2016-2017学年高中物理 第5章 交变电流新人教版选修3-2_4

1 电能的输送 (建议用时：45 分钟) 学业达标 1关于电能输送的以下分析，正确的是( ) A由公式 P 知，输电电压越高，输电线上功率损失越少 U2R B由公式 P 知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少 U2R C由公式 P I2R 知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大 D由公式 P UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比 【解析】 输电线上损失的功率 P 损 I2R 线 ， U 损 指输电线上的分压，而不是输 U2损R线 电电压，选项 C 正确 【答案】 C 2某用电器离供电电源的距离为 l，线路上的电流为 I.若要求线路上的电压降不超过 U.已知输电导线的电阻率为 ，那么该输电导线的横截面积的最小值是 ( ) A. B I2 lIU C. D 2 lIU 2UlI 【解析】 因为导线的总长度为 2l，所以电压降 U IR I ，解得 S .正确 2lS 2 lIU 选项为 C. 【答案】 C 3(多选)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，关于输电 线上由电阻造成的电压损耗和功率损耗的说法中，正确的是 ( ) A输电线上的电功率损耗原来的 1/n B输电线上的电功率损耗是原来的 1/n2 C输电线上的电压损耗是原来的 1/n D输电线上的电压损耗是原来的 n 倍 【解析】 由 P UI 知，当输送的功率 P 一定，电压升高为原来的 n 倍时，输电电流 I P/U P/(nU) I.又 P 损 I2R 线 ，所以输电线上的功率损失 P 损 2R 线 P 1n (1nI) 1n2 2 损 ，即 B 正确，A 错误；输电线上的电压损失 U I R 线 IR 线 U，C 正确，D 错 1n 1n 误 【答案】 BC 4(2016宜昌高二检测)“西电东送”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电 压从西部某电站向华东某地区输送的电功率为 106 kW，输电电压为 1 000 kV，输电线电 阻为 100 .若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为( ) A10 5 kW B10 4 kW C10 6 kW D10 3 kW 【解析】 输电电流 I ，输电线路损失的电功率 P 损 I2R 2R110 5 kW；当改 PU (PU) 用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于 P 损 ，A 正确 【答案】 A 5如图 555 所示为远距离输电线路的示意图，若发电机的输出电压不变，则下列叙 述中正确的是( ) 图 555 A升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备的功率无关 B输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大 D升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 【解析】 变压器的输入功率、输入电流的大小是由用户消耗的功率大小决定的， A、B 项错误；用户的总电阻减小，根据 P ，输电电压不变，消耗的功率增大，输电线 U2R 上的电流增大，再根据 P 损 I2r，因此线路损失功率增大，C 项正确；升压变压器的输 出电压等于在输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器输入电压，D 项错误 【答案】 C 6(2016日照高二检测)远距离输电原来用电压 U0输电，在输电线上损失的电功率 为 P0，现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的 ，则输电电压应为( ) 110 【导学号：94530081】 A100 U0 B U010 C. D U010 U0100 3 【解析】 设线路电阻为 r，损失功率为 P 损 I2r，线路电流为 I ，解得 P 损 PU0 ，则 P 损 ，当 P 损 为原来的 时， U 0 U0，故 B 正确 P2rU20 1U20 110 10 【答案】 B 7用电压 U 和 KU 分别输送相同电功率，且在输电线上损失的功率相同，导线长度和 材料也相同，此两种情况下导线的横截面积之比为( ) A K1 B1 K C K21 D1 K2 【解析】 由 R ， P UI， P I2R，得 P ，可见在其他物理量一定时， lS P2 lU2S S 与 U2成反比，故 C 正确 【答案】 C 8一个小型水力发电站，发电机输出电压 U0250 V，内电阻可以忽略不计，最大输 出功率为 Pm30 kW，它通过总电阻 R 线 2.0 的输电线直接向远处的居民区供电，设居 民区所有用电器都是额定电压 U 用 220 V 的白炽灯，总功率为 P 用 22 kW，不计灯丝电 阻随温度的变化 图 556 (1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率 多大？ (2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压 器和用户线路的损耗，已知用户变压器的降压比为 401，当全部用户电灯正常发光时， 输电线上损耗的功率多大？ 【解析】 (1)由 P 用 求得用户总的电阻 R 用 2.2 ，电路中的电流为 I U2用R用 59.5 A U0R用 R线 250 V4.2 U 灯 IR 用 130.9 V131 V P 输 U0I14 875 W14.9 kW. (2)P 用 U4I4， U4220 V， I4 100 A P用U4 4 ， I3 2.5 A I3I4 n4n3 I440 P 损 I R 线 12.5 W.23 【答案】 (1)131 V 14.9 kW (2)12.5 W 能力提升 9某水电站，用总电阻为 2.5 的输电线输电给 500 km 外的用户，其输出电功率是 3106 kW.现用 500 kV 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 2105 A B输电线上由电阻造成的损失电压为 15 kV C若改用 5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为 9108 kW 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 【解析】 输出电功率 P310 6 kW，输电电压 U500 kV，则输电线上输送的电流 大小为 I 610 3 A，所以 A 错；输电线上由电阻造成的损失电压 U Ir15 kV，所 PU 以 B 正确；输电线上损失的功率 P 损 UI r，所以 D 错误；若改用 5 kV 电压输 P2U2 电，其损失的功率不可能高于输出功率，否则违反能量守恒定律，故 C 错 【答案】 B 10(2014江苏高考)远距离输电的原理图如图 557 所示，升压变压器原、副线圈 的匝数分别为 n1、 n2，电压分别为 U1、 U2，电流分别为 I1、 I2，输电线上的电阻为 R.变压 器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( ) 【导学号：94530082】 图 557 A. B I2 I1I2 n1n2 U2R C I1U1 I R D I1U1 I2U22 【解析】 由理想变压器可知 ，选项 A 错； I2 ，而 U2 UR U3，故 I1I2 n2n1 URR I2 ，B 错； P 入 P 出 ，即 U1I1 U2I2，而 U2 I2R，C 项错，D 项正确 U2R 【答案】 D 11(多选)(2016佳木斯高二检测)在远距离输电电路中，输电导线的总电阻为 R， 升压变压器输出的电压为 U1，输出功率为 P，用户降压变压器得到的电压为 U2，则下面表 5 示导线上的功率损失正确的式子是( ) 图 558 A. B 2R U21R (PU1) C. D U1 U2 2R U21R U2R 【解析】 升压变压器的输出电压为 U1，降压变压器的输入电压为 U2，则输电线上的 电压损失 U U1 U2，升压输电线上损失的功率 P 损 UI( U1 U2)I，或 P 损 U 2R .因为输电线上的电流为 I，则输电线上损失的功率 P 损 I2R 2R.故 B、C U1 U2 2R (PU1) 正确，A、D 错误 【答案】 BC 12如图 559 所示，某小型水电站发电机的输出功率为 10 kW，输出电压为 400 V， 向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用 2 kV 高压输电，最后用户得到“220 V 9.5 kW”的电能，求： 图 559 (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比 ； n1n2 (2)输电线路导线电阻 R； (3)用户降压变压器原、副线圈匝数比 . n3n4 【解析】 (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比 . n1n2 U1U2 4002 000 15 (2)由 P 损 I R，输送电流取决于输出电压及输送