5.5电能的输送 （word答案含解析）—人教版高中物理选修3-2同步训练

5.5电能的输送
一、单选题(共30分)
1．(本题3分)超导是当今高科技的热点，利用超导体材料可实现无损耗输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4?，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V，若用临界温度以下的超导体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，那么节约的电功率为（　　）
A．1kW B．10kW C．1.6kW D．1600kW
2．(本题3分)在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为false，横截面积为S，总长度为l，输电电流I，输电线损失的电功率为false，用户得到的电功率为false，则下列关系式中正确的是（　　）
A．false，false B．false，false
C．false，false D．false，false
3．(本题3分)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．输电线上损失的功率为9×105kW
D．输电线上损失的功率为false，U为输电电压，r为输电线的电阻
4．(本题3分)下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（　　）
A．因为热功率false，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗
B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗
C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗
D．以上说法均不正确
5．(本题3分)图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1 ∶ n2 = 1 ∶ k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3 ∶ n4 = k ∶ 1，模拟输电导线的电阻r=3Ω，T2的负载是规格为“15V，45W”的灯泡L。当T1的输入电压为16 V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为（　　）
461010062865
A．false B．2 C．3 D．9
6．(本题3分)如图所示为从发电厂到用户的远距离输电示意图，两变压器均视35420301375410为理想变压器。升压变压器的原、副线圈匝数分别为false和false，false，降压变压器的原剛线圈匝数分别为false和false，且false。发电厂输出按正弦规律变化的交流电（输出电压最大值一定），输电线总电阻为false，用户总电阻为false，下列判断正确的是（　　）
A．升压变压器的输入电压和用户得到的电压相等
B．发电厂的输出功率不随用户电阻的变化而变化
C．如果false值变大，其他参数不变，用户得到的电压增大
D．如果用户电阻false增大，输电线上损失的功率可能增大
7．(本题3分)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为false，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，下列说法正确的是（　　）
441896580010A．原、副线圈中的电流之比为false
B．副线圈回路中电阻两端的电压为66V
C．原线圈回路中电阻两端的电压为55V
D．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比false
8．(本题3分)远距离输电示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为false、false。降压变压器原、副线圈匝数分别为false、false（变压器均为理想变压器）。降压变压器的输出电压为220V，则下列说法中正确的（　　）
A．通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大
223837528575B．false
C．乙图中电压的瞬时值表达式为false
D．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
34575757924809．(本题3分)含有理想变压器的电路如图甲所示，变压器原、副线圈匝数之比false，电阻false，电流表、电压表均为理想交流电表，开关S断开，现给变压器原线圈加如图乙所示的正弦交流电压u，则（　　）
A．流过false的电流的频率为5Hz
B．电压表示数为22V
C．闭合开关S，电流表示数变大，电压表示数变小
D．闭合开关S，电流表示数约为falseA
10．(本题3分)如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和3390900689610理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2，T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是（　　）
A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4变大
B．当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小
C．输电线上损失的功率ΔP＝false
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比false，同时应增大降压变压器的匝数比false
二、多选题(共12分)
11．(本题3分)远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比
B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比
C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比
D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比
12．(本题3分)远距离送电，已知升压变压器输出电压为U1，功率为P，降压变压器的输入电压为U2，输电线的电阻为R，输电线上电压为U线，则线路损耗的热功率P损可用下面哪几种方法计算（　　）
A．P损=false B．P损=false C．P损=false D．P损=false
312420033909013．(本题3分)如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。闭合开关S后（　　）
A．升压变压器的输出电压减小
B．降压变压器的输出电流增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上交变电流的频率减小
14．(本题3分)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T1的原、副线圈匝数之比为n1：n2＝1：10．在T1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T2的原、副线圈数之比为n3：n4＝10：1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200V且“用电设备”消耗的电功率为10kW，不考虑其它因素的影响，则（　　）
353377585725A．T1的副线圈两端电压的最大值为2010falseV
B．T2的原线圈两端的电压为2000V
C．输电线上损失的电功率为100W
D．T1原线圈输入的电功率为10.1kW
三、解答题(共59分)
15．(本题13分)某发电机的输出功率为100 kW，输出电压为250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而此时用户得到的电压正好为220 V。
（1）画出全过程的线路示意图；（输电线电阻用r线表示）
（2）升压变压器原、副线圈匝数比各是多少；
（3）降压变压器原、副线圈匝数比各是多少？
16．(本题16分)如图所示，某村在距村庄较远的地方建了一座小型水电站，发电机的输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线电阻为10 Ω，，求：
(1)若不用变压器而由发电机直接输送，用户得到的电压和功率是多少？
(2)用如图所示电路输电，若允许线路消耗的功率为输出功率的4%，且用户需要220 V电压时，所用升压、降压变压器原副线圈匝数比为多少？(不计变压器能量损失)
40290753810
3684270221932517．(本题15分)水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能．某小型水力发电站水流量为Q＝5m3/s（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差为h＝10m，发电机（内阻不计）的输出电压为U1＝250V，输电线总电阻为r＝4Ω，为了减小损耗采用了高压输电．在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中false，用户获得电压U4＝220V，用户获得的功率falseW，若不计变压器损失的能量，已知水的密度false、重力加速度g取10m/s2．求：
（1）高压输电线中的电流强度I2；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比false；
（3）该电站将水能转化为电能的效率false有多大？
18．(本题15分)小型水利发电站的发电机输出功率为1000kW，输出电压为500V，输电线总电阻为false，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的false，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220V，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，求：
361950019050（1）输电线上的电流；
（2）升压变压器的原、副线圈的匝数之比；
（3）降压变压器的原、副线圈的匝数之比。
参考答案
答案含解析
1．A
【详解】
输电电流为
false
输送电路的输出电压为
false
输出功率为
false
若用超导体电缆替代原来的输电线后，由于线路上没有损耗，则输出功率等于提供给用电器的电功率，即
false
所以节约的电功率
false
故选A。
2．B
【详解】
在远距离输电时，输电线的电阻为
false
输出电流是
false
故输电线上损失的电功率为
false
false
故ACD错误，B正确。
故选B。
3．B
【详解】
A．电流是处处相等的，所以输电线上输送的电流大小为
false
故A错误；
B．输电线上由电阻造成的损失电压
false
故B正确；
C．输电线上损失的功率为
false
故C错误；
D．输电线上损失的功率为
false
故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A B．输电导线上的热损耗若用false或P＝IU公式，则 U必须为输电线上等效电阻两端的电压，并不是输电电压。选项A、B均错误；
CD．输电导线上的热损耗若用P＝I2R，I为输电电流、R为输电线电阻，所以减小输电线电阻或减小输送电流的方法可以减小输电导线上的热损耗。选项C正确，选项D错误。
故选C。
5．C
【详解】
根据电压与匝数成正比，有false得
U2＝16k
灯泡的额定电流为
false
降压变压器副线圈电流I4＝3A，根据false得
U3＝kU4＝15k
根据电流与匝数成反比，得false得
false
电压关系：
U2＝U3+I3r
即
false
代入数据解得：
k=3
故选C。
6．C
【详解】
A．发电厂输出电压最大值一定，则升压变压器的输入电压有效值false，不变，根据
false
可知
false
根据串联电路特点可知降压变压器输入电压
false
根据
false
可知
false
选项A错误；
BD．若用户电阻false增大，会使得线路中电流均减小，发电厂输出功率
false
减小，输电线上损失的功率
false
可知输电线上的损失功率减小，选项BD错误；
C．输电线所在电路有
false
又
false
和
false
结合
false
false
可得
false
由此可知若false增大，其他参数不变，用户得到的电压增大，选项C正确。
故选C。
7．B
【详解】
A．原、副线圈中的电流之比为原、副线圈的匝数比的反比，为1:3，故A错误；
BC．设原线圈两端的电压为U，则副线圈两端的电压为false，此时通过副线圈的电流为
false
则此时通过原线圈的电流为false，故此时原线圈的总电压为
false
故可得原线圈两端的电压为
false
电阻两端的电压为22V；
副线圈回路中电阻两端的电压为
false
故B正确，C错误；
D．原、副线圈回路中电阻两端的电压之比为1:3，通过电阻的电流之比为1:3，故消耗的电功率之比为1:9，D错误；
故选B。
8．C
【详解】
A．变压器只改变电压，不会改变交流电的频率，因此通过升压变压器的电流频率与通过降压变压器的电流频率相同，A错误；
BD．由于发电厂的交流电压的有效值为220V，用户得到的电压也是220V，但电能输送的过程中，有能量的损失，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，根据
false
可知
false
因此
false
BD错误；
C．交流电的周期为0.02s，因此角速度
false
因此乙图中电压的瞬时值表达式为
false
C正确。
故选C。
9．D
【详解】
A．原线圈接入如图乙所示
T=0.02s
所以频率为
false
变压器只改变交流电压、电流的大小，不能改变频率，故通过false的电流的频率为50Hz，故A错误；
B．原线圈接入电压的最大值是false，所以原线圈接入电压的有效值是
false
理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，所以副线圈电压是false，所以电压表的示数为false，故B错误；
C．闭合开关后，形成并联电路，电阻减小，电压不变，电压表示数不变，副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，根据能量守恒定律，所以原线圈输入功率也增加，原线圈电流增加，电流表的示数变大，故C错误；
D．闭合开关后，流经副线圈的电流为
false
因为
false
故原线圈中的电流为
false
即电流表的示数约为1.56A，D正确；
故选D。
10．D
【详解】
ABC．当用户的用电器增多时，用户消耗的功率变大，P4变大，P3变大，用户电流变大，输电线上电流变大，电压损失U损变大，根据
false＝false
可知U2不变，根据
false＝false
可知U4变小，而输电线上损失的功率
ΔP＝false
故ABC错误；
D．要减小线路的损耗，应增大升压器的匝数比false，输电电压变大，在输送功率一定的条件下，输电线电流减小，T2输入电压变大，要用户得到额定电压，同时应增大降压变压器的匝数比false，故D正确。
故选D。
11．CD
【详解】
设输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，输电线上损失的电压为false，则输电电流为
false
输电线上损失的电压
false
输电线上损失的电功率
false
所以输电线上损失的电压与输电电压成反比，与输电功率成正比，输电线上损失的功率与输电功率的平方成正比，与输电电压的平方成反比，与损失的电压的平方成正比，所以AB错误，CD正确。
故选CD。
12．BD
【详解】
ABC．输电线上的电压为U线，则输电线上损耗的功率
false
AC错误B正确；
D．升压变压器输出电压为U1，功率为P，根据功率公式可知，输电线上的电流
false
输电线上损耗的功率
false
D正确。
故选BD。
13．BC
【详解】
A．由题意知发电厂的输出电压不变，即升压变压器的输入电压不变，匝数比固定，故输出电压也不变，故A错误；
B．因为负载并联，开关闭合后，总电流增大，即降压变压器的输出电流增大，故B正确；
C．开关闭合后，总电流增大，即降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大；根据
false
输电线的电阻不变，所以输电线上的电压损耗增大，故C正确；
D．变压器不改变频率，故频率不变，故D错误；
故选BC。
14．AB
【分析】
根据降压变压器的输出电压，结合匝数比求出输入电压，从而得出输电线电流，根据输电线的电阻得出损失的功率，根据电压损失得出升压变压器的输出功率．
【详解】
T2副线圈电流 false，设输电线中的电流为I3．则比得false，则有I3＝5A，设T2原线圈两端的电压为U3．则false，即得 U3＝2000V，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，所以T1的副线圈两端电压的最大值为2010 falseV，故AB正确；输电线上损失的功率 P损＝I32?2r＝52×2＝50W，故C错误；T1的原线圈输入的电功率为 P1＝10kW+50W＝10.05kW，故D错误．所以AB正确，CD错误．
【点睛】
解决本题的关键要知道：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．
15．（1）见解析；（2）false；（3）false
【详解】
（1）画出高压输电线路图如图所示
（2）设升压变压器原线圈电流为I1，电压为U1，有U1 = 250 V
false
升压变压器副线圈电流为I2，当输电线上损失功率为输送功率的5%时，有
false
解得
false
因此升压变压器的匝数比
false
（3）降压变压器的输入电压为
false
所以，降压变压器匝数比
false
16．（1）320V，5760W（2）false
【解析】
【详解】
（1）不用变压器而直接输送时，输电线上的电流false
?电压损失△U=IR=18×10V=180V????????????
功率损失△P=I2R=182×10=3240W??????????????????
用户得到的电压和功率分别是
U用=U-△U=500V-180V=320V?????????????????????????????
P用=P-△P=9000W-3240W=5760W???????????????????????????
（2）由△P=P×4%=I2R
代入数据得I2=6A，
由P=U2I2得false??????????????????
由false?得false
U3=U2-I2R=（1500-60）V=1440V?
所以false
【点睛】
解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系，以及知道变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和电压损失之和．
17．（1）50A （2）1：16 （3）40%
【详解】
（1）根据理想变压器变压规律得false，解得false
又根据理想变压器无能量损失知false
再根据false得false
（2）高压输电线电阻损失电压false
得false
故false
（3）高压输电线电阻损失电功率false
故发电机输出电功率false
又水流每秒带来的机械能false
故水能转化为电能的效率false
18．（1）false；（2）false；（3）false
【详解】
（1）输电线上损耗的功率
false
根据功率公式
false
解得
false
（2）升压变压器原线圈上的电流
false
升压变压器原副线圈的匝数之比
false
（3）输电线上损失的电压
false
升压变压器副线圈两端的电压
false
解得
false
降压变压器原线圈两端的电压
false
降压变压器原副线圈的匝数比
false