四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：2.7电能的输送 跟踪训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：2.7电能的输送 跟踪训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 214.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-01 18:12:10 | ||
图片预览
文档简介
2.7电能的输送
课时作业（含解析)
1．一个小水电站，输出的电功率为20
kW，输电线总电阻为0.5
Ω，如果先用400
V电压输送，后又改用2
000
V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是（ ）
A．减少50
W
B．减少1
200
W
C．减少7.68×106W
D．增大7.68×106W
2．一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．
3．一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
4．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
5．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是（
）
A．可加快输电的速度
B．可节省输电线的材料
C．可根据需要调节交流电的频率
D．可减少输电线上的能量损失
6．2018年1月28日，江苏南京遭遇近10年来最大降雪，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出通过增大输电线上损耗功率融冰方案．假设输电电压是220kV，当输送功率保持不变，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电电压应变为（ ）
A．55kV
B．110kV
C．440kV
D．880kV
7．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．
8．某发电厂原来用11kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220kV输电，输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的（）
A．根据公式，提高电压后输电线上的电流降为原来的。
B．根据公式，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C．根据公式，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的
D．根据公式，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍
9．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
B．输电线上的电功率损失是原来的
C．输电线上的电压损失是原来的
D．输电线上的电压损失是原来的n倍
10．如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器．升压变压器的原、副线圈匝数之比为，在的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2Ω，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，若的“用电设备”两端的电压为且“用电设备”消耗的电功率为10kW，不考虑其他因素的影响，则
A．的副线圈两端电压的最大值为
B．的原线圈两端的电压为2000V
C．输电线上损失的电功率为50W
D．的原线圈输入的电功率为10.1kW
11．某小型水电站输出的功率为38kW，输电线的总电阻为2Ω。
(1)若采用380V电压输电，输电线路损耗的功率为多少?
(2)若改用3800V高压输电，输电线路损耗的功率为多少?若用户使用匝数比为17：1的理想变压器进行降压，用户端的电压为多少?(保留一位小数)
12．发电厂的交流发电机输出电压恒为200V，输出功率为100kW。要将电能输送到远处的工厂。设计输电线上的功率损失为10％，输电线总电阻为100。求：
（1）输电线上的输电电流；
（2）输电所需升压变压器的匝数比（所用变压器看作理想变压器）。
13．情境 如图所示为某小型水电站发电机示意图，矩形线框匝数，线圈面积，电阻不计。线框置于的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。若水电站输出的电功率为100kW，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的，用户获得的电压。
设问
1.画出远距离输电的图示。
2.写出发电机线圈从图示位置开始转动时，产生的感应电动势的瞬时值表达式。
3.选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器）
素养及质量水平评析。
设问1：科学思维——水平3
能在熟悉的生活中，抽象出清晰、系统的输电流程是解决高压输电问题的基础。
设问2：科学思维——水平3
从转动的线圈模型得出交变电流的瞬时值表达式。
设问3：科学态度与责任——水平3
通过对输电过程的分析，明确输电过程中变压器的作用，体会如何减少能源的损耗。
素养达成任务要求
设问1：
任务1：远距离输电中通常采用什么方式输电？
任务2：这种输电方式中需要几个变压器？分别是什么变压器？
设问2：
任务1：线圈在磁场中转动时产生的感应电动势的最大值是多大？
任务2：线圈所在的图示位置是中性面位置，还是与中性面垂直的位置？
设问3：
任务1：输电线上允许的最大电流多大？
任务2：发电机的输出电流多大？
任务3：降压变压器的输出电流多大？
参考答案
1．B
【解析】
两个电压下输电线上的功率损失分别为
P1＝()2·R线=1250W
P2＝()2·R线=50W
所以
P1－P2＝1200
W.
故选B。
2．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。
3．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。
4．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
5．D
【解析】
输送的功率一定，根据知输电电压越高，输电电流越小，根据损知输电线上损耗的能量就小，高压输电不会改变交流电的频率以及输电的速度，故选项D正确，A、B、C错误．
6．B
【解析】
根据输电功率公式和损耗功率的公式，可以看出，要使△P增大为原来的4倍，则在P和R线不变的情况下，使电压U变为原来的，所以输电电压变为110kV，故B正确，ACD错误．
7．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．
8．AC
【解析】
AB.
输电线上电流为，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20。也可以用来表示，其中为输电线电阻R两端的电压，而不是输送电压，故A正确，B错误；
C.
输电线上的功率损失为，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的1/400,C正确；
D.
如果用，则U应为R两端的电压，故D错误。
9．BC
【解析】
根据输送功率P=UI求出输电电流，再根据P损=I2R可得出输电线上损失的电功率与输送电压的关系．根据欧姆定律得到电压损失与输送电压的关系。
【详解】
设输送的电功率一定为P，输送电压为U，输电线上功率损失为△P，电压损失为△P，电流为I，输电线总电阻为R。
由P=UI知，
则得△P=I2R=
由题P、R一定，则得
所以输电线上的电功率损失是原来的倍，电压损失是原来的倍，故BC正确，AD错误。
故选：BC。
【点睛】
解决本题的关键掌握输送电功率公式P=UI，以及输电线上损失的电功率△P=I2R及欧姆定律，要注意公式中各量应对应于同一段导体。
10．ABC
【解析】T2副线圈电流；根据电流与匝数成反比得输电线中的电流I3，则有，解得：I3＝5A；根据电压与匝数成反比，得T2原线圈两端的电压为U3；，即，得U3＝2000V，故B正确；输电线上的损失电压为U损＝I3?2r＝5×2＝10V；T1的副线圈两端电压U2＝U损+U3＝10+2000＝2010V，T1的副线圈两端电压的最大值为2010V，故A正确；输电线上损失的功率P损＝I32?2r＝52×2＝50W，故C正确；T1的原线圈输入的电功率为10kW+50W=10.05kW，故D错误；故选ABC。
点睛：解决本题的关键知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系；2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系；3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系。
11．（1）20kW（2）200W;222.4V
【解析】
(1)输电线路的电流=100A
①
输电线路上损耗的功率为=20kW
②
(2)改用3800V高压输电，电流=10A
③
输电线路上损耗的功率为=200W
④
降压变压器的输入电压=3780V
⑤
设用户得到的电压为，则
⑥
解得=222.4V
⑦
12．（1）10
A；（2）1：50
【解析】
（1）由题意知，输电线上损失功率为：
△P=P出×10%=10kW
又则
（2）发电机输出电流为
根据变压器原理得：输电所需升压变压器的匝数比
n1：n2=I2：I1=10：500=1：50
13．（1）（2）（3）匝数比为
设问1：
任务1：提示：高压输电
任务2：提示：两个 升压变压器和降压变压器
设问2：
任务1：
提示：
任务2：
提示：中性面位置。
设问3：
任务1，提示：
任务2：提示：
任务3：提示：
【解析】
1.画出高压输电线路图如图所示。
2.
3.设升压变压器副线圈电流为，当输电线上损失功率为输送功率的时
所以
，
设升压变压器原线圈电流为，电压为，有
所以
所以升压变压器的匝数比为
降压变压器副线圈中的电流为I4，用户得到的功率
又所以
而降压变压器原线圈电流I3=I2=25A所以，降压变压器匝数比
课时作业（含解析)
1．一个小水电站，输出的电功率为20
kW，输电线总电阻为0.5
Ω，如果先用400
V电压输送，后又改用2
000
V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是（ ）
A．减少50
W
B．减少1
200
W
C．减少7.68×106W
D．增大7.68×106W
2．一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．
3．一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
4．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
5．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是（
）
A．可加快输电的速度
B．可节省输电线的材料
C．可根据需要调节交流电的频率
D．可减少输电线上的能量损失
6．2018年1月28日，江苏南京遭遇近10年来最大降雪，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出通过增大输电线上损耗功率融冰方案．假设输电电压是220kV，当输送功率保持不变，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电电压应变为（ ）
A．55kV
B．110kV
C．440kV
D．880kV
7．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．
8．某发电厂原来用11kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220kV输电，输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的（）
A．根据公式，提高电压后输电线上的电流降为原来的。
B．根据公式，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C．根据公式，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的
D．根据公式，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍
9．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
B．输电线上的电功率损失是原来的
C．输电线上的电压损失是原来的
D．输电线上的电压损失是原来的n倍
10．如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器．升压变压器的原、副线圈匝数之比为，在的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2Ω，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，若的“用电设备”两端的电压为且“用电设备”消耗的电功率为10kW，不考虑其他因素的影响，则
A．的副线圈两端电压的最大值为
B．的原线圈两端的电压为2000V
C．输电线上损失的电功率为50W
D．的原线圈输入的电功率为10.1kW
11．某小型水电站输出的功率为38kW，输电线的总电阻为2Ω。
(1)若采用380V电压输电，输电线路损耗的功率为多少?
(2)若改用3800V高压输电，输电线路损耗的功率为多少?若用户使用匝数比为17：1的理想变压器进行降压，用户端的电压为多少?(保留一位小数)
12．发电厂的交流发电机输出电压恒为200V，输出功率为100kW。要将电能输送到远处的工厂。设计输电线上的功率损失为10％，输电线总电阻为100。求：
（1）输电线上的输电电流；
（2）输电所需升压变压器的匝数比（所用变压器看作理想变压器）。
13．情境 如图所示为某小型水电站发电机示意图，矩形线框匝数，线圈面积，电阻不计。线框置于的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。若水电站输出的电功率为100kW，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的，用户获得的电压。
设问
1.画出远距离输电的图示。
2.写出发电机线圈从图示位置开始转动时，产生的感应电动势的瞬时值表达式。
3.选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器）
素养及质量水平评析。
设问1：科学思维——水平3
能在熟悉的生活中，抽象出清晰、系统的输电流程是解决高压输电问题的基础。
设问2：科学思维——水平3
从转动的线圈模型得出交变电流的瞬时值表达式。
设问3：科学态度与责任——水平3
通过对输电过程的分析，明确输电过程中变压器的作用，体会如何减少能源的损耗。
素养达成任务要求
设问1：
任务1：远距离输电中通常采用什么方式输电？
任务2：这种输电方式中需要几个变压器？分别是什么变压器？
设问2：
任务1：线圈在磁场中转动时产生的感应电动势的最大值是多大？
任务2：线圈所在的图示位置是中性面位置，还是与中性面垂直的位置？
设问3：
任务1：输电线上允许的最大电流多大？
任务2：发电机的输出电流多大？
任务3：降压变压器的输出电流多大？
参考答案
1．B
【解析】
两个电压下输电线上的功率损失分别为
P1＝()2·R线=1250W
P2＝()2·R线=50W
所以
P1－P2＝1200
W.
故选B。
2．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。
3．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。
4．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
5．D
【解析】
输送的功率一定，根据知输电电压越高，输电电流越小，根据损知输电线上损耗的能量就小，高压输电不会改变交流电的频率以及输电的速度，故选项D正确，A、B、C错误．
6．B
【解析】
根据输电功率公式和损耗功率的公式，可以看出，要使△P增大为原来的4倍，则在P和R线不变的情况下，使电压U变为原来的，所以输电电压变为110kV，故B正确，ACD错误．
7．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．
8．AC
【解析】
AB.
输电线上电流为，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20。也可以用来表示，其中为输电线电阻R两端的电压，而不是输送电压，故A正确，B错误；
C.
输电线上的功率损失为，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的1/400,C正确；
D.
如果用，则U应为R两端的电压，故D错误。
9．BC
【解析】
根据输送功率P=UI求出输电电流，再根据P损=I2R可得出输电线上损失的电功率与输送电压的关系．根据欧姆定律得到电压损失与输送电压的关系。
【详解】
设输送的电功率一定为P，输送电压为U，输电线上功率损失为△P，电压损失为△P，电流为I，输电线总电阻为R。
由P=UI知，
则得△P=I2R=
由题P、R一定，则得
所以输电线上的电功率损失是原来的倍，电压损失是原来的倍，故BC正确，AD错误。
故选：BC。
【点睛】
解决本题的关键掌握输送电功率公式P=UI，以及输电线上损失的电功率△P=I2R及欧姆定律，要注意公式中各量应对应于同一段导体。
10．ABC
【解析】T2副线圈电流；根据电流与匝数成反比得输电线中的电流I3，则有，解得：I3＝5A；根据电压与匝数成反比，得T2原线圈两端的电压为U3；，即，得U3＝2000V，故B正确；输电线上的损失电压为U损＝I3?2r＝5×2＝10V；T1的副线圈两端电压U2＝U损+U3＝10+2000＝2010V，T1的副线圈两端电压的最大值为2010V，故A正确；输电线上损失的功率P损＝I32?2r＝52×2＝50W，故C正确；T1的原线圈输入的电功率为10kW+50W=10.05kW，故D错误；故选ABC。
点睛：解决本题的关键知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系；2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系；3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系。
11．（1）20kW（2）200W;222.4V
【解析】
(1)输电线路的电流=100A
①
输电线路上损耗的功率为=20kW
②
(2)改用3800V高压输电，电流=10A
③
输电线路上损耗的功率为=200W
④
降压变压器的输入电压=3780V
⑤
设用户得到的电压为，则
⑥
解得=222.4V
⑦
12．（1）10
A；（2）1：50
【解析】
（1）由题意知，输电线上损失功率为：
△P=P出×10%=10kW
又则
（2）发电机输出电流为
根据变压器原理得：输电所需升压变压器的匝数比
n1：n2=I2：I1=10：500=1：50
13．（1）（2）（3）匝数比为
设问1：
任务1：提示：高压输电
任务2：提示：两个 升压变压器和降压变压器
设问2：
任务1：
提示：
任务2：
提示：中性面位置。
设问3：
任务1，提示：
任务2：提示：
任务3：提示：
【解析】
1.画出高压输电线路图如图所示。
2.
3.设升压变压器副线圈电流为，当输电线上损失功率为输送功率的时
所以
，
设升压变压器原线圈电流为，电压为，有
所以
所以升压变压器的匝数比为
降压变压器副线圈中的电流为I4，用户得到的功率
又所以
而降压变压器原线圈电流I3=I2=25A所以，降压变压器匝数比