4.3 电能的远距离传输 同步练习（含答案解析） (2)

4.3
电能的远距离传输
同步练习
一、单项选择题　
1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，错误的是(　　)
A.
B.
C．I2R
D．I(U1－U2)
2．一小水电站，输出的电功率为20
kW，输电线总电阻为0.5
Ω，如果先用400
V电压输送，后又改用2
000
V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率的变化情况是(　　)
A．减小50
W
B．减小1
200
W
C．减小7.68×106
W
D．增大7.68×106
W
3．某电站向某地输送一定功率的电能，若将输送电压提高10倍，输电线截面减为原来的一半，则输电线电能损失(　　)
A．减为原来的
B．减为原来的
C．减为原来的
D．减为原来的
4．图2－7－3为远距离输电的电路原理图，则下列判断正确的是(　　)
图2－7－3
A．U1>U2
B．U2＝U3
C．I4D．I1>I2
二、双项选择题
5．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是(　　)
A．输电线上的电流变为原来的n倍
B．输电线上的电压损失变为原来的
C．输电线上的电功率损失变为原来的
D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍
6．小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户．设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增大将导致(　　)
A．升压变压器初级线圈中的电流变小
B．升压变压器次级线圈两端的电压变小
C．高压输电线路的电压损失变大
D．降压变压器次级线圈两端的电压变小
7．由甲地向乙地输电，输送的电功率一定，输电线的材料一定．设输电电压为U，输电线横截面积为S，输电线因发热损失的电功率为P.那么(　　)
A．若U一定，则P与S成反比
B．若U一定，则P与S2成反比
C．若S一定，则P与U2成反比
D．若S一定，则P与U成反比
8．远距离输电装置如图2－7－4所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器．当S由2改接为1时，下列说法正确的是(　　)
图2－7－4
A．电压表读数变大
B．电流表读数变大
C．电流表读数变小
D．输电线损失的功率减小
9．电厂发电机的两端电压为250
V，输出功率为10
kW，在进行远距离输电时，输电线总电阻为5
Ω，则(　　)
A．直接输电，用户两端的电压只有50
V
B．若要求用户两端的电压为220
V，则应配备原、副线圈匝数比为1∶4(发电厂)和5∶1(用户端)的变压器
C．若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%，则用户端的电压为237.5
V
D．若用10
000
V的高压输电，输电线的损耗功率仅为总功率的0.05%
三、非选择题
10．发电厂输出的交流电压为22
kV，输送功率为2.2×106
W，现在用户处安装一降压变压器，用户的电压为220
V，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22
Ω.求：
(1)输电导线上损失的电功率．
(2)变压器原、副线圈匝数之比．
11．某交流发电机输出功率为5×105
W，输出电压U＝1.0×103
V，假如输电线的总电阻R＝10
Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U＝380
V.
(1)画出输电线路的示意图．(标明各部分的符号)
(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？(使用的变压器是理想变压器)
12．某发电站的输出功率为104
kW，输出电压为4
kV，通过理想变压器升压后向80
km远处供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4
m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：
(1)升压变压器的输出电压．
(2)输电线路上的电压损失．
13．每天19时至22时，供电电网的电压通常会降至平时电压的90%，是因为在这段时间内(　　)
A．发电厂的发电功率减小了
B．发电厂的输电变压器的原、副线圈的匝数比改变了
C．用户的总电阻小了
D．用户总用电量减少了
14．一小型发电站输出电压为250
V,
输出功率为50
kW，若输电线电阻为80
Ω，输电线电热损耗功率为电站输出功率的4%.
(1)求电站所用升压理想变压器的匝数比．
(2)若用户所用的降压理想变压器的匝数比为40∶1，用户得到的电压为多少伏？
15．有一台内阻为1
Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图2－7－5所示，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4
Ω，全校共22个班，每班有“220
V　40
W”灯6盏，若全部电灯正常发光，则：
(1)发电机输出功率多大？
(2)发电机电动势多大？
(3)输电效率为多少？
(4)若使灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半？
图2－7－5
答案
1．A　解析：用来计算输电线电能损耗的公式P＝中的U是输电线上损耗的电压，而不是输电电压．
2．B
3．B　解析：在输送功率P一定时，输电线上损失的功率可由公式P损＝I2R＝2R＝2来讨论．
4．D
5．BD　解析：在输送功率P一定时，输电线上的电流由公式I＝决定，输电线上损失的电压由公式ΔU＝IR＝决定，输电线上损失的功率由公式P损＝I2R＝2R＝2来讨论．
6．CD　解析：随用电器电功率的增大，各级电流和功率都会增大，输电线上损耗的电压增大，将导致降压变压器上的电压减小，但这些变化不会影响到升压变压器原、副线圈上的电压．
7．AC　解析：输送的电功率一定，输电线的材料一定时，输电线因发热损失的电功率可由公式P损＝I2R＝2R＝2来讨论．
8．AB
9．AD　解析：直接输电时，用户两端的电压可由公式U用＝U－U损＝U－IR＝U－R算得．若要求用户两端的电压为220
V
，但不给定输电线上损耗了多少功率，则会由于条件不足而无法确定升、降变压器的匝数比．若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%，由公式P损＝算得U损＝50
V，则U用＝U－U损＝200
V．若用10
000
V的高压输电，则有P损＝I2R＝2R＝×5
W＝5
W＝0.05%P.
10．解：(1)输送电流
I线＝＝
A＝100
A
则损失功率为
P损＝IR线＝1002×22
W＝2.2×105
W.
(2)变压器原线圈电压U1＝U总－U线＝U总－
I线R线＝2.2×104
V－100×22
V＝19
800
V
所以原、副线圈匝数比＝＝＝90.
11．解：(1)输电线路如图5所示．
图5
(2)I1＝＝500
A
P损＝5%P＝5%×5×105
W＝2.5×104
W
P损＝IR，I2＝＝50
A
I3＝＝＝
A＝1
250
A
所以＝＝＝，＝＝＝.
12．解：(1)由电阻定律可求出输电线路的总电阻
R＝ρ＝2.4×10－8×
Ω＝25.6
Ω
输电线路损失的电功率为输出功率的4%，则
P损＝P×4%＝4×105
W
由P损＝I2R可求得输电导线中通过的电流
I＝＝
A＝125
A
由P＝UI可求得升压变压器的输出电压
U＝＝
V＝8×104
V.
(2)损失的电压U损＝IR＝125×25.6
V＝3
200
V.
13．C　解析：每天19时至22时是通常的用电高峰期，此时用户总电量在增加，但用户的总电阻是减小的，供电电网电压降低的原因是输电线上电压损耗增大的缘故．
14．解：如图6所示．
图6
(1)P损＝I2R线＝50
kW×4%＝2
kW
I＝＝
A＝5
A，P1′＝P＝50
kW
U1′＝＝
V＝10
000
V
＝＝＝.
(2)U2＝U1′－U损＝U1′－
＝10
000
V－
V＝9
600
V
＝＝，U2′＝＝
V＝240
V.
15．解：由于发电机至升压变压器、降压变压器至学校距离较短，不必考虑该两部分输电导线上的功率损耗．发电机的电动势E，一部分降在电源内阻上，另一部分为发电机的路端电压U1.升压变压器副线圈电压U2，一部分降在输电线上，另一部分为降压变压器原线圈电压U3.而U4应为灯的额定电压U额．具体计算由用户向前递推即可．
(1)对降压变压器：
P3＝P4＝U4I4＝nP灯＝22×6×40
W＝5
280
W
而U3＝U4＝880
V，所以I3＝＝
A＝6
A
对升压变压器：U1I1＝U2I2＝IR＋U3I3＝IR＋P3＝(62×4＋5
280)
W＝5
424
W
所以，发电机的输出功率P出＝5
424
W.
(2)因为U2＝U3＋I3R＝(880＋6×4)
V＝904
V
所以U1＝U2＝×904
V＝226
V
又U1I1＝U2I2，所以I1＝＝4I2＝4I3＝24
A
故E＝U1＋I1r＝(226＋24×1)
V＝250
V.
(3)η＝＝×100%＝97%.
(4)电灯减少一半时，P′3＝n′P灯＝2
640
W
I3＝＝
A＝3
A
所以P出＝P′3＋IR＝(2
640＋32×4)
W＝2
676
W．发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率的损失减少到原来的.