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2018_2019学年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电分层训练粤教版选修3_2

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                              第七节  远距离输电


                                   A 级 抓基础
    1.(多选)下列关于电能输送的说法中正确的是(  )
    A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
    B.减小输电导线上功率损失的唯一办法是采用高压输电
    C.减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积
    D.实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条
件等
    答案:AD

    2.远距离输电中,发电厂输送的电功率相同,如果分别采用输电电压为                              U1=110 

kV 和输电电压为      U2=330 kV 输电.则两种情况中,输电线上通过的电流之比                    I1∶I2 等于(  )
    A.1∶1                          B.3∶1
    C.1∶3                          D.9∶1
                                                                    I1  U2
    解析:输送功率相同,根据            P=UI 得,输电电流与输电电压成反比,由公式I2=U1可
知  B 对.
    答案:B
    3.晚上七八点钟,用户使用的电灯增多,灯光要比深夜暗些,这是因为(  )
    A.电路的总电流减小,每盏灯分到的电流也减小
    B.电路的总电流不变,但每盏灯分到的电流减小
    C.电路的总电流增大,使输电干线上的电压降增大
    D.电路的总电流增大,使输电干线上的电压降减小
                                                                U
    解析:晚上七八点钟,由于负载增多,总电阻减小,根据欧姆定律                            I=R可知,输电线
上的电流增大,输电线上损失的电压变大,所以用户获得的电压减小,每盏灯两端的电压
降低,故    C 正确,ABD   错误.
    答案:C
    4.(多选)某发电站用        11  kV 交变电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为                    R.现若
用理想变压器将电压升高到            220 kV 送电,下面哪个选项正确(  )
            U
    A.因  I=R,所以输电线上的电流增为原来的                20 倍
            P                              1
    B.因  I=U,所以输电线上的电流减为原来的20
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            U2
    C.因  P=  R ,所以输电线上损失的功率增为原来的                400 倍
                                                              1
    D.若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线的直径减为原来的20
                         P
    解析:根据     P=UI  得 I=U,输送功率一定,输送电压变为原来的                  20 倍,则输送电流
          1                                                      1
                                         2
变为原来的20,故       A 错误,B   正确;根据     P 损=I R 得,输送电流变为原来的20,则损失的
               1                                              1
                                      2
功率变为原来的400,故         C 错误;根据     P 损=I R 得,输送电流变为原来的20,要使输电线
                                             l    4l                1
上的功率不变,电阻变为原来的              400 倍,根据    R=ρS=ρπd2,直径变为原来的20,故
D 正确.
    答案:BD

    5.(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为                           P0,输电电压为
U,输电导线的总电阻为          R.则下列说法正确的是(  )
                        U
    A.输电线上的电流        I=R
                        P0
    B.输电线上的电流        I= U
                            P0
    C.输电线上损失的功率          P=( U )2R
                            U2
    D.输电线上损失的功率          P= R
                             P0  U线

    解析:输电线上的电流          I 线= U =  R 故 A 错误,B   正确;输电线上的功率损失            P=
       P0
I线2 R=( U )2R=   ,故  C 正确,D   错误.
    答案:BC
    6.(多选)某发电厂通过远距离向某学校输电,输送的电功率为                         P,当输电线的电阻和
输送的电功率不变时,则下列说法正确的是(  )
    A.输送的电压越高,输电线路上损失的电压越大
    B.输电线路上损失的电压与输送电流成正比
    C.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比
    D.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
                                                           P
    解析:设输电电压为         U,线路电阻为      R,由   P=UI 得输电电流     I=U,则损失电压为
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         PR                                      P2R
                                             2
U 损=IR=  U ,A 错,B   对.线路上损失的功率          P 损=I R= U2 知  C 错,D 对.
    答案:BD
                                   B 级 提能力

    7.有一台交流发电机         E,通过理想升压变压器          T1 和理想降压变压器       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.设 T1 的输入电压    U1 一定,当用户消耗的电功率变大时,有(  )


    A.P2 变大,P3   变大  B.P1  变小,P2   变小

    C.U2 变小,U3   变小  D.U2  变小,U4   变大

    解析:当用户消耗的电功率变大时,由于是理想变压器,则                         P3 也会变大,由于      T1 的输

入电压   U1 一定时,U2   也不变,则     P2 必须变大,故     A 正确,B   错误;线路上的电流变大,导

致电阻   R 消耗的功率也变大,电阻两端电压也变大,所以                    U3 变小,U4  变小,故    C、D  错
误.
    答案:A
    8.分别用    220 V 和 1 100 V 的电压输电,输送电功率相同,导线材料和送电距离也相
同.若要输电线路上的功率损失也相同,则所用导线的横截面积之比是(  )
    A.25∶1                         B.5∶1
    C.1∶5                          D.1∶25
    解析:设导线的电阻率为           ρ,导线的横截面积为          S,导线总电阻为       R,送电距离为      L,
                                                            P
输电电压为     U,输电线中电流为        I,输送功率为       P,则由   P=UI 得,I=U,输电损失的电功
                   2L                 P2    2L
率为   ΔP=I2R,R=ρ    S ,联立可得:ΔP=U2·ρ          S .由题意,P、L、ρ、ΔP        相等,则

                      2     2
有  S1∶S2=U2∶U12=1 100  ∶220 =25∶1.故选     A.
    答案:A
    9.(多选)远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,2                                 是
升压变压器的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,                           R 是输电线的电阻,交流电
源的输出电压恒定.当          K 由 2 改接为   1 时,下列说法正确的是(  )


    A.电压表读数增大
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    B.电流表读数增大
    C.电流表读数减小
    D.输电线上损失的功率减小

    解析:K   由  2 改接为   1 时,升压变压器副线圈匝数增多,根据                U1∶U2=n1∶n2 可知输电

电压   U2 升高.所以输电线电压增大,所以最终降压变压器的输出电压变大,电压表测路端
电压,示数变大,A        正确;电压表示数增大,电流增大,所以电流表的示数增大,B                          正确,
C 错误;电流表示数增大,输电线损失功率增大,D                    错误.
    答案:AB
    10.(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图,变压器均为理想变压器.随着用
户负载增多,发电机         F 达到额定功率时,降压变压器输出功率仍然不足,用户的用电器不
能正常工作.那么,在发电机以额定功率工作的情况下,为了适当提高用户的用电功率,
可采取的措施是(  )


    A.适当减小输电线的电阻           r
               n4
    B.适当提高n3
               n2           n4
    C.适当提高n1的同时,降低n3
               n2           n4
    D.适当降低n1的同时,提高n3
    解析:当发电机输出功率一定时,为使远距离用户得到更多的功率,需减小输电线上
的功率损失,根据        ΔP=I2r,可以减小输电线的电阻             r,A 对;也可以通过提高输电电压,
                    n2

减小输送电流,即提高n1,这样使线圈                n3 两端电压变大,为使用户的用电器正常工作需要
        n4
适当降低n3,C     对.
    答案:AC
    11.发电厂输出的交变电压为            22 kV,输出功率为       2.2×106  W,现在用户处安装一降
压变压器,用户电压为          220 V,发电厂到变压器间的输电导线总电阻为                 22 Ω.求:
    (1)输电导线上损失的电功率;
    (2)变压器原、副线圈的匝数之比.
    解析:(1)导线上输送的电流为
         P总   2.2 × 106

    I 线=U总=2.2   × 104 A=100 A
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    则输电线损失电功率

                   2              5
    P 损=I线2 R 线=100 ×22 W=2.2×10    W
    (2)降压变压器原线圈电压

    U1=U 总-U  线=U 总-I  线 R=19 800 V
    所以原副线圈匝数比
    n1  U1  19 800 90
    n2=U2=   220 =  1
    答案:(1)2.2×105 W (2)90∶1
    12.水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能,是功在当代,利在千秋的大事,
现在水力发电已经成为我国的重要能源之一.某小河水流量为                          40   m3/s,现在欲在此河段
上筑坝安装一台发电功率为            1 000 kW 的发电机发电,采用高压输电,高压输电线的总电阻
为  5Ω,损耗总功率的        5%.求:
    (1)能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光?
    (2)设发电机输出电压为         500 V,则所用理想升压变压器原副线圈匝数比应是多大?
    (3)若所用发电机总效率为          50%,则拦河坝要建多高(水的密度             ρ=1.0×103     kg/m3,
重力加速度     g 取 10 m/s2)?

    解析:(1)用户得到的功率          P 用=P×95%,P   用=n×P  灯,n=9 500 盏.

                                 2
    (2)输电线上损失的功率         P×5%=I  R,设升压变压器原线圈两端的电压为                U1,副线圈
                                                                   n1  U1

两端的电压为      U2 升压变压器输出功率        P=U2I 且  P=P 总,则   U2=10  000 V,由n2=U2解得
n1  1
n2=20.
    (3)由水流流量     Q 知,每秒钟到达发电机涡轮组的水的体积                 V=Q
    每秒钟到达发电机涡轮组的水的质量                m=ρV,由题意知:mgh×50%=P,解得            h=5 m.
                       1
    答案:(1)9 500 (2)20 (3)5 m
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