人教版物理选修1-1练习：第3章 电磁感应 3.5高压输电 Word版含解析

五、高压输电
/课时过关·能力提升
基础巩固
1为减小远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.提高输电功率　　　　　
B.增大输送电流
C.提高输电电压
D.减小输电导线的横截面积
解析:减小输电线路上电能损失的方法有两种:一是减小电阻,二是高压输电。
答案:C
2下列说法正确的是(　　)
A.远距离输电通过降低电压,就能减少输电线路上的电能损失
B.交流发电机发出的电流方向不变
C.升压变压器的原线圈匝数小于副线圈的匝数
D.电磁感应现象是奥斯特发现的
解析:远距离输电过程为升压→传输→降压→利用,输送电压越大,损失功率越小,故选项A错误;交流发电机发出的是交变电流,方向周期性变化,选项B错误;由
??
1
??
2
=
??
1
??
2
可知升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数,选项C正确;电磁感应现象是法拉第发现的,选项D错误。
答案:C
3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,关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(　　)
A.输电线上的功率损失是原来的
1
??
B.输电线上的功率损失是原来的
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
1
??
2
解析:根据P=IU知I=
??
??
,导线上损失功率P损=I2R=
??
2
??
2
??。因输送功率一定,P损跟输送电压的二次方成反比;U损=
??
??
??,跟输送电压成反比,所以正确选项为B、C。
答案:BC
4远距离输电中,发电厂输送的电功率相同,如果分别采用输电电压为U1=110 kV输电和输电电压为U2=330 kV输电,则两种情况中,输电线上通过的电流之比I1∶I2等于(　　)
A.1∶1 B.3∶1
C.1∶3 D.9∶1
解析:由P=UI得输电电流I=
??
??
,则I1∶I2=U2∶U1=3∶1,选项B正确。
答案:B
5远距离高压输电的示意图如图所示。关于远距离输电,下列表述正确的是(　　)
/
A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B.高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小
D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
解析:电能的损失P损=I2R=I2·??
??
??
,增大输电线的横截面积,会减小输电线的电阻,可以减少电能损失,选项A正确。在输送功率保持不变的情况下,由P=UI知,提高输送电压会减小输电电流,从而减小电能损失;在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电电流就越大,电能损失就越大,所以选项B正确,选项C错误。高压输电,电压越高,对变压器要求就越高,架设难度也会增加,同时输电线路还容易向大气放电,也会使电能损失进一步增大,所以要综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好,选项D正确。
答案:ABD
6从发电机所在地的甲地向乙地输电,输电线的总电阻为4 Ω,发电机的输出电压为2 200 V,输出功率为22 kW,则输电线发热功率为　　　　 kW。?
解析:根据输电电流I=
??
??
及P损=I2R得,P损=
??
??
2
??=
22×1
0
3
2 200
2
×4 W=400 W=0.4 kW。明确输电线的发热功率即为损失的功率。
答案:0.4
/
7如图所示,理想变压器副线圈上一个标有“220 V　10 W”字样的灯泡能正常发光,此时原线圈中电流表示数为2.5 A。求:
(1)电压表的示数。
(2)原、副线圈的匝数比。
解析:(1)副线圈中的功率为10 W,则原线圈中的功率 P=10 W。
在原线圈中P=I1U1,则U1=4 V。
电压表的示数即为有效值4 V。
(2)
??
1
??
2
=
??
1
??
2
=
4V
220V
=
1
55
。
答案:(1)4 V　(2)1∶55
能力提升
1关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是(　　)
A.由功率P=
??
2
??
知,应降低输电电压,增大导线电阻
B.由P=IU知,应低电压小电流输电
C.由P=I2R知,应减小导线电阻或减小输电电流
D.上述说法均不对
答案:C
2对远距离输电的过程,下列正确的是(　　)
A.发电机送出的交变电流应经过变压器增压
B.输电过程中,电能无损耗
C.用户可以不经降压变压器直接利用输送的电能
D.输送电压越大,损失功率越小
解析:高压输电过程为升压→传输→降压→利用,输送电压越大,损失功率越小,但不是无损耗。故A、D正确。
答案:AD
3在电能输送过程中,若输送电功率一定,则在输电线上的功率损失(　　)
A.随输电线电阻的增大而增大
B.与输送电压的二次方成正比
C.与输电线上电压损失的二次方成正比
D.与输电电流的二次方成正比
解析:输电线上的功率损失ΔP=I2R,电压损失ΔU=U-U'=IR,输电电流I=
??
??
,所以 ΔP=I2R=
(Δ??
)
2
??
=
??
??
2
??,可见在输送功率P一定时,ΔP随R的增大而增大;ΔP与I2成正比;ΔP与(ΔU)2成正比;ΔP与U2成反比。
答案:ACD
4远距离输电线路的示意图(如图所示):
/
若发电机的输出电压不变,则下列叙述中正确的是(　　)
A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关
B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大
D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
解析:变压器输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,选项A、B错误。用户的总电阻减小,根据P=
??
2
??
,消耗的功率增大,输电线电流增大,线路损失功率增大,选项C正确。升压变压器的输入电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器输入电压,选项D错误。
答案:C
5中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1 000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为(　　)
A.
??
4
B.
??
2
C.2??D.4??
解析:设输送功率为P,输送电流为I,输送电压为U,P=UI,I=
??
??
,??损=I2R。输送电压升为原来的2倍,则输送电流降为原来的一半,P损降为原来的四分之一,故选A。
答案:A
★6超导材料电阻降为零时的温度称为临界温度,1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料,利用超导材料零电阻的性质,可实现无损耗输电。现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4 Ω,它提供给用电器的电功率为40 kW,电压为800 V,如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率是(　　)
A.1 kW B.1.6×103 kW
C.1.6 kW D.10 kW
解析:因为是一直流电路,故电路电流I=
??
??
=
40×1
0
3
800
A=50 A。原来输电线的总电阻 R线=0.4 Ω,则原先损耗的功率ΔP=I2·R线=1 000 W,故节约的电功率为1 000 W,选项A正确。
答案:A
★7远距离输电时,输送电压为6 000 V,功率为500 kW,这时,安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kW·h,则输电效率为多大?输电导线的电阻为多少?
解析:由能的转化与守恒定律可知
η=
????-4 800kW·h
????
×100%=
1-
4 800
500×24
×100%
=60%
则P损=P×40%,又因为P损=
??
2
??
2
·r
所以r=28.8 Ω。
答案:60%　28.8 Ω