河北地区高中物理第五章交变电流5.5电能的输送1学案无解答新人教选修.docx

5.5 电能的输送【学习目标】 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题一、降低输电损耗的两个途径问题设计如图1所示，假定输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r，在图中把导线电阻集中画为r，输送功率为P，发电厂输出的电压为U.那么：图1(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？ (3)为什么远距离输电必须用高压呢？要点提炼输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R，电流为I)1电压损失输电线始端电压U与输电线末端电压U的差值UUUIR.2功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率PI2R.(2)若输电线上损失的电压为U，则功率损失还可以表示为P，PUI.3减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻(2)减小输电电流I由PUI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流延伸思考 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？二、远距离输电电路中的各种关系问题设计某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路图2(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)(2)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？要点提炼远距离输电问题的分析1远距离输电基本原理在发电站内用 升压，然后进行远距离输电，在用电区通过 降到所需的电压2解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，如图3所示，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置图33分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源4综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒：PU1I1U2I2P用户PPIRP用户U3I3U4I4.(2)电路知识：U2UU3UI2R(3)变压器知识：.其中PIR，UI2R往往是解题的切入点一、输电线上功率损失的计算例1 超导材料电阻降为零的温度称为临界温度.1987年我国科学家制成了临界温度为90 K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，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40 kW，电压为800 V如果用临界温度以下的超导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( )A1 kW B1.6103 kW C1.6 kW D10 kW例2 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？二、远距离输电问题例3 某小型水电站的电能输送示意图如图4所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2.降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则( )图4A. B.C升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率例4 发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 ，如果用原、副线圈匝数之比为110的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为101的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率1(输电线上功率损失的计算)中国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )A. B. C2P D4P2(输电线上电压损失问题)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，这是因为用电高峰时 ( )A总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压较小B总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流较小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(远距离输电问题)在如图5所示的远距离输电电路图中，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，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )图5A升压变压器的输出电压增大 B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大 D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大4(远距离输电问题)某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压为250 V，现准备向远处输电所用输电线的总电阻为8 ，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V电压，求应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？题组一 减小输电损失的途径1中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化近来，农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( )A提高输送功率 B增大输送电流C提高输电电压 D减小输电导线的横截面积2如图1所示为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述正确的是( )错误！未找到引用源。图1A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少电路的发热损耗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题组二 输电线上功率损失的计算3输电线路的总电阻为R，发电站输出功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为AP BP()2R CP D()2R4发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是 ( )A. B. CI2R DI(U1U2)5输电导线的总电阻为R，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )AU1U2 BUU CUU DU2U16某发电厂原来用11 kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV输电，输送的电功率都是P.若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是( )A根据公式I，提高电压后输电线上的电流降为原来的B根据公式I，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C根据公式P损I2RR，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的D根据公式P损，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍题组三 远距离输电问题7如图2所示，图甲是远距离输电线路的示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )图2A用户用电器上交流电的频率是100 HzB发电机输出交流电的电压有效值是500 VC输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小8如图3所示为远距离交流输电的简化电路图发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则( )图3A用户端的电压为 B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为Ir D输电线路上损失的电功率为I1U9一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻R1 k，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V、60 W)若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则 ( )AT1原、副线圈电流分别为103 A和20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105 V和220 VCT1和T2的变压比分别为150和401D有6104盏灯泡(220 V、60W)正常发光10某发电站通过燃烧煤来发电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用户，发电机输出功率是120 kW，输出电压是240 V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为125，输电线的总电阻为10 ，用户需要的电压为220 V则：(1)输电线上损失的电功率为多少？(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？11发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压