2016-2017学年高二物理沪科版选修3-2学业分层测评：10 高压输电原理（含解析）

学业分层测评(十)　高压输电原理
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．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．总电阻比深夜时小，供电线路上的电流大，每盏灯两端的电压较高
【解析】　在晚上七、八点钟时，电路上并联的灯较多，则根据并联电路的特点可知，此时总电阻比深夜时小，再由欧姆定律可知，供电线路上的电流大，输电线上损失的电压U损＝IR增大，每盏灯两端的电压也就较低，只有C项正确．
【答案】　C
2．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下(　　)
A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率
B．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率
C．提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗
D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流
【解析】　在输出功率一定时，由P＝UI知，当U增大时，I减小，输电导线损耗的功率P损＝I2R将变小．
【答案】　B
3．电学中的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律(有关感应电动势大小的规律)、安培定律(磁场对电流作用的规律)都是一些重要的规律．如图为远距离输电系统的示意图(设用户的电器是电动机)，下列选项中正确的是(　　)
图3 1 2
A．发电机能发电的主要原理是库仑定律
变压器能变压的主要原理是欧姆定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律
B．发电机能发电的主要原理是安培定律
变压器能变压的主要原理是欧姆定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是库仑定律
C．发电机能发电的主要原理是欧姆定律
变压器能变压的主要原理是库仑定律
电动机通电后能转动起来的主要原理是法拉第电磁感应定律
D．发电机能发电的主要原理是法拉第电磁感应定律
变压器能变压的主要原理是法拉第电磁感应定律电动机通电后能转动起来的主要原理是安培定律
【解析】　发电机主要是将其他形式能转化为电能的设备，应用法拉第电磁感应定律原理；变压器是由电流的变化引起磁场的变化，从而使得线圈内的磁通量发生变化，产生感应电流，也是应用法拉第电磁感应定律原理；电动机是将电能转化为其他形式能的设备，通电导线在磁场中要受到力的作用从而运动，是安培定律的应用．【答案】　D
4．输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为
(　　)
A．U1∶U2　　　　　
B．U∶U
C．U∶U
D．U2∶U1
【解析】　由P＝UI得输电线中的电流I＝.输电线中损失的功率P损＝I2R＝2R＝，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比．
所以P损1∶P损2＝U∶U.
【答案】　C
5．超导是当今科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电．现有一直流电路，输电线总电阻为0.4
Ω，它提供给用电器的电功率为40
kW，电压为800
V．若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为(　　)
A．1
kW
B．1.6×103
kW
C．1.6
kW
D．10
kW
【解析】　节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I＝＝
A＝50
A，P损＝I2R＝502×0.4
W＝1
000
W，故节约的电功率为1
kW，A项正确．
【答案】　A
6．在电能的输送过程中，若输送的电功率一定，则关于输电线上损耗电功率的以下说法中错误的是
(　　)
A．与输送电压的平方成反比
B．与输电线上电压降的平方成正比
C．与输送电压成反比
D．与输电线中电流的平方成正比
【解析】　由P损＝I2R线＝2R线，故A正确，C错误；P损＝I2R线＝.故B、D正确．
【答案】　C
7．高压输电电压为U，输电线电阻为r，则下列说法正确的是(　　)A．若发电机输出功率不变，使输出电压变大，则输电线上损失的功率变小
B．输电线上损失的功率为ΔP＝，故导线电阻越大，损失的功率越小
C．通过输电线的电流为I＝，故输电电压越高，电流越大，损失的功率越大
D．以上说法都不对
【解析】　设发电机输出功率为P，则P＝UI，使输电电压U增大，则输电电流I减小，又由输电线上损失的功率ΔP＝I2r得，输电线上损失的功率减小，所以选项A正确．【答案】　A
8．(多选)低温雨雪冰冻天气易造成我国部分地区灾害严重，其中高压输电线因结冰而损毁严重．为消除高压输电线上的凌冰，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，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　)A．输电电流为3I
B．输电电流为9I
C．输电电压为3U
D．输电电压为U
【解析】　输电线上的热耗功率P线＝I2R线，热耗功率由P变为9P，则电流I变为3I，A正确；输电功率P不变，由P＝UI知，电流变为3I，输电电压变为U，D正确．
【答案】　AD
[能力提升]
9．(多选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电导线末端的电压为U2，则输电导线上损失的电功率为(　　)
A.
B.
C．I2R
D．I(U1－U2)
【解析】　输电线上的电压损失为ΔU＝U1－U2，故输电线上损失的电功率为ΔP＝I2R＝IΔU＝，选项B，C，D正确．
【答案】　BCD
10．(多选)“西电东送”进行远距离输电，输送的电功率为P，输送的电压为U，输电导线上的电阻率为ρ，导线横截面积为S，导线总长为L，输电线损耗的电功率为P1，用户得到的电功率为P2，则(　　)
A．P1＝
B．P1＝
C．P2＝P－
D．P2＝P－
【解析】　由导线输送的电功率P＝UI知，输电导线上的电流I＝，由电阻定律得R＝ρ，所以导线上损耗的功率为导线上产生的热功率P1＝I2R＝ρ，B正确；用户得到的电功率P2应为输送的电功率减去导线损耗的热功率，即P2＝P－P1＝P－，D正确．
【答案】　BD
11．三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？
(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的比例是多少？
(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的比例是多少？
【解析】　(1)由P＝UI，得I＝＝＝2
500
A.
(2)输电线上损失的功率P损＝I2·2r＝2
5002×2×10
W＝1.25×108
W
损失功率与输出功率之比为＝＝.
(3)将电压升高至50万伏时，I′＝＝
＝1
000
A
输电线上损失的功率P损′＝I′2·2r＝1
0002×2×10
W＝2×107
W
损失功率与输出功率之比为＝＝.
【答案】　(1)2
500
A　(2)1.25×108
W　
(3)1
000
A　2×107
W　
12．输送4
800
kW的电功率，采用110
kV高压输电，输电导线中的电流是多少？如果用110
V电压输电，输电导线中的电流将是多少？两种情况下，输电线上损失的电功率之比是多少？
【解析】　电功率P＝UI，所以I＝
其中P＝4
800
kW＝4.8×106
W
当U＝110
kV＝1.1×105
V时
导线中电流I＝
A≈43.6
A.
当U＝110
V时，导线中的电流
I＝
A≈4.36×104
A.
而输电线上损失的电功率P′＝I2R线，所以两种情况下损失的电功率之比为1∶106.
【答案】　43.6
A　4.36×104
A　1∶106