人教版物理选修3-2
5.5电能的输送同步训练
一、单项选择题(下列选项中只有一个选项满足题意)
1.图示为远距离输电线路的示意图,若保持发电机的输出电压不变,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
2.如图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且都有一个线圈可调,发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变。在用电高峰期,随着用户耗电量的增大导致实际用户电压偏低,为使用户电压达到正常,下列说法中正确的是(
)
A.仅P1上调一点可使用户电压升高,线路损失减小
B.仅P2上调一点可使用户电压升高,线路损失增大
C.仅P2下调一点可使用户电压升高,线路损失减小
D.仅P1下调一点可使用户电压升高,线路损失增大
3.如图为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述不正确的是( )
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
4.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.用户串联的用电器增多,总电阻比深夜时大,输电线路上的电流小,灯两端的电压较低
B.用户串联的用电器增多,总电阻比深夜时大,输电线路上的电流小,通过灯的电流较小
C.用户并联的用电器增多,总电阻比深夜时小,输电线路上的电流大,输电线上损失的电压较大
D.输电线路上电流恒定,但用户并联的用电器比深夜时多,通过灯的电流小
5.输电线的电阻为r,输送功率为P,送电电压为U,则用户能得到的电功率为
A.
B.
C.
D.
6.如图所示为某一输电示意图,电厂的发电机输出功率为100
kW,输出电压U1=500
V,升压变压器原、副线圈的匝数比为n1:n2=1:20,输电线电阻为40Ω,用户需要的电压U4=220
V,变压器均为理想变压器。则
A.输电线上的输送电流为250A
B.输电线上损失的电压为280V
C.输电线上损失的电功率为4kW
D.降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3:n4=48:11
7.某电站向某地输送一定功率的电能,若将输送电压提高到原来的
10
倍,其他不变,
则输电线电能损失为( )
A.减为原来的
B.增为原来的
10
倍
C.减为原来的
D.增为原来的
100
倍
8.远距离输电,输电功率一定,当输电电压为U0时,输电线上的电流为I0,损失的电功率为P0。则当输电电压提高为2U0时( )
A.由得,输电线上的电流变为2I0
B.由得,输电线上的电流变为
C.由得,输电线上损失的电功率为4P0
D.由P=UI得,输电线上损失的电功率为2P0
9.如图所示为额定电压为250V的用户供电的远距离输电的示意图,已知输入原线圈n1两端的电压U1=500V,发电机的输出功率为P=500kW,输电线的电阻R=12.5,如果输电线上损失的功率为输送功率的1%。如果图中的升压变压器以及降压变压器均为理想的变压器。则下列结论正确的是( )
A.n3:n4=79:1
B.n1:n2=1:50
C.流过输电线的电流强度大小为40A
D.降压变压器原线圈两端的电压为24700V
10.图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2
.在T的原线圈两端接入一电压的交流电源,若输送电功率为P,输电线的总电阻为2r,不考虑其它因素的影响,则输电线上损失的电功率为(
)
A.
B.
C.
D.
二、多项选择题
11.如图所示,某学习小组模拟远距离输电,手摇发电机产生稳定的交流电。通过升、降压比相同()的两个变压器给三个相同的灯泡供电。若变压器为理想变压器。则( )
A.闭合开关S1,灯泡L1两端电压为10V
B.闭合开关,通过灯泡电流的频率都为4Hz
C.开关全闭合时,输电线消耗的电功率最大
D.依次闭合开关S1、S2、S3,直至三个开关全部闭合,在此过程中灯泡L1越来越亮
12.如图所示的是一远距离输电示意图,图中均为理想变压器,输电导线总电阻为R.则下列关系式正确的是( )
A.输电导线中的电流强度I2=
B.热损失的功率△P=(U2-U3)I3
C.两变压器线圈匝数比满足<
D.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
三、综合计算题
13.有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电,已知发电机的输出功率是20kW,端电压为400V,升压变压器原、副线圈的匝数比为n1﹕n2=1﹕5,两变压器之间输电导线的总电阻R=l.0Ω,降压变压器输出电压U4=220V,求:
(1)升压变压器的输出电压;
(2)输送电能的效率多大;
(3)降压变压器的原、副线圈的匝数比n3﹕n4;
(4)如果不用变压器,输电导线的热损耗是用变压器时的几倍。
14.风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展。如图是所建的风车阵。如果风车阵中发电机总输出功率为100kW,输出电压是250V,先后经过升压变压器和降压变压器传输到用户,设输电线的总电阻为。若要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:
(1)输电线上的电压损失为多少?
(2)输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈的匝数比为多少?
(3)用户得到的电能使多少盏“220V,40W”的灯泡正常发光?
15.在远距离输电时,要尽量考虑减少输电线上的功率损失,有一个电站,输送的电功率P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜表示数相差4800kW·h。求:
(1)输电效率η和输电线总电阻r;
(2)若想使输电效率提高到90%,又不改变输电线,那么电站应使用多高的电压向外输电。
16.如图为远距离输电过程的示意图.已知某个小型发电机的输出功率为90kW,发电机的电压为250V,通过升压变压器升高电压后向远处输电,输电线总电阻为5Ω,在用户端用一降压变压器把电压降为220V,要求在输电线上损失的功率控制为2kW(即用户得到的功率为88kW),求:
(1)降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流.
(2)输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压.
(3)两个变压器各自的匝数比.
人教版物理选修3-2
5.5电能的输送同步训练参考答案
1.C
【解析】
A.由于发动机的输出功率不变即升压变压器的原电压不变,当用户用电设备消耗功率变化时,输入功率变化,因此升压变压器的原线圈中的电流将发生变化,A错误;
B.输电线上的电流与用户以及电线上消耗的功率以及变压器的匝数比有关,B错误;
C.当用户电阻减小时,导致电流增大,因此输电线上的损失功率增大,C错误;
D.由于远距离输电式时输电线上有电压损失,因此升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,D错误。
故选C。
2.B
【解析】
AD.将P1上调一点,则升压变压器的原线圈的匝数增加,由匝数比与电压比的关系可知,输电线的输送电压减小,由P=UI可知输送的电流增大,由可知线路损失增大;由可知输电线损耗的电压增大,所以到达降压变压器的电压减小,则用户达到的电压减小;同理可知将P1下调一点可知线路损失将减小,用户达到的电压增加,故A错误,D错误。
BC.将P2上调一点,则降压变压器的副线圈的匝数增加,用户达到的电压增加,输送电流增加,发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变,根据可知线路损失将增加;同理可知P2下调一点则用户电压将减小,线路损失将减小,故B正确,C错误。
故选B。
3.C
【解析】
AB.远距离输电过程中的主要能量损耗是输电导线的发热损耗,由可以看出,在保证输电功率的前提下有两种方式可减小输电中的能量损失。一是减少输电线的电阻,由知可增加输电导线的横截面积,二是减小输电电流,故AB正确,AB项均不合题意;
C.若输电电压一定,由P=UI知输送的电功率越大,输电电流越大,则输电中能量损耗越大,C错误,故C项符合题意;
D.在影响高压输电的因素中另一个重要因素是电晕放电引起的电能损耗,在输出电压越高时,电晕放电引起的电能损失越大,D正确,D项不合题意。
故选C。
4.C
【解析】
用户的用电器是并联的,晚上七、八点钟用电高峰时,用电器多,总电阻变小,输电线路上的电流变大,输电线上损失的电压较大,用户得到的电压较小,ABD错误,C正确。
故选C。
5.B
【解析】由输送的电功率为P可得电流为,输电线的电阻为纯电阻,消耗功率为:,故用户得到的功率为.故选B。
6.C
【解析】
A.根据理想变压器原副线圈两端的电压与匝数成正比得,所以有:,发电机的输出功率为100kW,所以有,输电线中电流为,故选项A错误;
B.输电线上的电压损失,故选项B错误;
C.输电导线上损失的电功率为,故选项C正确;
D.可得,降压变压器原、副线圈的匝数比是,故选项D错误。
7.C
【解析】
输电线输送功率为
P=UI
功率损耗为
联立解得
现在电压增加为10倍,其他不变,故输电线上损失的电功率变化为原来的。
选项C正确,ABD错误。
故选C。
8.B
【解析】
AB.远距离输电由于输电功率一定,设输电功率为P,由P=UI知输电线上的电流为I0
则当输电电压提高为2U0时,输电线上的电流变为,选项A错误,B正确;
CD.设输电线的电阻R,则输电线上功率损失为
所以输电线上的电功率损失是原来的,选项CD错误。
故选B。
9.B
【解析】
BC.导线上的电流:
升压变压器原线圈电流:
则:
B正确,C错误;
AD.降压变压器的初级电压:
则:
AD错误。
故选B。
10.C
【解析】
加在原线圈上的电压,根据电压比与匝数比关系:,所以:.
根据,输电线上的电流,输电线上消耗的功率.故C正确,ABD错误.故选C.
11.BC
【解析】
A.升压变压器原线圈电压有效值为
升压变压器和降压变压器匝数比相同,但因输电导线上有电压损失,可知降压变压器的次级电压小于10V,即闭合开关S1,灯泡L1两端电压小于10V,选项A错误;
B.交流电的频率为
变压器不改变交流电的频率,可知闭合开关,通过灯泡电流的频率都为4Hz,选项B正确;
C.开关全闭合时,降压变压器次级消耗的功率最大,次级电流最大,初级电流也是最大,输电线上的电流最大,根据P=I2r可知,此时输电线消耗的电功率最大,选项C正确;
D.依次闭合开关S1、S2、S3,直至三个开关全部闭合,在此过程导线上的电流越来越大,降压变压器初级电压逐渐减小,次级电压逐渐减小,则灯泡L1两端电压逐渐减小,即L1越来越暗,选项D错误。
故选BC。
12.AB
【解析】
A.因理想变压器,则,根据,可知,输电导线中的电流强度,故A正确;
B.因输送电路不是纯电阻电路,输送的功率为,故B正确;
C.①是升压变压器,则,②是降压变压器,则,所以,故C错误;
D.变压器①的输出电流和变压器②的输入电流的相等,故D错误.
13.(1)2000V;(2)99.5%;(3)199:22;(4)25
【解析】
(1)升压变压器的输出电压
(2)流过输电线的电流
损失的功率为
P损=I2R=100W
输电线路输送电能的效率
(3)降压变压器的原线圈电压
降压变压器的原、副线圈的匝数比
n3﹕n4=U3:U4=199:22
(4)如果不用变压器,输电导线的热损耗
如果不用变压器,输电导线的热损耗是用变压器时的倍数
14.(1)200V;(2)1:20;(3)2400盏
【解析】
(1)损失的功率为
解得
损失的电压为
(2)升压变压器副线圈的电压为
升压变压器的匝数之比为
(3)用户得到的功率
灯泡正常发光的个数为
15.(1),;(2)
【解析】
(1)输电线起点一昼夜提供的能量
输电线终点一昼夜提供的能量
以上等式作比可得
在输电线的电流可由
求得
在输电线上消耗的热功率
代入数据解得
(2)若使输电效率提高到,即输电线上损耗的功率为
由
可得
由
可得输电电压应调为
16.(1)400A;20A;(2)100;4500V;(3)1:18;20:1。
【解析】
(1)由于用户获得的电压与降压变压器输出电压相同,根据功率:
解得降压变压器输出电流为:
A
根据输电导线消耗的功率:
P损=
解得:
A
(2)由欧姆定律可知输电导线损耗的电压为:
U损=20×5V=100V
根据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压U2,即:
V
(3)由输电导线上两端电压的关系可知降压变压器原线圈两端的电压为:
U3=U2-U损=4500-100=4400V
根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系可知:
升压变压器:
降压变压器