第五章 同步练习 第5节电能的输送作业+Word版含解析

5　电能的输送
/
?(多选)[2017·长沙一中高二期末] 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,经降压后再输送至各用户,如图5-5-1所示.下列说法正确的是(　　)
/
图5-5-1
A.升压变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少
B.升、降压变压器的原、副线圈的匝数之比相等
C.输送过程中电能的损耗主要来自输电线路的发热
D.升压变压器副线圈两端的电压比降压变压器原线圈两端的电压大
?如图5-5-2所示为远距离输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2,则 (　　)
/
图5-5-2
A. 用户端的电压为
??
1
??
1
??
2
B. 输电线上的电压降为U
C. 理想变压器的输入功率为
??
1
2
r
D. 输电线路上损失的电功率为I1U
?[2017·山东济宁一中高二期中]随着社会经济的发展,人们对能源的需求日益扩大,节能变得越来越重要.某发电厂用升压变压器向某一特定用户输电,用户通过降压变压器用电.若发电厂输出电压为U1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是 (　　)
A.输电线上损耗的功率为
??
0
2
??
??
2
2
B.输电线上损耗的功率为
??
0
2
??
??
1
2

C.采用更高的电压输电会降低输电效率
D.要减少输电线上损耗的功率,可以采用更高的电压输电
?(多选)在如图5-5-3所示的远距离输电电路图中,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.随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的是 (　　)
/
图5-5-3
A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损失的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
?(多选)远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压升高为原来的n倍,则关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失,下列说法中正确的是 (　　)
A.输电线上的电功率损失是原来的
1
??
B.输电线上的电功率损失是原来的
1
??
2
C.输电线上的电压损失是原来的
1
??
D.输电线上的电压损失是原来的n倍
/
?远距离输电的原理图如图5-5-4所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线的电阻为R.变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是(　　)
/
图5-5-4
A.
??
1
??
2
=
??
1
??
2
B.I2=
??
2
??
C.I1U1=
??
2
2
R D.I1U1=I2U2
?如图5-5-5所示,图甲是远距离输电线路的示意图,图乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则 (　　)
/
图5-5-5
A.用户用电器上交流电的频率是100 Hz
B.发电机输出交流电的电压有效值是500 V
C.输电线中的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小
? (多选)[2017·青海师大附属二中高二期中]某小型水电站的电能输送示意图如图5-5-6所示,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为R,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u=220
2
sin 100πt(V),降压变压器的副线圈与阻值R0=11 Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器均视为理想变压器,则下列说法中正确的是 (　　)
/
图5-5-6
A.通过R0的电流的有效值为20 A
B.降压变压器T2原、副线圈两端电压之比为 4∶1
C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率
?在确定的两地间用铝导线输送一定功率的交流电,现将输电电压提高1倍,并保持输电线上损失的功率不变,则用铝量可比增压前减少 (　　)
A.25%　　B.50%　　C.60%　　D.75%
/寒冷的冬季,低温雨雪冰冻天气容易让高压输电线因结冰而损毁.为清除高压输电线上的冰,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,高压线上输电电压为U,电流为I,热损耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热损耗功率需变为9ΔP,则除冰时(认为输电功率和输电线的电阻不变) (　　)
A.输电电流为9I B.输电电流为
1
3
I
C.输电电压为
1
3
U D.输电电压为3U
/如图5-5-7所示为一远距离输电示意图,图中①②均为理想变压器,输电导线总电阻为R.下列关系式正确的是 (　　)
/
图5-5-7
A.输电导线中的电流I2=
??
2
??
B.输电导线上损失的功率ΔP=(U2-U3)I3
C.变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3的关系满足I2>I3
D.增加灯泡的个数,变压器②的输入电压U3增大
/
/通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变,输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数之比为k时,线路损耗的电功率为P1,若将副线圈与原线圈的匝数之比提高到nk,线路损耗的电功率为P2,则P1和
??
2
??
1
分别为 (　　)
A.
????
????
和
1
??
B.
??
????
2
R和
1
??
C.
????
????
和
1
??
2
D.
??
????
2
R和
1
??
2
/如图5-5-8所示是远距离输电示意图,电站的输出电压为U1=250 V,输出功率为P1=100 kW,输电线的电阻为R=8 Ω.进行远距离输电时,下列说法中正确的是 (　　)
/
图5-5-8
A.若电站的输出功率突然增大,则降压变压器的输出电压增大
B.若电站的输出功率突然增大,则升压变压器的输出电压增大
C.输电线上损耗的功率占输出功率的比例为5%时,所用升压变压器的匝数之比
??
1
??
2
=
1
16
D.用10 000 V的高压输电时,输电线上损耗的功率为8000 W
/在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失.有一个小型发电站,输送的电功率为P=500 kW,当使用U=5 kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两个电能表一昼夜示数相差4800 kW·h.
(1)求输电效率η和输电线的总电阻r.
(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么发电站应使用多高的电压向外输电?
1.ACD　[解析] 根据变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比,可知升压变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少,故A正确;升压变压器的原、副线圈的匝数之比一定小于1,而降压变压器的原、副线圈的匝数之比一定大于1,所以升、降压变压器的原、副线圈的匝数之比不可能相等,故B错误;根据Q=I2Rt知,只要有电流通过,而且存在电阻,就会发热,所以输送过程中电能的损耗主要是输电线上的电阻发热,故C正确;将发电站的电能输送时,由于电线上的电阻而导致电压损失,所以升压变压器副线圈两端的电压比降压变压器原线圈两端的电压大,故D正确.
2.A　[解析] 理想变压器输入功率与输出功率相等, 即P=U1I1= U2I2,故用户端的电压U2=
??
1
??
2
U1,选项A正确,选项C错误;输电线上的电压降ΔU=U-U1=I1r,选项B错误;理想变压器输电线上损失的功率为
??
1
2
r,选项D错误.
3.D　[解析] 由于降压变压器原、副线圈的匝数之比未知,无法求出输电线上的电流,从而无法求解损耗功率,故A、B错误;输电效率为η=
??-
??
线
??
=
??-
??
??
输
2
??
??
=1-
????
??
输
2
,在输送功率一定的情况下,采用更高的电压输电,输电效率会提高,故C错误;当采用更高的电压输电时,根据P=UI可知,输电电流减小,根据P线=I2R可知,输电线上损耗的功率将会减小,故D正确.
4.CD　[解析] 由题意可知,升压变压器的输入电压不变,则输出电压不变,A错误;在电能输送过程中有I2=
??
??
2
,U线=I2R线,U3=U2-U线,因P变大,I2变大,所以U线变大,降压变压器的输入电压U3变小,则降压变压器的输出电压变小,B错误;由P损=
??
??
2
2
R线,因P变大,所以输电线上损失的功率P损变大,C正确;根据
??
损
??
=
??
??
2
2
??
线
??
=
??
??
线
??
2
2
,因P变大,所以比值变大,D正确.
5.BC　[解析] 由P=UI知,当输送的功率P一定,电压升高为原来的n倍时,输电电流I'=
??
??'
=
??
????
=
1
??
I;又P线=I2R线,所以输电线上的电功率损失P'线=
1
??
??
2
R线=
1
??
2
P线,输电线上的电压损失U'线=I'R线=
1
??
IR线=
1
??
U线,B、C正确.
6.D　[解析] 对理想变压器来说,输出功率决定输入功率,两者总相等,选项D正确;对只有一组副线圈的理想变压器来说,通过原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比的倒数,选项A错误;输出电流决定输入电流,I2是由用户的电流决定的,I1是由I2决定的,与输电线的电阻无关,选项B错误;输出功率决定输入功率,升压变压器的输入功率应等于用户的功率与输电线上消耗的功率之和,选项C错误.
7.D　[解析] 从图乙可得出周期为0.02 s,则交流电的频率是50 Hz,变压器在变压过程中不改变交流电的频率,选项A错误;从图乙得到发电机输出交流电的电压的最大值是500 V,所以有效值为250
2
V,B错误;输电线中的电流还与用户用电器的总电阻有关,选项C错误;当用户用电器的总电阻增大时,输出电流减小,根据电流与匝数成反比的关系可知,输电线上的电流减小,由P线=
??
线
2
R线可知,输电线上损失的功率减小,选项D正确.
8.ABD　[解析] 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为
220
2
2
V=220 V,负载电阻为11 Ω,所以通过R0的电流的有效值是
220
11
A=20 A,选项A正确;降压变压器T2原、副线圈两端电压之比为
??
3
??
4
=
??
3
??
4
=
4
1
,选项B正确;升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上的电压,选项C错误;升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率,选项D正确.
9.D　[解析] 设输送交流电的功率为P,输电电压为U,所用铝导线总长度为l,总电阻为R,提高电压后,输电电压为U',导线总电阻为R',则由I=
??
??
,P损=I2R,可得P损=
??
2
??
??
2
,同理P损'=
??
2
??'
??
'
2
,因P损=P损',U'=2U,故R'=4R;由电阻定律得R=
????
??
,R'=
????
??'
,则S'=
1
4
S,因导线总长度不变,所以用铝量仅为原来的
1
4
,则用铝量减少了75%.
10.C　[解析] 输电线上的热损耗功率变为原来的9倍,由P损=I2R线得,输电电流变为原来的3倍,即3I,A、B错误;输电线上输送的电流I=
??
??
,电流变为原来的3倍,输电功率不变,则输电电压变为原来的
1
3
,即
1
3
U,C正确,D错误.
11.B　[解析] 对理想变压器来说,P1=P2,根据I=
??
??
可知,输电导线中的电流I2=
??
2
??
2
,A错误;输电线上损失的功率为ΔP=P2-P3=(U2-U3)I3,B正确;变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3相等,C错误;增加灯泡的个数,输出功率增加,导致输电线路上电流增大,从而使得变压器②的输入电压U3减小,D错误.
12.D　[解析] 当副线圈与原线圈的匝数比为k时,设副线圈的输出电压为U1,输出电流为I1,当副线圈与原线圈的匝数比为nk时,设副线圈的输出电压为U2,输出电流为I2,根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比可得
??
1
??
=k,
??
2
??
=nk,且P=U1I1=U2I2,线路损耗的电功率分别为P1=
??
1
2
R和P2=
??
2
2
R,联立解得P1=
??
????
2
R,
??
2
??
1
=
1
??
2
,选项D正确.
13.C　[解析] 由
??
1
??
2
=
??
1
??
2
知,U1不变时,U2也不变,B错误;由U3=U2-
??
1
??
2
R知,若电站的输出功率P1突然增大,则U3减小,又
??
3
??
4
=
??
3
??
4
,故U4减小,A错误;I1=
??
1
??
1
=400 A,I2=
Δ??
??
=25 A,故
??
1
??
2
=
??
2
??
1
=
25
400
=
1
16
,C正确;用10 000 V的高压输电时,U2'=10 000 V,I2'=
??
1
??
2
'
=10 A,故ΔP'=I2'2R=800 W,D错误.
14.(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV
[解析] (1)输送的电功率P=500 kW,则一昼夜输送的电能E=Pt=12 000 kW·h
输电线上损失的电能ΔE=4800 kW·h
终点得到的电能E'=E-ΔE=7200 kW·h,
所以输电效率η=
??'
??
×100%=60%
输电线上的电流I=
??
??
=100 A
输电线上损耗的功率Pr=I2r,
其中Pr=
Δ??
??
=200 kW
所以输电线的总电阻r=20 Ω.
(2)输电线上损耗的功率Pr=
??
??
2
r∝
1
??
2
原来Pr=200 kW,现在要求Pr'=10 kW,
故输电电压应调节为U'=22.4 kV.