电能的输送
一、单选题(本大题共9小题,共36.0分)
图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器的原、副线圈匝数比为。在的原线圈两端接入一电压的交流电源,若输送电功率为,输电线的总电阻为,不考虑其它因素的影响,则输电线上损失的电功率
A. B. C. D.
图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为:,降压变压器原、副线圈匝数比为:,输电线的总电阻为,若升压变压器的输入电压如图乙所示,用户端电压为,下列说法正确的是
A. 输电线中的电流为 B. 电站输出的功率为
C. 输电线路损耗功率为 D. 用户端交变电流的频率为
通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率,原线圈的电压保持不变,输电线路的总阻值为当副线圈与原线圈的匝数比为时,线路损耗的电功率为,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到,线路损耗的电功率为,则和分别为
A. B. C. D.
某小型发电站发电机输出的交流电压为,输出的电功率为,用电阻为的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为供用户使用两个变压器均为理想变压器。对整个送电过程,下列说法正确的是
A. 升压变压器的匝数比为 B. 输电线上损失的功率为
C. 输电线上的电流为 D. 降压变压器的输入电压为
供电站向远方送电,输送的电功率恒定,若将输电电压提高到原来的倍,以下判断中正确的是
A. 输电电流为原来的倍
B. 输电导线上损失的电压为原来的倍
C. 输电导线上损失的电功率为原来的
D. 输电导线上损失的电功率为原来的
某水电站,用总电阻为的输电线给外的用户输电,其输出电功率是现用电压输电,则下列说法正确的是
A. 输电线上输送的电流大小为
B. 输电线上由电阻造成的电压损失为
C. 若改用电压输电,则输电线上损失的功率为
D. 输电线上损失的功率为,为输电电压,为输电线的电阻
照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的.可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些.这是因为用电高峰时
A. 总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,每盏灯两端的电压较低
B. 总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,通过每盏灯的电流较小
C. 总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上损失的电压较大
D. 供电线路上的电流恒定,但开的灯比深夜时多,通过每盏灯的电流小
节约能源是当今世界的一种重要社会意识。原来采用高压向远方的城市输电,在输电线路上损耗的功率为。为减小输电线上损耗的功率,在输送功率一定、输电线路不变的同时,输电电压变为,则在输电线路上损耗的功率变为
A. B. C. D.
如图所示为某山区小型电站输电示意图,发电厂发出的交流电通过变压器升压后进行高压输电,接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电,图中高压输电线部分总电阻为,负载端的电压表是理想交流电表,下列有关描述正确的是
A. 若开关、都断开,则电压表示数为零
B. 负载端所接收到交流电的频率为
C. 深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故
D. 用电高峰期灯泡较暗,可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度
二、多选题(本大题共4小题,共16.0分)
输电导线电阻率为,横截面积为,总长度为,输电线损耗的电功率为,用户得到的电功率为。若输送的电功率为,输送的电压为,则、的关系式正确的是
A. B.
C. D.
我国地域广阔,人口居住相对分散,特别是有些农村地区,人口稀少,村庄分布相距较远,为了节约农民的用电成本,有时两个或多个村庄共用一个变压器,将变电室变压器建立在几个村子之间,离每个村庄都有一段距离,如图所示,其中表示从变压器到村庄用户的输电线电阻,下列说法正确的是
A. 傍晚时分比深夜时段较小,同一盏灯较暗
B. 傍晚时分和深夜时段一样大,同一盏灯明暗相同
C. 傍晚时分和深夜时段一样大,但同一盏灯在傍晚时分较暗
D. 若将村庄合并,将变压器移到村庄附近后,傍晚时分和深夜时段同一盏灯明暗的变化会明显减小
如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器给用户供电的示意图;图中变压器均视为理想变压器,电表均为理想电表;设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻为,变阻器相当于用户用电器的总电阻;当用电器增加时,相当于变小。则在用电高峰期
A. 电压表、的读数均不变,电流表的读数增大,电流表的读数增大
B. 电压表、的读数均减小,电流表的读数不变,电流表的读数减小
C. 电压表、的读数之差与电流表的读数的比值不变
D. 输电线损耗的功率不变
如图所示,甲是远距离输电线路示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则
A. 发电机输出交流电的电压有效值是
B. 用户用电器上交流电的方向改变的频率为
C. 输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D. 在输送功率一定的情况下,保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,可减少输电线上损失的功率
三、计算题(本大题共3小题,共30.0分)
某个小水电站发电机的输出功率为,发电机的电压为。通过升压变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为,在用户端用降压变压器把电压降为。要求在输电线上损失的功率控制在即用户得到的功率为。请你设计两个变压器的匝数比。为此,请你计算:
降压变压器输出的电流为多少?输电线上通过的电流是多少?
输电线损失的电压为多少?升压变压器输出的电压是多少?
两个变压器的匝数比各应等于多少?
如图为远距离输电过程的示意图.已知某个小型发电机的输出功率为,发电机的电压为,通过升压变压器升高电压后向远处输电,输电线总电阻为,在用户端用一降压变压器把电压降为,要求在输电线上损失的功率控制为即用户得到的功率为,求:
降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流.
输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压.
两个变压器各自的匝数比.
高考临近,为保证高三教学工作正常开展,防止停电事故发生,某中学决定购买一台应急备用发电机,要求如下:一是保证全校间教室所有日光灯能正常发光二是发电机需远离教学区,以避免噪音干扰三是尽量利用已有设备和线路。为完成任务,以某物理老师牵头调查,发现以下数据:每间教室有日光灯盏,每盏灯功率为,额定电压均为发电机安装位置距离并网接口约米,计算得出所用电线每米电阻约,其余部分电阻不计学校已有升压变压器和降压变压器各一台,升压变压器原、副线圈匝数比为,降压变压器原、副线圈的匝数比为,该物理老师画出示意图如图所示。问:
输电线总电阻是多少
购买的发电机功率应不小于多少
发电机输出的电压是多少才能保证日光灯正常发光
答案和解析
1.【答案】
【解析】升压变压器原线圈输入电压的最大值为,有效值,
根据变压器的变压比可知,副线圈电压,
输电电流,
输电线上损失的电功率,
故C正确,ABD错误。
2.【答案】
【解析】解: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:,
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:,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错误。
故选:。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据理想变压器原副线圈两端的电压与匝数成正比,变压器不改变功率,由求出输电线中电流,由功率公式求解输电线上损耗的电功率。
对于输电问题,要搞清电路中电压、功率分配关系,注意理想变压器不改变功率,基础题。
【解答】
当副线圈与原线圈的匝数比为时,输电电压为,输送功率,所以;
当副线圈与原线圈的匝数比为时,输电电压为,输送功率,所以
所以,故D正确,ABC错误。
故选D。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据输电线上损耗的功率,结合求出输电线上的电流;根据输出功率和输出电压得出升压变压器原线圈的电流,从而得出升压变压器的匝数之比。结合输电线上的电压损失求出降压变压器的输入电压。
本题考查了变压器与电能的输送。解决本题的关键知道:变压器原副线圈的电压比、电流比与匝数比的关系;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。
【解答】
B.根据得到输电线上损失的功率为:,故B正确;
C.根据,故输电线上的电流为:,故C错误;
A.升压变压器原线圈的输入电流为: ;则升压变压器的匝数之比为:;故A错误;
D.输电线上损失的电压为:;升压变压器的输出电压为:;则降压变压器的输入电压为:;故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】解:、、输送的功率一定,根据,知输电电压越高,输电电流越小,若输送电压提高到原来的倍,则电流减小倍,输电导线上损失的电压也减小为原来的倍,故AB错误;
C、、电流减小到倍,根据可知,电线上损失的功率为原来的倍,故C错误,D正确;
故选:。
输送的功率一定,根据和可知高压输电的电压、电流与电能变化情况.
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,以及知道的应用.
6.【答案】
【解析】
【分析】
已知输送的电功率和输电电压,根据求出输电线上的电流;由求的损失电压;根据求出输电线上损失的电功率。
本题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用,解题的关键是要注意功率公式中中的电压应为输电电压。
【解答】
由得,输电线上输送的电流,由得输电线路上的电压损失,故A错误,B正确。
C.若改用电压输电,输电线上损失的功率,不可能的,故C错误。
D.输电线上损失的功率为计算时,为输电线上损失的电压,而不是输电电压,故D错误。
故选B。
7.【答案】
【解析】晚上七、八点钟用电高峰时开灯,由于负载增多,总电阻减小,根据欧姆定律,输电线上的电流增大,输电线上损失的电压变大,由于照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的,所以用户获得的电压减小,每盏灯两端的电压较低.故C正确,、、D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】设输送功率为,输送电压为,输电线的总电阻为,则,因为输电电压变为原来的倍,所以在输电线路上损耗的功率变为,ABC错误,D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
明确变压器原理,知道输出电压由输入电压和匝数决定;抓住通过变压器交流电的频率不变得出用户得到的交变电压的频率;远距离输电,输电线上有能量损失、电压损失,根据电流和功率关系分析用电高峰对电路的影响。
解决本题的关键知道原副线圈的电压比与匝数比的关系,知道输入电压决定输出电压,输出功率决定输入功率,输出电流决定输入电流;同时知道用电高峰时输电线上电流较大,输电线上损失的功率和电压较多。
【解答】
A、开关都断开时变压器空载,副线圈两端有电压,电压表示数不为零,故A错误;
B、变压器不能改变频率,故负载端交流电的频率还是,故B错误;
C、深夜大部分用户已关灯,干路中电流减小,线路损耗也减小,用户得到的电压较高,故此时开灯就较亮,故C正确;
D、用电高峰时,负载增多,负载电阻减小,干路中电流增大,因此输电线损耗电压增大,导致降压变压器的输入电压降低,为提高负载电压,可增大降压变压器的副线圈的匝数,使输出电压提高,故D错误。
故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
由远距离输电中输电线的损耗功率,先根据输电功率和电压求输电电流,做输电题目要会画出输电线路图,明白各物理量的意义,知道输电功率转化成那些能量。
【解答】输电线电阻,输出电流,故输电线上损失的电功率为;
用户得到的电功率为:。
故选BD。
11.【答案】
【解析】
【分析】
根据负载电阻变化判断副线圈电流的变化,在判断导线分得电压的变化,从而判断灯泡电压及亮暗变化。
本题考查变压器及远距离输电,分清电路结构,知道变压器的基本关系是解题的关键。
【解答】
傍晚时分比深夜时段用电器增多,负载总电阻减小,由于原线圈电压不变,匝数比不变,所以副线圈电压不变,根据知副线圈电流增大,两端电压增大,灯泡两端电压减小,同一盏灯在傍晚时分较暗,故C正确,AB错误;
D.若将村庄合并,将变压器移到村庄附近后,导线损失电压可以忽略,傍晚时分和深夜时段同一盏灯明暗的变化会明显减小,故D正确。
故选CD。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查远距离输电及变压器的动态分析,用电高峰期,电阻减小,消耗的功率增加,输电线损耗的功率及电压变大,结合电压、电流与匝数比结课分析解答,试题难度一般。
本题考查远距离输电问题,关键是理解输电过程中各部分电流、电压及功率之间的关系。
【解答】
A.电压表、的读数均不变,因为输入电压和匝数比都不变,用电高峰期,电阻减小,消耗的功率增加,所以电流增大,根据电流与匝数成反比知各电流表示数都增大,故A正确;
B.用电高峰期,输电线上的电压损失增大,故电压表、的读数均减小,电流表的读数增大,电流表的读数增大,故B错误;
电流表、的读数之差与电流表的读数的比值不变,等于输电线的电阻值,输电线电流增大,损耗的功率变大,故C正确,D错误。
故选AC。
13.【答案】
【解析】解:、由图象可知交流电的最大值为,因此其有效值为,故A错误;
B、发电机的输出电压随时间变化的关系,由图可知,,故,故B正确;
C、由题意可知,输电线中电流,而发电机的功率,为升压变压器副线圈的电压,因此与降压变压器无关,故C错误;
D、保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,输出电压增大,损失的功率为,损失功率减小,故D正确;
故选:。
根据图象可知交流电的最大值以及周期等物理量,然后进一步可求出其瞬时值的表达式以及有效值等.同时由变压器电压与匝数成正比,电流与匝数成反比.
本题考查了有关交流电描述的基础知识,要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量,同时正确书写交流电的表达式
14.【答案】解:降压变压器输出的电流,也就是用户得到的电流。因为,输电线通过的电流。
输电线上损失的电压。因为升压变压器为理想变压器,输入功率等于输出功率,所以,所以升压变压器输出的电压。
升压变压器原、副线圈的匝数之比,降压变压器原、副线圈的匝数之比。
【解析】见答案
15.【答案】解:由于用户获得的电压与降压变压器输出电压相同,根据功率的相关公式可知压变压器输出电流为:
根据输电导线线消耗的功率为的相关公式可知:
.
由欧姆定律可知输电导线消耗的电压为:
,
根据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压,即:
.
由输电导线上两端电压的关系可知降压变压器原线圈两端的电压为:
,
根据理想变压器原副线圈与匝数的关系可知:
..
答:降压变压器输出的电流为,输电线上通过的电流为.
输电线上损失的电压为,升压变压器输出的电压为.
两个变压器各自的匝数比分别为:和:.
【解析】根据用户端的功率和电压求出用户端的电流,根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流.
根据输电线上的电流和输电线的电阻求出输电线上损失的电压,根据输出功率和输送的电流得出升压变压器的输出电压.
根据原副线圈的电压比求出升压变压器的匝数比,根据电压损失得出降压变压器的输入电压,从而通过电压比得出降压变压器的匝数比.
解决本题的关键知道原副线圈的电压比与匝数比的关系,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.
16.【答案】解:输电线电阻
所有电灯正常发光时消耗的功率为:
由于灯正常发光时,降压变压器副线圈两端电压:
所以降压变压器原线圈两端电压:
解得:
两变压器之间输电线上的电流为:
输电线上损失的功率:
所以
即所购发电机额定功率不得低于。
升压变压器副线圈两端电压:
升压变压器原线圈两端电压:
【解析】见答案
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