第4节　电能的远距离输送

第4节电能的远距离输送课后篇巩固提升必备知识基础练1.(2020河北正定中学月考)在远距离输电过程中,为减少输电线路上的电能损失,可采用的最佳方法是()A.使输电线粗一些 B.减小输电线长度C.减少通电时间 D.采用高压输电解析从造成电能损失的原因分析,要减少电能损失,需要减小电阻、减小输电电流,减小电阻已达到目前技术的极限了,因此,应当采用高压输电,减小输电电流。故选D。答案D2.(2020安徽蚌埠三中月考)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,供电线路上的电流小,每盏灯两端的电压较低B.总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,通过每盏灯的电流较小C.总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上损失的电压较大D.供电线路上电流恒定,但开的灯比深夜时多,通过每盏灯的电流小解析照明供电线路的用电器是并联的,晚上七、八点钟用电高峰时,用电器多,总电阻变小,供电线路上的电流变大,输电线上损失的电压较大,用户得到的电压较小。故选C。答案C3.(多选)(2021吉林长春质量监测)远距离输电的原理图如图所示,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,输电线上的总电阻为R,变压器为理想变压器,下列关系式中正确的是()A.U1U2C.I2=U2R D.U1I1>解析理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比,电流之比等于匝数的反比,故A选项正确,B选项错误;输电线上的电压ΔU=I2R,所以C选项错误;理想变压器输入功率等于输出功率,大于输电线上的损耗功率,故D选项正确。答案AD4.(2020山东临沂期末)下列说法正确的是()A.方向不变、大小随时间变化的电流是交变电流B.交变电流的峰值一定是其有效值的2倍C.远距离输电时,可通过减小输电线的电阻来降低输电损耗D.理想变压器原、副线圈中通过的交变电流的频率之比等于原、副线圈的匝数之比解析方向不变、大小随时间变化的电流是直流电,故A错误;只有正弦式交流电的峰值是其有效值的2倍,其他交变电流不一定是这个比值,故B错误;远距离输电,输送电流大小一定时,根据P损=I2R线可知通过减小输电线的电阻可以降低输电损耗,故C正确;理想变压器工作原理是互感现象,可以改变电压、电流,但是不能改变功率和频率,所以原、副线圈中通过的交变电流的频率相等,故D错误。答案C5.(2020湖南长沙长郡中学第五次月考)如图所示为额定电压为250V的用户供电的远距离输电的示意图,已知输入原线圈n1两端的电压U1=500V,发电机的输出功率为P=500kW,输电线的电阻R=12.5Ω,输电线上损失的功率为输送功率的1%。如果图中的升压变压器以及降压变压器均为理想的变压器。则下列结论正确的是()A.n3∶n4=79∶1B.n1∶n2=1∶50C.流过输电线的电流强度大小为40AD.降压变压器原线圈两端的电压为24700V解析导线上的电流:I2=1%PR=1%×500×10312.5A=20A,升压变压器原线圈电流:I1=PU1=500×103500A=1000A,则:n1n2=I2I1=201000=1答案B6.(多选)如图所示,理想变压器原线圈的匝数n1=1100,副线圈的匝数n2=110,R0、R1、R2均为定值电阻,且阻值相同,电流表、电压表均为理想交流电表,原线圈接u=220sin314tV的交流电压,起初开关S处于断开状态。下列说法正确的是()A.交流电压表的示数为22VB.当开关S闭合后,交流电压表的示数变小C.当开关S闭合后,交流电流表的示数变大D.当开关S闭合后,变压器的输出功率增大解析变压器的输入电压的有效值为2202V,由原、副线圈匝数与电压的关系知,副线圈两端的电压有效值为222V,根据串联分压原理,开关S闭合前,交流电压表的示数为112V,选项A错误;当开关S闭合后,副线圈电路的总电阻R总变小,因为U2不变,根据P2=U22R总可知变压器的输出功率增大,流过R0的电流增大,交流电压表的示数变小,由I1=n2n1I答案BCD7.(2020江苏扬州期末)远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器。当S由2改接为1时,则电压表读数,电流表读数,输电线损失的功率。

解析改接为1时,升压变压器的原线圈匝数不变,副线圈匝数变大,所以输电电压变大,降压变压器的输入电压和输出电压均变大,电压表读数变大;降压变压器的输出电压变大时,流过灯泡的电流I灯也变大,输电线上的电流I线随着I灯的变大而变大,所以电流表读数变大;I线变大,输电线损失的功率P线=I线2答案变大变大变大8.输送4.0×106W的电能,若发电机输出电压为2000V,选用变压器升压后应用横截面积为4.25cm2的铜导线,把电能送到400km远处,线路损耗的功率为5.0×105W。若已知铜的电阻率ρ=1.7×10-8Ω·m,求:(1)应选用匝数比为多少的升压变压器?(2)在用户方使用降压变压器,其原线圈两端的电压为多大?解析(1)由P=I2R得I=PR,式中P为线路损耗功率,R为线路总电阻,两条导线总电阻R=ρL'S=ρ2LS,则R=1.7×10-8×4×105×24.25×10-4Ω=32Ω,所以I=PR=5.0×10532A(2)设U2'为降压变压器原线圈两端的电压,则U2'=U2-IR=2.8×104V。答案(1)1∶16(2)2.8×104V关键能力提升练9.(多选)(2020广东惠州调研)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则()A.发电机输出交变电流的电压有效值是500VB.降压变压器上交变电流的频率是50HzC.输电线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解析由图像可知交变电压的最大值为Um=500V,因此其有效值为U=5002V,故A错误;由图乙可知,T=0.02s,故f=1T=10.02Hz=50Hz,故B正确;输电线中的电流与需要传输的功率有关,传输的功率越大,输电线中的电流也越大,故C错误;当用户用电器的总电阻增大时,用户的功率减小,降压变压器的输出功率减小,则输入的功率减小,答案BD10.(2020四川宜宾叙州二中检测)如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定,升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2。在输电线路的起始端接入两个互感器,原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10,电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,各互感器和电表均为理想的,则下列说法正确的是()A.升压变压器原、副线圈的匝数比为nB.采用高压输电可以增大输电线中的电流,输电电流为100AC.线路输送电功率是220kWD.将P上移,用户获得的电压将降低解析根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为:n1n2=U1U2,故A错误;采用高压输电可以减小输电线中的电流,从而减小输电过程中的电能损失,根据电流互感器原理及匝数比为1∶10,由公式I送I副=n副n原=101,得输电电流为IA2=10×10A=100A,故B错误;由电压表的示数为220V,根据变压公式U送U副=n原'n副'=101,得输电电压为U2=10×220答案C11.(2020河北唐山期末)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,输电线上的电阻为R,变压器为理想变压器。发电机功率不变,为减小输电线上的功率损耗,下列方法中可行的是()A.n1加倍,n2加倍 B.n1加倍,n2减半C.n1减半,n2加倍 D.n1减半,n2减半解析输电线的功率损耗为ΔP=I22R=PU22R,由公式U1U2=n1n2可知,n1加倍,n2加倍,电压U2不变,所以输电线的功率损耗不变,故A错误;由公式U1U2=n1n2可知,n1加倍,n2减半,电压U2减小,输电线的功率损耗增大,故B错误;由公式U1U2=n1n2可知,n1减半,n2加倍,电压U2增大答案C12.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知输电线的总电阻为r,降压变压器的原、副线圈的匝数之比n3∶n4=n∶1,降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示,降压变压器的副线圈与阻值R0=22Ω的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器,则下列说法正确的是()A.发电机产生的交变电流的频率为0.5HzB.降压变压器的副线圈两端的电压的瞬时值表达式u=2202sin100πtVC.通过电阻R0的电流的最大值为202AD.输电线损失的功率为100r解析变压器不改变交变电流的频率,由图乙可知交变电流的频率f=12×10-2Hz=50Hz,选项A错误;由图乙知降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u=2202sin100πtV,选项B正确;通过电阻R0的电流的最大值Im=UmR0=220222A=102A,有效值I=Im2=10A,选项C错误;通过输电线的电流为I3=n4答案BD13.在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站,输送的电功率P=500kW,当使用U=5kV的电压输电时,测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800kW·h。求:(1)输电效率η和输电线的总电阻r;(2)若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么发电站应使用多高的电压向外输电?解析(1)输送功率P=500