东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：4.3电能的远距离传输 同步练习（含解析）

4.3电能的远距离传输
同步练习（含解析)
1．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
2．照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的．可是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，这是因为此时
(　　)．
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电流
3．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
4．下列说法不正确的是（
）
A．电感线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大
B．在交流电输送环节中，造成电压损失的原因除了电阻以外，还有电感和电容
C．为降低涡流造成的损耗，变压器的铁芯做成片状
D．电容器对交流电有阻碍作用，电容越大，交流电的频率越高，对交流电的阻碍越大
5．如图所示为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2．在输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为10:1和1:10，电压表的示数为220
V，电流表的示数为10
A，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是(
　　)
A．升压变压器原、副线圈的匝数比为
B．采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为100
A
C．线路输送电功率是220
kW
D．将P上移，用户获得的电压将降低
6．输电线的电阻为r，输送的电功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为（　　）
A．P
B．P－·r
C．P－
D．·r
7．交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数之比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U．下列说法正确的是（　　）
A．mn＜1
B．mn＞1
C．输电线上损失的功率为
D．输电线上损失的功率为
8．如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是(　　)
A．U1B．U2>U3
C．U3>U4
D．U3＝U1＋U2
9．如图所示的输电线路中，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器，电压表V1、V2分别接在T1和T2副线圈两端。已知T2原、副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为r，T1原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，电压表和电流表均为理想电表。由于用户的负载变化，电流表A2的示数增加ΔI，则
A．电流表A1的示数增大
B．电压表V2的示数减小
C．电压表V1的示数增大
D．输电线上损失的功率增加
10．如图，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势为e=22sin100πt（V）。并与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数比为4：1，降压变压器副线圈接入一只“12V
6W”的灯泡，且灯泡正常发光，输电线路总电阻r=16Ω，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则（　　）
A．电压表的示数为22V
B．原线圈中交变电压的频率为100Hz
C．升压变压器的原、副线圈匝数之比为11：25
D．当降压变压器副线圈再并联一只同样灯泡时，输电线上损失的功率减小
11．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比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1=_________，
=___________。
12．某发电站通过升压变压器、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400V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1：25，输电线上功率损失为4%，则(1)
升压变压器输出电压_______V；(2)输电线上的电隔R=______Ω；(3)若有60W分配给生产，其余电能用来照明，那么可供额定功率为40W的电灯_______盏正常工作．
13．在某偏僻山区建设了一个小型水电站，通过升压变压器将电能输送到镇上．已知发电机组输出电压为400V，输出功率为l03kW，输电线的总电阻为1000Ω，镇上用户得到的最大功率为900kW，求：
（1）升压变压器原线圈和副线圈的匝数之比；
（2）用户端降压变压器原线圈两端的电压。
14．某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积为S=0.25m2，匝数为100匝，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=l00πrad/s匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比1：20
，降压变压器的副线圈接入若干“220V，100W”的灯泡，两变压器间的输电线等效电阻R=20Ω，变压器均为理想变压器．当发电机输出功率为时，灯泡正常发光.求：
(1)电压表读数；
(2)输电线上损失的功率；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数之比.
参考答案
1．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。
2．C
【解析】
晚上七、八点钟用电高峰时开灯，由于负载增多，各个负载是并联，则总电阻减小，根据欧姆定律，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，由于照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，所以用电高峰时用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压较低．故C正确，ABD错误．
故选C.
3．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．
【点睛】
本题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用，要注意功率公式中P=UI中的电压U应为输电电压．
4．D
【解析】
A．电感线圈的匝数越多，对同一个交变电流的阻碍作用就越大，选项A正确，不符合题意；
B．在交流电输送环节中，造成电压损失的原因除了电阻以外，还有电感和电容，选项B正确，不符合题意；
C．为降低涡流造成的损耗，变压器的铁芯做成片状，选项C正确，不符合题意；
D．电容器对交变电流的阻碍作用与交变电流的频率和电容有关，电容越大，交流电的频率越高，对交流电的阻碍越小，故D错误，符合题意。
故选D。
5．C
【解析】
根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为：，故A错误；采用高压输电可以减小输电线中的电流，从而减小输电过程中的电能损失，根据电流互感器原理及匝数比为1：10，由公式，得输电电流为IA2=10×10?A=100?A，故B错误；根据电压表的示数为220?V，根据变压公式，，输电电压为U2=10×220?V=2?200?V，线路输送电功率为P=U2IA2=220?kW，故C正确；将P上移，则降压变压器的初级线圈减小，故用户获得的电压将升高，故D错误．故选C．
点睛：本题实质是电压互感器与电流互感器的简单运用，电压互感器与电流互感器是利用变压器原理将电压、电流减小到可测范围进行测量的仪器．
6．B
【解析】
输电线路上的电流由
可得
输电线上消耗的功率为
所以用户得到的功率为
故B正确，ACD错误。
故选B。
7．AC
【解析】
若变压器的输电功率为P，用户得到的功率为P′，由于升压变压器输入电压为U，降压变压器输出电压为U，则升压变压器输出，降压变压器输入为U3=nU，由于在输电线上有功率损失，所以P＞P′，又，整理可得：mn＜1，故选项A正确，B错误；根据变压器的规律，升压变压器副线圈的电压，降压变压器原线圈电压U3=nU，线路损失的电压△U=U3-U2，损失的功率，由以上式子代入求得：，故选项C正确，D错误．
8．ABC
【解析】
由图可知，左边是升压变压器，则U1＜U2，由于输电线电阻，导致U3＜U2；右边则是降压变压器，所以U3＞U4；U3＝U输＋U2；
A．U1B．U2>U3，与结论相符，选项B正确；
C．U3>U4，与结论相符，选项C正确；
D．U3＝U1＋U2，与结论不相符，选项D错误；
故选ABC．
9．AB
【解析】
A.
T2原、副线圈匝数比为k，所以
，所以电流表A1的示数增大，A正确。
B.
因为电流表A1的示数增大，所以输电线上损失电压增加，变压器T2原线圈电压减小
，根据变压器原理
得电压表V2的示数减小，B正确。
C.
因为T1原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，所以电压表V1的示数不变，C错误。
D.
因为输电线上电流增大，根据功率方程可知，输电线损失功率增加量一定不是，D错误。
10．AC
【解析】
A．导线框产生的交变电动势的最大值为22V，根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，有效值
U1=V=22V
电压表的示数为有效值，故示数为22V，故A正确；
B．理想变压器不会改变交变电压的频率，导线框的角速度
ω=100πrad/s
则频率
=50Hz
故原线圈中交变电压的频率为50Hz，故B错误；
C．降压变压器副线圈中灯泡正常发光，则副线圈输出电压
U4=12V
输出电流
=0.5A
根据变流比可知，降压变压器输入电流
=0.125A
根据变压比可知，降压变压器输入电压
输电线上的电压
=I3r=2V
根据闭合电路欧姆定律可知，升压变压器原线圈输出电压
U2==50V
根据变压比可知，升压变压器原、副线圈匝数之比
n1：n2=U1：U2=11：25
故C正确；
D．当降压变压器副线圈再并联一只同样灯泡时，负载电阻变小，输电线上的电流变大，输电线上损失的功率变大，故D错误。
故选AC。
11．
【解析】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，输电电压为KU，输送功率P=KUI，所以
；
当副线圈与原线圈的匝数比为nk时，输电电压为nKU，输送功率P=nKUI′，所以
；
12．10000；
40；
900
【解析】
知道输电线上消耗的总功率的大小，根据P耗=I2R线可求得输电线的电阻的大小，求出降压变压器的输入和输出的电流，根据电流与匝数成反比可以求得降压变压器原副线圈的匝数比；根据总的照明的功率的大小和每盏灯泡的功率可以求得总的灯泡的数目．
【详解】
（1）因为，所以
（2），又因，所以
（3），
13．（1）
；（2）9×104V
【解析】
（1）输电线电流为I，则输电线的损失功率为：
△P=I2R
解得：A
送电电压为U2，则输出功率为：
P=U2I
解得：V
根据变压器原理，升压变压器原线圈和副线圈的匝数之比为：
解得：
（2）输电线上降落的电压为：
△U=IR
用户端原线圈的电压为：
U3=U2-△U=9×104V
14．(1)250V，（2）2000W，（3）240：:11
【解析】
（1）矩形闭合导体框ABCD在匀强磁场中转动时，产生的交流电的最大值为：
，
电压表读数为电压的有效值：
；
（2）发电机的输出电压为
，
升压变压器的输出电压：
当发电机输出功率为时，
则输电线上损失的功率为：
(3)
压变压器原线圈上点的电压为：
，
又由题意知，灯泡正常发光，所以
所以降压变压器原、副线圈的匝数之比为：