电能的输送+习题课高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册

3.4电能的输送习题课

一、降低能耗的方法导线电阻为r，输电线电流为I，导线上损失的电压为∆U=Ir导线上损失的电功率为P损=I²r①输电线电阻r减小一半，损失功率减小一半②保持输送功率不变，P=UI，输电电压提高n倍，输电电流为原电流的1/n，损失电压为原损失电压的1/n，损失功率为原先的1/n².二、远距离输电物理模型三、练习题练习1某水电站发电机输出功率为100kW，发电机电压为250V。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压将为220V。要求在输电线上损失的功率控制为5kW.请你设计两个变压器的匝数比。计算：(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？(2)输电线损失的电压是多少？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？分析：P=100kWU1=250Vr=8Ω

U4=220VP损=5kW(1) U4I4=100kW-5kW得I4=9500/22A

输电线电流为I2，P损=I2²r得I2=25A(2) U损=I2r=25×8V=200V U2I2=P

得U2=4000V(3) n1/n2=U1/U2=250/4000=1/16 U3=U2-U损=3800Vn3/n4=U3/U4=3800/220=190/11

练习2有一条河流，河水流量为4m³/s，落差为5m。现利用它来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为350V.水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为4Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%,用户所需要电压为220V,认为所用变压器都是理想变压器。求升压、降压变压器原副线圈的匝数比，g取10m/s²。解时间t内电能为E=ρQtgh·50%发电机输出功率P=E/t=ρQgh·50%=10³×4×10×5×0.5W=105W输电线电流为I2，I2²r=5%P=5kW解得I2=升压变压器原线圈电流I1=P/U1=105/350A=2000/7A降压变压器输出线圈电流I4=0.95P/U4=0.95×105/220A=9500/22A练习3如图为远距离输电的简化电路图，发电厂的输出电压恒定为U，两条输电线等效总电阻R1＝2.00Ω，在输电线与用户间连有一理想变压器，用户端连接阻值R2＝1.00Ω、R3＝2.04Ω的电阻，A为理想交流电流表．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为3I，求：(1)开关S断开和闭合时，在输电线

上损失的电功率之比；(2)变压器原、副线圈匝数比．练习4为了减少火电站中煤的燃烧对大气的污染，要大力发展水电站．现有一水力发电站的发电机组设计为：水以v1＝4m/s的速度流入水轮机后以v2＝1m/s的速度流出，已知流出水位比流入水位低10m，水流量Q＝2m3/s，水轮机效率为75%，发电机效率为80%.然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数I1＝4.3A，输电线的总电阻R＝10Ω，用户两端的电压为220V．已知水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度为g＝10m/s2.求：(1)该发电机组的输出电功率；(2)升压变压器的输出电压；(3)用户得到的功率及降压变压器的原、副线圈匝数比．练习5(多选)如图为模拟远距离输电的电路图，理想变压器的匝数n1＝n4<n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时(

)A．L1、L2两灯泡的亮度相同B．A1表的示数小于A2表的示数C．R2两端的电压小于R4两端的电压D．R1消耗的功率大于R3消耗的功率BCB练习7(多选)输电线路中某处漏电时，输电线通过大地和电源构成的回路中就存在漏电电流．如图所示为交流输电线路上安装的某漏电保护器工作原理图，图中M为电流互感器，原线圈为两根输电线双绕线，双线的绕线匝数为n1，副线圈的匝数为n2，当副线圈中的电流达到一定值时，就会触发开关断开电源供电电路(图中未画出)，下列说法正确的是(

)A．无论输电线路上有无漏电现象，副线圈中都会产生感应电流B．只有输电线路上有漏电现象时，副线圈中才会产生感应电流C．如图，人的一只手接触输电线上的P点时，电流会经人体传入大地，如果允许通过人体的安全电流为Im，那么开关的触发电流应小于ImD．如图，人的一只手接触输电线上的P点时，电流会经人体传入大地，如果允许通过人体的安全电流为Im，那么开关的触发电流应小于n1Im/n2BD练习8(多选)远距离输电示意图如图所示，其中T1、T2为理想变压器，输电线总电阻可等效为电阻r，灯泡L1、L2相同且阻值不变．现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯泡L1正常发光．下列说法正确的是(

)A．仅闭合开关S，灯泡L1会变亮B．仅闭合开关S，r消耗的功率会变大C．仅将滑片P下移，电流表的示数会变大D．仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小

BC分析：当闭合S时，T2副线圈中电流增大，T2原线圈中电流也增大；此时输电线电阻r上损失的电压和功率增大；此时T2输入电压UT2初＝UT1次－Ir减小，灯泡两端电压UT2次减小，灯泡会变暗，故A项错误，B项正确；仅将滑片P下移，T1副线圈匝数增大，则T1输出电压增大，T2的输入电压增大，灯泡两端电压也增大，T2副线圈中电流变大，则T2原线圈中电流变大，输电线电阻r消耗的功率会变大；变压器T1副线圈中电流变大，则原线圈中电流也变大，即电流表的示数会变大，故C项正确，D项错误．练习9(多选)2021年入冬后，由于入冬早、降温快，我国多地电网最大负荷屡创新高，电力供应形势紧张，多地通知错峰生产，拉闸限电，尽力保障各地电网平稳运行和电力可靠供应．远距离输电的简化电路如图所示，发电机M内阻不计，输出的电压U0一定，经升压变压器升压后的输出电压为U，两条输电导线的总电阻为r，输电