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2019-2020年高考物理 5-5電能的輸送同步檢測 新人教版選修3-2 1．(xx浙江溫州高二期中)遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高電壓輸電，我國正在研究比330kV高得多的電壓進(jìn)行輸電，采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A．可節(jié)省輸電線路的銅材料 B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率 C．可減小輸電線上能量損失 D．可加快輸電的速度 答案：AC 解析：由于遠(yuǎn)距離輸電，往往輸送電功率一定，據(jù)P＝UI，輸送電壓U越高，則輸送電流I＝越小，據(jù)P線＝I2R，當(dāng)要求輸電線損耗一定的情況下，輸電線電阻可略大，導(dǎo)線可做得細(xì)一些或選擇電阻率略大的材料(非銅材料)；若輸電線確定，即r一定，則可減少線路上的能量損耗，故A、C正確，而交流電的頻率是一定的，不能調(diào)節(jié)，輸電的速度就是電磁波也就是光的傳播速度，也一定，故B、D不正確． 2．發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線總電阻為R，通過導(dǎo)線上的電流為I，學(xué)校得到的電壓為U2，則輸電導(dǎo)線上損耗的功率下列表達(dá)式錯(cuò)誤的是(　　) A.　　　　　　　　　　 B. C．I2R D．I(U1－U2) 答案：A 解析：用P＝求電阻上損失的功率時(shí)，U要與電阻R相對應(yīng)，選項(xiàng)A中的U1是輸出電壓不是輸電線電阻上的電壓，故A是錯(cuò)誤的．B中的U1－U2是輸電線上電阻上的電壓，因此，B是正確的，C、D中的電流I是輸電線中的電流，故C、D都是正確的． 3．(xx山東曲阜一中高二檢測)遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖如下圖所示．若發(fā)電機(jī)的輸電電壓不變，則下列敘述中正確的是(　　) A．升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率無關(guān) B．輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定 C．當(dāng)用戶用電器的總電阻減小時(shí)，輸電線上損失的功率增大 D．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 答案：C 解析：匝數(shù)比一定時(shí)，變壓器的輸入功率是由用戶消耗的功率決定的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．變壓器輸入電流與變壓器匝數(shù)比和負(fù)載電阻都有關(guān)系，B錯(cuò)誤．用戶用電器總電阻減小，據(jù)P＝，消耗功率增大，輸電線中電流增大，線路損失功率增大，C項(xiàng)正確．升壓變壓器輸出電壓等于輸電線路電阻上的損失電壓加上降壓變化器的輸入電壓，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4．在電能輸送過程中，輸送電功率一定，則在輸電線上的功率損失(　　) A．隨輸電線電阻的增大而增大 B．與輸送電壓的平方成正比 C．與輸電線上電壓損失的平方成正比 D．與輸電電流的平方成正比 答案：ACD 解析：輸電線上的功率損失ΔP＝I2R，電壓損失ΔU＝U－U′＝IR，輸電電流I＝P/U，所以ΔP＝I2R＝＝2R，可見在輸送功率P一定時(shí)，ΔP與I2成正比；ΔP與ΔU2成正比． 5．某農(nóng)村水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后用輸電線路把電能輸送到遠(yuǎn)處村寨附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后，再用線路接到各用戶，設(shè)兩變壓器都是理想變壓器，那么在用電高峰期，白熾燈不夠亮，但用電總功率增加，這時(shí)(　　) ①升壓變壓器的副線圈的電壓變大； ②高壓輸電線路的電壓損失變大； ③降壓變壓器的副線圈上的電壓變大； ④降壓變壓器到各用戶的輸電線上的電壓損失變大． A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．②④ 答案：D 解析：本題考查輸電線路的電壓損失．用電高峰期，用戶端總電阻由于并聯(lián)電燈增多而減小，從而電流增大，又由U損＝Ir可知，輸電導(dǎo)線上的電壓損失變大，升壓變壓器副線圈的電壓不變，降壓變壓器原、副線圈上的電壓變小，而降壓變壓器到各用戶的輸電線上的電壓損失變大．故正確答案為D. 6．某發(fā)電廠用2.2kv的電壓將電能輸送到遠(yuǎn)處的用戶，后改用22kv的電壓，在既有輸電線路上輸送同樣的電功率，前后兩種輸電方式消耗在輸電線上電功率之比為________，要將2.2kv的電壓升高到22kv，若變壓器原線圈的匝數(shù)為180匝，則副線圈匝數(shù)應(yīng)該是________匝． 答案：100:1　1800 解析：由于前后兩次輸送的電功率相等，則有IU＝I′U′， 所以＝＝，＝＝100，由變壓器的原理：＝，可得＝＝＝，所以n2＝1800匝． 本題主要考查了變壓器以及遠(yuǎn)距離高壓送電，在解題時(shí)要注意電路上損失的電功率的計(jì)算，以及變壓器的升壓比等于其匝數(shù)比． 7．(xx山東濰坊高二期中)某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率P＝38kW，輸電線路總電阻r＝1Ω. (1)若采用U＝380V輸電，求輸電線路損耗的功率P1. (2)若改用U1＝10000V高壓輸電，用戶端利用n1:n2＝44:1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓U2. 答案：(1)10kW　(2)227.19V 解析：(1)輸電線上的電流強(qiáng)度為I＝＝A＝100A 輸電線路損耗的功率為P損＝I2R＝10021W＝10kW (2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)镮1＝＝A＝3.8A 變壓器原線圈兩端的電壓 U′＝U－I1R＝(10000－3.81)V＝9996.2V 根據(jù)＝ 用戶得到的電壓為U2＝U′＝9996.2V＝227.19V. 能力提升 1．用變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，輸送的電功率為P，輸送的電壓為U，輸電導(dǎo)線上的電阻率為ρ，導(dǎo)線橫截面積為S，導(dǎo)線總長為L，輸電線損耗的電功率P1，用戶得到的電功率為P2則(　　) A．P1＝ B．P1＝ C．P2＝P－ D．P2＝P－ 答案：BD 解析：由導(dǎo)線輸送的電功率P＝UI知，輸電導(dǎo)線上的電流強(qiáng)度I＝，由電阻定律得R＝ρ，所以導(dǎo)線上損耗的功率為導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱功率P1＝I2R＝ρ，B正確，用戶得到的電功率P2應(yīng)為輸送的電功率減去導(dǎo)線損耗的熱功率，即P2＝P－P1＝P－，D正確． 2．(xx江蘇物理)在如下圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變．隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有(　　) A．升壓變壓器的輸出電壓增大 B．降壓變壓器的輸出電壓增大 C．輸電線上損耗的功率增大 D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大 答案：CD 解析：對升壓(或降壓)變壓器而言，由變壓器電壓比U1:U2＝n1:n2知，輸入電壓不變，匝數(shù)不變，輸出電壓不變，故A選項(xiàng)不正確；由P＝UI知，U不變，P增大，故I增大，使得輸電線上的電壓損耗ΔU＝I2R線增大，功率損耗ΔP＝IR線增大，所以降壓變壓器上的輸入電壓減小，輸出電壓減小，所以B不正確，C正確；因?yàn)檩旊娋€上損耗的功率占總功率的比例為＝＝＝∝P1，所以隨發(fā)電廠輸出功率變大，該值變大，D正確． 3．某小型水電站的電能輸送示意圖如下，發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)．要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則(　　) A.> B.< C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 答案：AD 解析：由于輸電線上的功率損耗，故升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率．故D正確.＝，＝，因?yàn)閁1＝200 VU3＝U2－U線，故>，選項(xiàng)A正確． 4．(xx臨沂模擬)一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電．輸電線路總電阻R＝1kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220V,60W)．若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器T1和T2的損耗可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則(　　) A．T1原、副線圈電流分別為103A和20A B．T2原、副線圈電壓分別為1.8105V和220V C．T1和T2的變壓比分別為1:50和40:1 D．有6104盞燈泡(220V、60W)正常發(fā)光 答案：ABD 解析：T1原線圈的電流為I1＝＝A＝1103A，輸電線上損失的功率為P損＝IR＝10%P1， 所以I2＝＝A＝20A，選項(xiàng)A對；T1的變壓比為＝＝＝；T1上副線圈的電壓為U2＝50U1＝2105V，T2上原線圈的電壓為U3＝U2－I2R＝2105V－20103V＝1.8105V，選項(xiàng)B對；T2上原、副線圈的變壓比為＝＝＝，選項(xiàng)C錯(cuò)；能正常發(fā)光的燈泡的盞數(shù)為：N＝＝6104(盞)，選項(xiàng)D對． 5．風(fēng)力發(fā)電作為新型環(huán)保新能源，近幾年來得到了快速發(fā)展，如下圖所示風(fēng)車陣中發(fā)電機(jī)輸出功率為100kW，輸出電壓是250V，用戶需要的電壓是220V，輸電線電阻為10Ω.若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求： (1)在輸電線路中設(shè)置的升、降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比． (2)用戶得到的電功率是多少． 答案：(1)1:20　240:11　(2)96kW 解析：(1)輸電線損失的功率 P損＝P4%＝100kW4%＝4kW. 輸電線電流I2＝＝A＝20A. 升壓變電器輸出電壓U2＝＝V＝5103V. 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比：＝＝＝. 電壓損失U損＝I2R線＝2010V＝200V. 降壓變壓器原線圈端電壓U3＝U2－U損＝4800V. 降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比＝＝. (2)用戶得到的電功率即降壓變壓器的輸出功率為 P用＝P－P損＝P(1－4%)＝10096%kW＝96kW. 6．(xx淄博模擬)有條河流，流量Q＝2m3/s，落差h＝5m，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機(jī)總效率為50%，輸出電壓為240V，輸電線總電阻R＝30Ω，允許損失功率為輸出功率的6%，為滿足用電的需求，則該輸電線路所使用的理想的升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？可以使多少盞“220V　100V”的電燈正常發(fā)光？(g取10N/kg) 答案：升壓變壓器的匝數(shù)比為6:125.降壓變壓器的匝數(shù)比為235:11　470盞 解析：設(shè)ρ為水的密度，電源端：P輸出＝50%＝Qρgh0.5＝5104W 輸出電壓U0＝240V；輸電線路如下圖所示． 為滿足輸電要求，據(jù)ΔP損＝IR，有I送＝＝ ＝10A 則送電電壓為U送＝＝＝5103V 所以升壓變壓器的變壓比為n1:n2＝U0:U送＝6:125 輸電線電壓損失ΔU損＝I送R＝300V 用戶端：U1＝U送－ΔU損＝4700V，據(jù)題意可知，U2＝220V，所以降壓變壓器的匝數(shù)比為n′1:n′2＝U1:U2＝235:11.因?yàn)槔硐胱儔浩鳑]有能量損失，故P用＝P送－ΔP損，則可正常發(fā)光的電燈的盞數(shù) n＝＝470盞．