高二物理粤教版（2019）选择必修二3.4远距离输电 课时作业（含解析）

3.4远距离输电
一、单选题
1．目前我国远距离输电已经采用的超高压和的特高压。假设甲、乙两地原来采用的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用的特高压输电，若不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上输送的电流大小减小
B．输电线上由于导线电阻造成的损失电压增大
C．输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率增大
D．用户得到的电功率减小
2．500kV超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程，我省超高压输电工程正在紧张建设之中。若输送功率为3200万kW，原来采用200kV输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为P损，则采用500kV超高压输电后，在输电线上损失的电功率为（设输电线的电阻未变）（　　）
A．0.4P损 B．0.16P损 C．2.5P损 D．6.25P损
3．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是（　 　）
A．可加快输电的速度 B．可节省输电线的材料
C．可根据需要调节交流电的频率 D．可减少输电线上的能量损失
4．发电机的路端电压为U，经电阻为r的输电线向远处的用户供电，发电机的输出功率为P，则（　　）
A．输电线上的电流为 B．用户得到的电压为
C．输电线上的功率损失为 D．输电线上的功率损失为
5．以下说法正确的是（　　）
A．只适用于点电荷产生的电场，E = 适用于任何电场
B．由C = 可知C与Q成正比，与U成反比
C．高压输电时，三根输电线上方还有两根接地导线，主要是起屏蔽作用
D．静电喷涂、静电复印都是利用了静电屏蔽的原理
6．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
7．如图所示为远距离输电的电路图，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。闭合开关S，则（ ）
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电流减小
C．输电线上交流电的频率减小
D．输电线上损耗的功率增大
8．在抗击新型冠状病毒疫情的斗争中，医务人员需要借助一些科学仪器救治患者，一款用于急救的呼吸功能障碍应急设备铭牌上的部分数据如下表所示，对于此设备工作时的一些说法正确的是（　　）
交流电源 220V 1.3A 正常工作时接地泄漏电流（整机）
内置电池 24V 72A·h 平均工作电流2.8A（呼吸频率15次/min）
A．该设备所使用的交流电源的额定输出功率为276W
B．内置电池所储存的电能大小为168J
C．若发生断电，则该设备还可正常工作60h
D．由于隔离区距离供电设备较远，需要远距离输电，采用110kV输电比10kV输电减少约99%的损耗
二、多选题
9．如图所示为某水电站的输电原理图。升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4，则（　　）
A．n1n2 C．n3>n4 D．n310．如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50 kW，用电阻为3Ω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0.6%，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，下列说法正确的是(　　)
A．输电线上的损失功率为300 W
B．升压变压器的匝数比为1∶100
C．输电线上的电流为100 A
D．降压变压器的输入电压为4970 V
11．下列说法正确的是 。
A．电流通过导体产生的热量，跟导体的阻值无关
B．通电直导线不能产生磁场
C．只要穿过电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生
D．高压输电可以减少运输过程中的能量损耗
12．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R=10Ω，升压变压器的原，副线圈匝数之比为1:10，降压变压器的原、副线圈匝数之比为4:1，发电机输出的电压有效值不变，降压变压器的副线圈与负载组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，由于变化，使两端的电压减小了10V，则下列说法中正确的是（　　）
A．流过的电流增大了1A
B．输电线中的电流增大了4A
C．升压变压器的输出电压减少了10V
D．降压变压器原线圈两端电压减少了40V
三、解答题
13．如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻，图中变压器可视为理想变压器，求：
（1）图示中的送电电流
（2）用户得到的电压
（3）用户得到的功率。
14．风能是可再生清洁能源，某县在城市较远的地方修建了一座小型风力发电站，为本县工业园区用户供电，输电过程示意图如图所示。发电机输出功率P=100kW，输出电压为500V，输送线路的总电阻R=10Ω。允许线路损耗的功率为输出功率的1％，用户需要的电压是220V，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各为多少？（不计变压器的损耗）
15．水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。某小型水力发电站水流量为Q=5m3/s（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差为h=10m，发电机（内阻不计）的输出电压为U1=250V，输电线总电阻为r=4Ω，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中n3:n4=190:11，用户获得电压U4=220V，用户获得的功率P4=1.9×105W，若不计变压器损失的能量，已知水的密度、重力加速度g=10m/s2。求：
（1）高压输电线中的电流强度I2；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2；
（3）该电站将水能转化为电能的效率η有多大？
参考答案：
1．A
【详解】A．根据公式
且P不变，可知输电电流
当输电电压增大时，输电电流减小，A正确；
B．不变，当输电电流减小，输电线上由于导线电阻造成的损失电压减小，B错误；
C．输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率
当输电电流减小，输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率减小，C错误；
D．P不变，输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率减小，用户得到的电功率增大，D错误；
故选A。
2．B
【详解】根据
可知：当输电电压由200kV升高到500kV时，其线路损耗由P减小到0.16P。
故选B。
3．D
【详解】输送的功率一定，根据知输电电压越高，输电电流越小，根据损知输电线上损耗的能量就小，高压输电不会改变交流电的频率以及输电的速度，故选项D正确，A、B、C错误．
4．D
【详解】A．根据得，输电线上的电流，A错误：
B．输电线上损失的电压为
用户得到的电压为
B错误；
CD．输电线上的功率损失为
C错误，D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．公式
为电场的定义式，适用于所有电场，公式
E =
只适用于匀强电场，故A错误；
B．电容器的电容只由其本身决定，与极板所带的电荷量无关，与极板间的电压无关，故B错误；
C．高压输电时，三根输电线上方还有两根接地导线，主要是起屏蔽作用，故C正确；
D．静电喷涂、静电复印都是利用了异种电荷相互吸引的原理，故D错误。
故选C。
6．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。
7．D
【详解】A．由题意知发电厂的输出电压不变，即升压变压器的输入电压不变，升压变压器的输出电压不变，A错误；
B．因为负载并联，开关闭合后，总电流增大，即降压变压器的输出电流增大，B错误；
C．变压器不改变频率，故频率不变，C错误；
D．开关闭合后，总电流增大，即降压变压器的输出电流增大，根据，变压器的匝数比和电流比关系，则输电线上的电流增大，根据
输电线的电阻不变，所以输电线上的功率损耗增大，D正确。
故选D。
8．D
【详解】A.该设备所使用的交流电源的额定输出功率为：
故A错误；
B.内置电池所储存的电能为：
故B错误；
C.若发生断电，该设备还可正常工作的时间为：
故C错误；
D.若采用远距离输电，则输电电流为：
消耗的电能为：
损失电能之比为：
所以采用110kV输电比10kV输电减少约99%的损耗，故D正确；
故选D。
9．AC
【详解】AB．根据
解得
n1A正确，B错误；
CD．根据
解得
n4C正确，D错误。
故选AC。
10．AD
【详解】AC．根据
可得输电线上损失的功率为
P损=300W
输电线上的电流为
故A正确，C错误；
B．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
可得
故B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正确。
故选AD。
11．CD
【详解】A．根据焦耳定律
可知电流通过导体产生的热量，跟导体的阻值有关。故A错误；
B．根据电流的磁效应可知，通电直导线能产生磁场。故B错误；
C．根据产生感应电流的条件可知，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。故C正确；
D．高压输电，功率一定，则减小了输电电流，根据
则输电导线上的能量损失减小了。故D正确。
故选CD。
12．BD
【详解】C．设变压器T1原线圈的电压为U1，副线圈的电压为U2，变压器T2原线圈的电压为U3，副线圈的电压为U4，则有
由此可知U1不变，n1、n2不变，则U2不变，C错误；
D．因为
若ΔU4减小10V，则ΔU3减小40V，D正确；
B．设输电线电流为I2，因为
ΔU2=I2R+ΔU3
若ΔU3减小40V，U2不变，则I2R增大40V，因为R=10Ω，则I2增大4A，B正确；
A．设I4为T2副线圈的电流，则有
因此I4增大16A时，流经R0的电流增大16A，A错误。
故选BD。
13．(1)；(2)；(3)
【详解】(1)根据
可得
又因为
则输电线上的电流为
(2)输电线上损失的电压为
降压前的电压为
用户得到的电压为
(3)输电线上损失的功率为
用户得到的功率为
14．，
【详解】由线路损耗的功率
可得
又因为
所以
根据理想变压器规律可得升压变压器的匝数比为
降压变压器匝数比为
15．（1）50A；（2）；（3）40%
【详解】（1）根据理想变压器规律得
解得
根据理想变压器无能量损失，知
再根据
解得
（2）高压输电线电阻损失电压
因此
因此
（3）高压输电线电阻损失电功率
故发电机输出电功率
单位时间内水的机械能
故水能转化为电能的效率