人教版(2019)物理选择性必修第二册3.4.电能的输送同步训练(含解析)

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名称 人教版(2019)物理选择性必修第二册3.4.电能的输送同步训练(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2020-05-30 05:22:25

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人教版(2019)物理选择性必修第二册
3.4.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.在远距离输电中,输电线电阻一定,输送电功率一定,如果将输电电压提高到原来的10倍,则输电线上消耗的功率减小到原来的(
)
A.10倍
B.1/10
C.100倍
D.1/100
2.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=U2/R,应降低输电电压,增大导线电阻
B.由P=IU,应低电压小电流输电
C.由P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流
D.上述说法均不对
3.在远距离输电中,如果输送功率和输送距离不变,要减少输送导线上热损耗,目前最有效而又可行的输送方法是(  )
A.采用超导材料做输送导线
B.采用直流电输送
C.提高输送电的频率
D.提高输送电压
4.某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户,其输出电功率是3×106kW.现用500kV电压输电,则下列说法正确的是:
A.输电线上输送的电流大小为2×105A
B.输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C.若改用5kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108kW
D.输电线上损失的功率为?P=U2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻
5.如图所示,在远距离输电电路中,发电厂的输出电压和输电电线的电阻均不变,变压器、电表均为理想化的.若发电厂的输出功率减小,则下列说法正确的是(

A.电压表示数减小,电流表示数减小
B.电压表示数增大,电流表示数增大
C.输电线上损耗功率减小
D.用户总功率与发电厂的输出功率的比值减小
6.一发电站的输出功率为,现采用的高压输电,若要使输电效率不低于90%,则输电线的电阻不能大于(  )
A.
B.
C.
D.
7.一小型水电站的输出功率恒定,输电线总电阻不可忽略,发电机输出电压为,如果直接以电压进行输电,输电导线上损失的电功率为,若用变压器将电压升为后进行输电,则输电导线上损失的电功率为,则与之比是(  )
A.1:1
B.25:1
C.25:2
D.1:25
8.用电器离电源L米,线路上的电流为I,为使在线路上的电压降不超过U,已知输电线的电阻率为ρ.那么,输电线的横截面积的最小值是(

A.ρL/R
B.2UL/Iρ
C.U/ρLI
D.2ρLI/U
9.某水电站用总电阻为2.5
Ω的输电线输电给500
km外的用户,其输出电功率是3×106
kW.现用500
kV电压输电,则下列说法正确的是(??? )
A.输电线上输送的电流大小为2×105
A
B.输电线上由电阻造成的损失电压为15
kV
C.若改用5kV电压输电,则输电线上的损失的功率为9×106kW
D.输电线上损失的功率为P=U2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻
10.今年我国北方部分地区遭遇了雨雪冰冻灾害.马路上的冰层坚硬如铁、光滑如玻璃,高压电线覆冰后有成人大腿般粗,为清除高压输电线上的冰凌,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电阻不变)????(?????)
A.输电电流为I/9
B.输电电流为9I
C.输电电压为3U
D.输电电压为U/3
二、多项选择题
11.为了减少输电线路中的电力损失,发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送,再经过降压变电站将高压变为低压.某降压变电站将电压
的交流电降为220
V供居民小区用电,则变电站变压器(  )
A.原、副线圈匝数比为50∶1
B.副线圈中电流的频率是50
Hz
C.原线圈的导线比副线圈的要粗
D.输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
12.如图所示为某发电站向某用户区供电的输电原理图,T1为匝数比为n1:n2的升压变压器,T2为匝数比为n3:n4的降压变压器.若发电站输出的电压有效值为U1?,输电导线总电阻为R,在某一时间段用户需求的电功率恒为P0,用户的用电器正常工作电压为U2,在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是(  )
A.T1原线圈中的电流有效值为
B.T2副线圈中的电流有效值为
C.输电线上损耗的功率为
D.输电线上损耗的功率为
三、综合计算题
13.某发电机输出功率是100kW,输出电压是250V,从发电机到用户间的输电线总电阻R是8Ω,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为220V,求升压变压器和降压变压器(都认为是理想变压器)的匝数比各是多少?
14.某发电厂通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户,发电机输出功率为100kW,输出电压是250V,升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:25,输电线上的功率损失为4%,用户所需要的电压为220V,则:
(1)输电线的电阻和降压变压器的原、副线圈匝数比各为多少?画出输电线路示意图;
(2)若有60kW分配给生产用电,其余电能用来照明,那么能装25W的电灯多少盏?
15.某小型实验水电站输出功率,输电线路总电阻。
(1)若采用输电,求输电线路损耗的功率;
(2)若改用高压输电,用户端利用的变压器降压,求用户得到的电压。
16.三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程,是中国规模最大的水利工程.枢纽控制流域面积为1.0×106
km2,占长江流域面积的56%,坝址处年平均流量为Q=4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面.在发电方面,三峡电站安装水轮发电机组26台,总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P=1.82×107
kW,年平均发电量约为W=8.40×1010
kW·h.该工程已全部竣工,电站主要向华中、华东电网供电,以缓解这两个地区的供电紧张局面.阅读上述资料,解答下列问题(水的密度ρ=1.0×103
kg/m3,g取10
m/s2):
(1)若三峡电站上、下游水位差按h=100
m计算,试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式,并计算出效率η的数值.
(2)若26台发电机组全部建成并发电,要达到年发电量的要求,每台发电机组平均年发电时间t为多少天?
(3)将该电站的电能输送到华中地区,送电功率为P1=4.5×105
kW,采用超高压输电,输电电压为U=500
kV,而发电机输出的电压约为U0=18
kV.若输电线上损耗的功率为输电功率的5%,求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻.
人教版(2019)物理选择性必修第二册
3.4.电能的输送同步训练参考答案
1.D
【解析】
根据公式P=UI,输送功率一定,将输送电压提高10倍,故输送电流减小为原来的,所以根据公式,输电线电阻一定,故输电线上消耗的功率减小为原来的,所以D正确.
2.C
【解析】
由功率P=U2/R,应降低输电电线的分压,减小导线电阻,公式中的U应该为输电导线损失的电压,A错;由公式P=UI,U也是指输电导线损失的电压,I为输电电流,所以利用此公式,应该是减小输电损失的电压,减小输电电流,B错;输电损失的功率就是热功率,由P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流,所以只有C对,其余均错.
思路分析:根据公式中字母表示的物理量的物理意义;找到合适的公式进行解析.
试题点评:考查对远距离输电能量损失的计算
3.D
【解析】
提高输送电压,因为输送功率不变,所以输送电压高了,输送电流就小了,根据可得输送导线上热损耗就小了;
故选D.
4.B
【解析】
由P=IU得输电线上输送的电流,由△U=Ir得输电线路上的电压损失,输电线上损失的功率为,输电线上损失的功率为△P计算时,U为输电线上的电压降,而不是输电电压.
故选B.
5.C
【解析】
AB.根据得电压表两端的电压不变,即电压表示数不变,根据得通过电流表的电流将减小,根据得通过电流表的电流将减小,降压变压器原线圈两端的电压将增大,根据得电压表两端的电压增大,即电压表示数增大,选项A、B错误;
C.输电线上损耗的功率将减小,选项C正确;
D.用户总功率与发电厂的输出功率的比值,随着的增大面增大,选项D错误;
故选C。
6.B
【解析】
根据输电效率可知,输电线损失的电功率不得超过:
根据:
可知,输电电流为
又:
所以输电线电阻不能大于:,ACD错误,B正确。
故选B。
7.B
【解析】
设输送功率为P,则输电电压为U时,输电电流:
设输电线电阻为R,则损失的功率:
则两种输电电压下损失的功率之比:
ACD错误,B正确。
故选B。
8.D
【解析】
根据欧姆定律得
根据电阻定律
解得
A.ρL/R,与结论不相符,选项A错误;
B.2UL/Iρ,与结论不相符,选项B错误;
C.U/ρLI,与结论不相符,选项C错误;
D.2ρLI/U,与结论相符,选项D正确;
故选D.
9.B
【解析】
A、根据P=UI知,输电线上的输送电流,故A错误.B、输电线上损失的电压△U=IR=6000×2.5V=15000V=15kV.故B正确.C、若改用5kV电压输电,则输送电流,则损失的功率P损=I2R=36×1010×2.5=9×1011W=9×108?kW>3×106
kW,这是不可能的,故C错误.D、输电线上损失的功率为,P为输电总功率,U为输电总电压,r为输电线上的电阻;故D错误.故选B.
10.D
【解析】
除冰时,输电线上的热损耗功率需变为9ΔP,由,则I′=3I,输电功率不变,则输电电压为,D正确.
11.AB
【解析】
降压变压器输入电压的最大值为11000V,则有效值为11000V,则.故A正确.交流电的频率,经过变压器后,交流电的频率不变.故B正确.降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流,则副线圈导线比原线圈导线粗.故C错误.副线圈的电流等于居民小区各用电器电流总和,而原副线圈的电流不等,所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和.故D错误.故选AB.
12.BC
【解析】
A.T1原线圈中的功率等于P0加上输电线上损失的功率,所以T1原线圈中的电流有效值大于,故A错误;
B.T2副线圈功率为P0,T2副线圈电压为U2,根据P=UI,T2副线圈中电流有效值为
故B正确;
CD.输电线电流等于I3,
解得
所以输电线上损失的功率
故C正确,D错误;
故选BC.
13.升压变压器和降压变压器的匝数比1分别为:1:16??
190:11
【解析】
(1)发电机输出功率是100kW,电路上损耗的电功率为输出功率的5%,所以输电线功率为100kW×5%=5000J,由,输电线电流为25A升压变压器输出功率也是100kW,由P=UI,所以升压变压器输出电压为4000V,,升压变压器匝数比为1/16;降压变压器输入电压为U2-IR=3800V,=190:11
14.(1)
R=15.625
Ω
,,
(2)
N=1.44×103盏
【解析】
(1)根据匝数比与原、副线圈电流成反比确定输电线中的电流,由输电线上消耗的功率确定输电线的电阻,在电能的分配上能量守恒.在处理变压器的关系时,一般将副线圈作为电源,原线圈作为用电设备来处理.输电线路示意图如图所示.
升压变压器副线圈两端电压
输电线上的电流
输电线上损失的功率为PR=4%P=I2R

降压变压器原线圈两端的电压U′1=U2-IR=(6.25×103-16×15.625)
V=6.00×103V
降压变压器原、副线圈的匝数之比
(2)电路的能量分配为P=PR+P生产+P照明
P照明=P-PR-P生产=36×103W
故可装25
W的电灯盏数为
15.(1);(2)227V。
【解析】
(1)输电线中的电流:
则输电线路损耗的功率:

(2)改用高压输电后,输电线上的电流变为:
降压变压器原线圈两端的电压:
根据:
可知,用户得到的电压:

16.(1)η= 67% (2)192.3天(3)

r≈27.8
Ω.
【解析】
(1)一年里水流做功(即减少的势能)W′=Qρgh.
水流的势能转化为电能的效率η==,
将数据代入上式得η≈67%.
(2)设每台发电机组平均年发电n天,则W=Pt,
即P×n×24=W.
所以n==天≈192.3天.
(3)升压变压器原、副线圈的匝数比===,
输电线上的电流I==900
A.
损失功率P损=5%P1=I2r,所以r≈27.8
Ω.