)输电线上损耗的电功率P损
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
试题分析:输送的功率一定,根据,知输电电压越高,输电电流越小,根据,知输电线上损耗的能量就小,故D正确,A、B、C错误.
考点:远距离输电
【名师点睛】解决本题的关键掌握输送功率与输电电压和输电电流的关系,以及知道.
2.D
【解析】
【详解】
AB.输电线上损耗的功率为
故AB错误;
CD.输电线上损失的电压为
故C错误,D正确。
故选D。
3.C
【解析】
【详解】
理想变压器的变压比
因为U1、 n1、n2均不变,则U2不变,当用户的用电器增多时,P4增大,根据变压器输出功率决定输入功率,有P3增大,升压变压器的输入功率P1和输出功率P2也都增大,根据
则I2增大,则
增大,所以由
得出U3减小,所以U4也减小;经以上分析知当用户的用电器增多时 P4增大,I2增大,所以由
得输电线上损失的功率也增大,故C正确。
故选C。
4.A
【解析】
【分析】
【详解】
升压变压器原线圈输入电压的最大值为,有效值为
根据变压器的变压比
可知副线圈电压为
输电电流
输电线上损失的电功率为
用户消耗的电功率为
联立解得
故选A。
5.C
【解析】
【详解】
输电线损失功率为
所以输电线电流
升压变压器原线圈电流
故升压变压器原、副线圈匝数比
升压变压器副线圈两端电压
输电线损失电压
降压变压器原线圈电压
故降压变压器原、副线圈匝数比为
ABD错误,C正痛。
故选C。
6.D
【解析】
【详解】
B.原线圈输入电压及输电功率恒定,当S由2改接为1时,根据
U2=U1
升压变压器副线圈匝数n2 增大,则U2增大,由于
U1I1=U2I2
则升压变压器副线圈电流I2减小,所以电流表读数减小,B错误;
A.线路损失的电压
ΔU=I2R线
减小,则降压变压器原线圈的电压
U3=U2-ΔU
增大,则降压变压器副线圈的电压
U4=U3
增大,所以电压表的读数增大,A错误;
C.输电线上损耗的功率
ΔP=I22R线
由于升压变压器副线圈电流I2 减小,所以输电线上损耗的功率减小,C错误;
D.用户的功率
P4=P1-ΔP
输电线上损耗的功率减小,所以用户的功率增大,D正确。
故选D。
7.B
【解析】
【详解】
A.由题图乙知,交变电压的周期为
T=0.02s
ω==100πrad/s
电压u的瞬时值表达式为
u=36sin100πt(V)
故A错误;
C.灯泡正常发光,每个灯泡的电流为
故副线圈的电流
I2=3I=1A
根据变流规律
=
解得原线圈电流
I1=A
故C错误;
B.电阻R1的电压
UR1=I1R1=3V
由题图乙知输入端电压的有效值为36V,则变压器原线圈的电压
U1=36V-3V=33V
所以电压表的示数为33V,故B正确;
D.根据变压规律
=
可得副线圈的电压
U2=11V
电阻R2两端的电压为
UR2=U2-UL=11V-9V=2V
故
R2==2Ω
故D错误。
故选B。
8.AD
【解析】
【详解】
AC.升压变压器原线圈中的电流为
输电线上损失的功率为
解得
则升压变压器的原、副线圈的匝数比为
故A正确;C错误;
BD.升压变压器副线圈的电压为
则降压变压器原线圈的电压为
则降压变压器的原、副线圈的匝数比为
副线圈中的电流为
故B错误;D正确。
故选AD。
9.AD
【解析】
【详解】
A.由题意可知T2副线圈两端电压的有效值为
根据欧姆定律可得通过用电器R0的电流有效值为
故A正确;
B.当用电器R0的阻值减小时,T2副线圈电压不变,则电流增大,所以输电线路电流增大,损耗的功率将增大,故B错误;
C.变压器不改变交变电流的频率,所以发电机中的电流变化频率为
故C错误;
D.降压变压器的输出功率为
P1=UI =4400W
根据理想变压器原、副线圈电流规律可知输电线中的电流为
输电线上损失的功率为
ΔP=I′2R=250W
升压变压器的输入功率为
P=P1+ΔP=4650W
故D正确。
故选AD。
10.BD
【解析】
【详解】
A.由乙图知,周期为0.02s,所以频率f=50Hz,A错误;
B.对升压变压器,由变压规律
可得
U2=25000V
输电线电流
所以,输电线损耗的功率为
B错误;
C.输电线上有电压的损耗,所以用户端电压小于250V,C错误;
D.根据公式,可得,输出效率为
D正确。
故选BD。
11.AD
【解析】
【详解】
A.当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则降压变压器副线圈的电流变大,即电流表A2的示数变大,由于匝数比不变,输电线上的电流I随之变大,A1的示数增大,输电线上损失的功率
变大,A正确;
B.因发电厂的输出电压U1恒定,则升压变压器的副线圈两端的电压U2不变,即电压表V1的示数不变,故B错误;
C.输电线上的电压损失
变大,故降压器原线圈两端的电压减小,副线圈两端的电压也减小,即电压表V2的示数减小,C错误;
D.设电厂输出功率为P,输电线上电流为I,用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值
==
因为输电线上的电流I增大,则电压损失增大,U2不变,所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小,D正确。
故选AD。
12.BD
【解析】
【详解】
A.根据乙图可知升压变压器原线圈的电压有效值为
根据变压器原理可得升压变压器副线圈两端电压为
降压变压器原线圈两端电压为
所以输电线的电压损失为
输电线中的电流为
故A错误;
B.根据功率关系可得电站输出的功率为
P出=U2I2=7.5×106W=7500kW
故B正确;
C.输电线路损耗功率为
故C错误;
D.变压器变压不变频,所以用户端交变电流的频率为
故D正确。
故选BD。
13. 0.04; 25;
【解析】
【详解】
试题分析:根据公式可得:
有知道
又P损=I·R1
得R1=0.04 Ω.
当升压至5 500 V时,
故.
考点:考查了远距离输电
点评:关键是对公式的灵活应用,以及对公式中各个物理量的含义正确理解
14.
【解析】
【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:.
【点睛】对于远距离输电这一块,(1)输电电流I:输电电压为U,输电功率为P,则输电电流;(2)电压损失:输电线始端电压U与输电线末端电压的差值;(3)功率损失:远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的功率①,②,③.
15.(1)2000W;(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)输电过程电路示意图,如图所示
根据
得,升压变压器的输出电压
则输出电流
则损失的电功率
(2) 输电线上的电压降
降压变压器的输入电压为
则降压变压器的变压比
16.(1)2000V;(2)199:22;(3)
【解析】
【详解】
(1)由题意可知升压变压器原线圈两端电压为U1=400V,设升压变变压器的输出电压为U2,则根据理想变压器原、副线圈电压关系有
代入数据解得U2=2000V。
(2)升压变压器原线圈的电流为
设升压变压器副线圈的电流(即两变压器之间输电导线中的电流)为I2,根据理想变压器原、副线圈电流关系有
代入数据解得I2=10A
设降压变压器的输入电压为U3,则根据闭合电路欧姆定律有
U3= U2-I2R=1990V
故降压变压器的原、副线圈的匝数比为
n3∶n4=U3∶U4=199∶22
(3)不用变压器时,输电导线的热损耗为
用变压器时,输电导线的热损耗为
解得。
17.(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)升压变压器的输出电压
解得
(2)传输电流
损失的功率
(3)降压变压器的输入电压为
降压变压器的匝数比
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页