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文档简介
第第页2023-2024学年高二物理粤教版(2023)选修第二册——3.4远距离输电同步练习(1)(原卷版+解析版)3.4远距离输电(原卷版)
1.一般发电机组输出的电压在十千伏上下,不符合远距离输电的要求。要在发电站内用升压变压器,升压到几百千伏后再向远距离输电,到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后,再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压。已知经低压变电站降压变压器(可视为理想变压器)后供给某小区居民的交流电u=220sin100πt(V),该变压器原、副线圈匝数比为50∶1,则()
A.原线圈上的电压为11000V
B.原线圈中电流的频率是100Hz
C.原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗
D.采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗
2.如图甲所示为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比1∶100,降压变压器原副线圈匝数比为100∶1,远距离输电线的总电阻为50Ω.若升压变压器的输入电压总是如图乙所示,下列说法中正确的有
A.用户端交流电的频率为100Hz
B.用户端电压一定为240V
C.若用户总功率变大,则降压变压器原线圈两端电压升高
D.若升压变压器原线圈输入功率为720kW,则输电线路损耗功率为45kW
3.远距离输送交流电都采用高压输电,采用高压输电的优点下列说法错误的是()
A.可节省输电线的材料
B.可减少输电线上的功率损失
C.可根据需要调节交流电的频率
D.可降低输电线上的电压损失
4.(多选)如图所示,甲是远距离输电线路示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则()
A.发电机输出交流电的电压有效值是500V
B.用户用电器上交流电的方向改变的频率为50HZ
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.在输送功率一定的情况下,保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,可减少输电线上损失的功率
5.特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率,原线圈的电压保持不变,输电线路的总电阻不变。使用特高压输电,当副线圈与原线圈的匝数比提高为原来的倍,则提升匝数比前后线路损耗的电功率之比和电压损失之比分别为()
A.,B.,C.,D.,
6.图为模拟远距离交流输电的电路,升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶k,降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4=k∶1,模拟输电导线的电阻r=3Ω,T2的负载是规格为“15V,45W”的灯泡L。当T1的输入电压为16V时L正常发光,两个变压器可视为理想变压器,则k的值为()
B.2
C.3D.9
7.为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()
A.输电电流为3IB.输电电流为9I
C.输电电压为3UD.输电电压为9U
8.(多选)如图,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时()
A.输电线上损失的功率增大
B.电压表V1的示数减小,电流表A1的示数增大
C.电压表V2的示数增大,电流表A2的示数减小
D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小
9.如图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,发电厂的输出电压及输电线的电阻R均不变.在用电高峰期,发电厂输出功率将增大,下列说法正确的是()
A.升压变压器副线圈中电流变小
B.降压变压器副线圈中电流变小
C.输电线上损耗的功率减小
D.用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小
10.(多选)如图所示,导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动,产生的交变电动势,导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2.2A,输电线路总电阻为25Ω,降压变压器副线圈接入一台电动机,电动机恰好正常工作,且电动机两端的电压为220V,电动机内阻为8.8Ω,电动机的机械效率恒为80%,导线框及其余导线电阻不计,不计一切摩擦,则()
A.该发电机的电流方向每秒钟改变50次,图示位置线圈的磁通量变化率为0
B.不计摩擦,线框转动一圈过程中,克服安培力做功112.42J
C.保特线框转速不变,若电动机突然卡住,输电线上的损耗功率将增加
D.若线框转速变为25r/s,电动机的机械功率将变为220W
11.某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压稳定,通过升压变压器和降压变压器向的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻,的原、副线圈匝数比为4:1,用电器两端的电压为,将、均视为理想变压器。下列说法中正确的是()
A.升压变压器的输入功率为400W
B.升压变压器中电流的频率为100Hz
C.输电线消耗的功率为250W
D.当用电器的电阻减小时,输电线消耗的功率减小
12.(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是理想变压器。若发电厂输出电压和功率均不变,则当S由2改接为1时,下列说法正确的是()
A.电压表读数变大B.电流表读数变大
C.输电线损失的功率减小D.用户得到的功率减小
13.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线的总电阻为R,降压变压器T2的原.副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u=220sin(100πt)V,降压变压器的副线圈与阻值R0=11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是()
A.通过R0电流的有效值是20A
B.降压变压器T2原.副线圈的电压比为4∶1
C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率
14.某个小型水电站发电机的输出功率为P1=100kW,发电机的输出电压为U1=250V,通过升压变压器升压后向远处输电,输电线的双线总电阻为R=10Ω,在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V,要求在输电线上损失的功率控制在4kW,请你设计两个变压器的匝数比。为此,请你计算:
(1)升压变压器输入的电流为多少?输电线上通过的电流是多少?
(2)输电线损失的电压为多少?升压变压器输出的电压是多少?
(3)两个变压器的匝数比各应等于多少?
15.如图为远距离输电示意图,已知电厂的输出功率为100kW,输出电压为250V升压变压器的原、副线圈的匝数比为1:20,降压变压器的原、副线圈的匝数比为20:1,输电线的总电阻R=10Ω,图中变压器可视为理想变压器,求:
(1)图示中的送电电流I2
(2)用户得到的电压U4
(3)用户得到的功率P用.
16.一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻为R=1kΩ,到目的地经变压器T2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220V60W),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的耗损可忽略,发电机处于满负荷工作状态,求:
(1)输电线上的电流大小;
(2)T1和T2的原、副线圈的匝数比;
(3)负载灯泡的个数3.4远距离输电(解析版)
1.一般发电机组输出的电压在十千伏上下,不符合远距离输电的要求。要在发电站内用升压变压器,升压到几百千伏后再向远距离输电,到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后,再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压。已知经低压变电站降压变压器(可视为理想变压器)后供给某小区居民的交流电u=220sin100πt(V),该变压器原、副线圈匝数比为50∶1,则()
A.原线圈上的电压为11000V
B.原线圈中电流的频率是100Hz
C.原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗
D.采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗
【答案】D
【解析】
A.副线圈电压的有效值为
U2==220V
根据理想变压器电压和匝数的关系可知,原线圈上电压
U1=11000V
A错误;
B.变压器不会改变交流电的频率,故原线圈中电流的频率
f==50Hz
B错误;
C.原、副线圈的电流之比等于匝数的反比,故副线圈的电流大于原线圈的电流,为了降低线圈的铜损,副线圈的导线粗,C错误;
D.在输送电功率一定的情况下
P损=R=R
高压输电有利于减少输电线路中的损耗,D正确。
故选D。
2.如图甲所示为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比1∶100,降压变压器原副线圈匝数比为100∶1,远距离输电线的总电阻为50Ω.若升压变压器的输入电压总是如图乙所示,下列说法中正确的有
A.用户端交流电的频率为100Hz
B.用户端电压一定为240V
C.若用户总功率变大,则降压变压器原线圈两端电压升高
D.若升压变压器原线圈输入功率为720kW,则输电线路损耗功率为45kW
【答案】D
【解析】
由图乙知交流电的周期0.02s,所以频率为50Hz,A错误;由图乙知升压变压器输入端电压有效值为240V,根据电压与匝数成正比知副线圈电压为24000V,因输电线有电压损失,故降压变压器初级电压小于24000V,则用户端电压小于240V,选项B错误;若用户总功率变大,则降压变压器次级电流增加,则初级电流增加,导线上的电压损失增加,则降压变压器原线圈两端电压降低,选项C错误;若升压变压器原线圈输入功率为720kW,所以输电线中的电流为:,则输电线路损耗功率为,D正确;故选D.
3.远距离输送交流电都采用高压输电,采用高压输电的优点下列说法错误的是()
A.可节省输电线的材料
B.可减少输电线上的功率损失
C.可根据需要调节交流电的频率
D.可降低输电线上的电压损失
【答案】C
【解析】
输电线路上的电阻,当采取高压输电,可以减小输电线的横截面积,故可节约电线材料,故A正确;
B、输送的功率一定,根据,知输电电压越高,输电电流越小,根据,知输电线上损耗的能量就小,故B正确;
C、高压输电不会改变交流电的频率以及输电的速度,故C错误;
D、输送的功率一定,根据,知输电电压越高,输电电流越小,根据可知,可以降低输电线上的电压损失,故D正确.
4.(多选)如图所示,甲是远距离输电线路示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图像,则()
A.发电机输出交流电的电压有效值是500V
B.用户用电器上交流电的方向改变的频率为50HZ
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.在输送功率一定的情况下,保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,可减少输电线上损失的功率
【答案】BD
【解析】A.由图像可知交流的最大值为Um=500V,因此其有效值为
故A错误;
B.发电机的输出电压随时间变化的关系,由图可知,,故
故B正确;
C.输电线中的电流与需要传输的功率有关,传输的电流越大,输电线中的电流也越大,故C错误;
D.保持升压变压器原线圈匝数不变,增加副线圈匝数,输出电压增大,损失的功率为
损失功率减小,故D正确。
5.特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率,原线圈的电压保持不变,输电线路的总电阻不变。使用特高压输电,当副线圈与原线圈的匝数比提高为原来的倍,则提升匝数比前后线路损耗的电功率之比和电压损失之比分别为()
A.,B.,C.,D.,
【答案】D
【解析】原来匝数比为,原来输电压为,输送功率为
线路输送电流大小为
线路上功率损失为
线路上电压损失为
匝数比提高到原来的倍,所以提升匝数比前后线路损耗的电功率之比为和电压损失之比为。ABC错误,D正确。故选D。
6.图为模拟远距离交流输电的电路,升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶k,降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4=k∶1,模拟输电导线的电阻r=3Ω,T2的负载是规格为“15V,45W”的灯泡L。当T1的输入电压为16V时L正常发光,两个变压器可视为理想变压器,则k的值为()
B.2
C.3D.9
【答案】C
【解析】
根据电压与匝数成正比,有得
U2=16k
灯泡的额定电流为
降压变压器副线圈电流I4=3A,根据得
U3=kU4=15k
根据电流与匝数成反比,得得
电压关系:U2=U3+I3r
即
代入数据解得:k=3
故选C。
7.为消除高压输电线上的凌冰,有人设计了这样的融冰思路:利用电流的热效应除冰。若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()
A.输电电流为3IB.输电电流为9I
C.输电电压为3UD.输电电压为9U
【答案】A
【解析】
选输电线上的热耗功率P线=I2R线,热耗功率由P变为9P,则电流I变为3I,选项A正确B错误。输电功率P不变,由P=UI,电流变为3I,输电电压为U,选项C、D错误。
8.(多选)如图,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时()
A.输电线上损失的功率增大
B.电压表V1的示数减小,电流表A1的示数增大
C.电压表V2的示数增大,电流表A2的示数减小
D.用户功率与发电厂输出功率的比值减小
【答案】AD
【解析】
A.当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则降压变压器副线圈的电流变大,即电流表A2的示数变大,由于匝数比不变,输电线上的电流I随之变大,A1的示数增大,输电线上损失的功率
变大,A正确;
B.因发电厂的输出电压U1恒定,则升压变压器的副线圈两端的电压U2不变,即电压表V1的示数不变,故B错误;
C.输电线上的电压损失
变大,故降压器原线圈两端的电压减小,副线圈两端的电压也减小,即电压表V2的示数减小,C错误;
D.设电厂输出功率为P,输电线上电流为I,用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值
==
因为输电线上的电流I增大,则电压损失增大,U2不变,所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小,D正确。
故选AD。
9.如图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,发电厂的输出电压及输电线的电阻R均不变.在用电高峰期,发电厂输出功率将增大,下列说法正确的是()
A.升压变压器副线圈中电流变小
B.降压变压器副线圈中电流变小
C.输电线上损耗的功率减小
D.用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小
【答案】D
【解析】
发电厂输出功率增大,根据P=UI知,输出电压不变,则升压变压器原线圈中的电流增大,则副线圈中的电流也增大.故A错误.用电高峰期时,用电器增多,则降压变压器中电流变大.故B错误.升压变压器副线圈中的电流等于输电线中的电流,则输电线中的电流增大,根据P损=I2R知,输电线上损失的功率增大.故C错误.用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例,因为输电线上的电流增大,则电压损失增大,U2不变,所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小.故D正确.故选D.
10.(多选)如图所示,导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动,产生的交变电动势,导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2.2A,输电线路总电阻为25Ω,降压变压器副线圈接入一台电动机,电动机恰好正常工作,且电动机两端的电压为220V,电动机内阻为8.8Ω,电动机的机械效率恒为80%,导线框及其余导线电阻不计,不计一切摩擦,则()
A.该发电机的电流方向每秒钟改变50次,图示位置线圈的磁通量变化率为0
B.不计摩擦,线框转动一圈过程中,克服安培力做功112.42J
C.保特线框转速不变,若电动机突然卡住,输电线上的损耗功率将增加
D.若线框转速变为25r/s,电动机的机械功率将变为220W
【答案】CD
【解析】A.交变电动势,角速度为,则交流电的频率为
因线圈每转一圈,电流的方向改变两次,因此电流方向每秒钟改变100次,图示位置磁通量为零,而线圈的磁通量变化率最大,A错误;
B.对电动机,根据
可得流过电动机的电流
回路中消耗的总的电功率
由于周期为0.02s,根据能量守恒定律,线框转动一圈过程中,克服安培力做功
B错误;
C.若电动机突然卡住,电机变成纯电阻性电路,流过电动机的电流增加,导致输电线的电流增加,输电线上的损耗功率将增加,C正确;
D.由题知,原来的转速为
线圈产生感应电动势的有效值为
可知产生的交流电的有效值变为原来的一半,所有用电器的电压和电流都变为原来的一半
对电动机
产生热的功率
因此输出的机械功率
D正确。故选CD。
11.某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压稳定,通过升压变压器和降压变压器向的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻,的原、副线圈匝数比为4:1,用电器两端的电压为,将、均视为理想变压器。下列说法中正确的是()
A.升压变压器的输入功率为400W
B.升压变压器中电流的频率为100Hz
C.输电线消耗的功率为250W
D.当用电器的电阻减小时,输电线消耗的功率减小
【答案】C
【解析】
AC.用电器的电流为
根据
输电线上的电流为
输电线消耗的功率为
用电器消耗的功率为
升压变压器的输入功率为
故A错误,C正确;
B.变压器只改变电压,不改变频率,故频率
故B错误;
D.当用电器的电阻R0减小时,由于电压不变,电流增大,输电线R消耗的功率增大,故D错误。故选C。
12.(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是理想变压器。若发电厂输出电压和功率均不变,则当S由2改接为1时,下列说法正确的是()
A.电压表读数变大B.电流表读数变大
C.输电线损失的功率减小D.用户得到的功率减小
【答案】AC
【解析】A.当S由2改接为1时,升压变压器副线圈的匝数增多,由理想变压器规律
可得:副线圈电压增大,所以最终降压变压器输出电压增大,即电压表示数变大,A正确;
B.因输入功率不变,当电压变大时,输电线的电流减小,所以电流表示数减小,B错误;
C.由于输电线的电流减小,输电线的电阻不变,由
可得:输电线损失的功率减小,C正确;
D.由于输入功率不变,输电线损失的功率减小,用户得到的功率变大,D错误;
故选AC。
13.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.已知输电线的总电阻为R,降压变压器T2的原.副线圈匝数之比为4∶1,降压变压器副线圈两端交变电压u=220sin(100πt)V,降压变压器的副线圈与阻值R0=11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是()
A.通过R0电流的有效值是20A
B.降压变压器T2原.副线圈的电压比为4∶1
C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率
【答案】ABD
【解析】A.降压变压器副线圈两端交变电压有效值为,负载电阻为11Ω,所以通过R0电流的有效值是,选项A正确;
B.降压变压器T2原.副线圈两端电压之比为,选项B正确;
C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压加上输电线上的电压,所以选项C错误;
D.升压变压器T1的输出功率等于降压变压器T2的输入功率加上输电线上的功率,所以选项D正确.
故选ABD。
14.某个小型水电站发电机的输出功率为P1=100kW,发电机的输出电压为U1=250V,通过升压变压器升压后向远处输电,输电线的双线总电
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