3、壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)比不變,變壓器的輸出電壓U2不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;大功率用電器使用增多,用戶消耗的功率增大,輸電線電流I2=增大,輸電線損耗的功率P損=IR增大,輸電線損耗的電壓U損=I2R增大,降壓變壓器的輸入電壓U3=U2-U損減小,降壓變壓器的輸出電壓U4減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;由=可知,輸電線損耗的功率占總功率的比例增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤.
3.(多選)某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能.若輸送的總功率為P0,輸電電壓為U,輸電導(dǎo)線的總電阻為R,則下列說法正確的是( )
A.輸電線上的電流為 B.輸電線上的電流為
C.輸電線上損失的功率為 D.輸電線上損失的功率為
答案
4、 BD
解析 根據(jù)P=UI得,輸電線上的電流I=,只有當(dāng)U是輸電線上損失的電壓時(shí),可以用電流I=得出輸電線上的電流,然而此處U為輸電電壓,故A錯(cuò)誤,B正確;輸電線上損耗的功率ΔP=I2R=,故C錯(cuò)誤,D正確.
4.某水電站,用總電阻為2.5 Ω的輸電線輸電給500 km外的用戶,其輸出電功率是3×106 kW.現(xiàn)用500 kV電壓輸電,則下列說法正確的是( )
A.輸電線上輸送的電流大小為2.0×105 A
B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV
C.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108 kW
D.輸電線上損失的功率為ΔP=,U為輸電電壓,R為輸電線的電
5、阻
答案 B
解析 輸電線上電流I===6×103 A,A錯(cuò).輸電線上由電阻造成的損失電壓U損=IR=6×103×2.5 V=1.5×104 V,B正確.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失功率P′=I′2R=R=2×2.5 W=9×1011 W,可見輸電線損失功率超過輸出功率,不符合實(shí)際情況,C錯(cuò)誤.輸電線損失功率ΔP=,U為輸電線上的電壓降,而不是輸電電壓,故D錯(cuò)誤.
二、遠(yuǎn)距離輸電問題的分析
1.遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以圖2為例):
圖2
(1)功率關(guān)系:P1=P2,P3=P4,P2=P損+P3.
(2)電壓、電流關(guān)系:==,==
U2=ΔU+U3,I2=I
6、3=I線.
(3)輸電電流:I線===.
(4)輸電線上損耗的功率.
P損=I線ΔU=IR線=2R線.
當(dāng)輸送的電功率一定時(shí),輸電電壓增大到原來的n倍,輸電線上損耗的功率就減少到原來的.
2.遠(yuǎn)距離輸電問題的分析步驟:
(1)畫出輸電線路圖,將已知量和未知量標(biāo)在圖中相應(yīng)位置.
(2)將輸電線路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路.
(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路物理量之間關(guān)系.
(4)根據(jù)升壓、降壓,原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求解.
[復(fù)習(xí)過關(guān)]
5.如圖3所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電廠的輸出電壓及輸電線
7、的電阻均不變.在用電高峰期,隨著發(fā)電廠輸出功率的增大,下列說法正確的有( )
圖3
A.升壓變壓器的輸出電壓增大
B.降壓變壓器的輸出電壓增大
C.輸電線上損耗的功率增大
D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例不變
答案 C
解析 發(fā)電廠輸出功率的增大,升壓變壓器的輸出電壓不變,由于輸電線電流增大,輸電線損失電壓增大,降壓變壓器的輸出電壓減小,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
6.(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖4所示,發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.已知輸電線的總電阻為R,降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)
8、之比為41,降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u=220sin(100πt) V,降壓變壓器的副線圈與阻值R0=11 Ω的電阻組成閉合電路.若將變壓器視為理想變壓器,則下列說法中正確的是( )
圖4
A.通過R0電流的有效值是20 A
B.降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為4∶1
C.升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓
D.升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率
答案 ABD
解析 降壓變壓器副線圈兩端交變電壓有效值為220 V,負(fù)載電阻為11 Ω,所以通過R0電流的有效值是20 A,A正確;降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1,所以T2原
9、、副線圈的電壓比為4∶1,B正確;升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓加上輸電線上損失的電壓,C錯(cuò)誤,D正確.
7.如圖5所示,某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 V,輸出的電功率為50 kW,用電阻為3 Ω的輸電線向遠(yuǎn)處送電,要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%,則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器,到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器).對(duì)整個(gè)送電過程,下列說法正確的是( )
圖5
A.輸電線上的損失功率為300 W
B.升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶100
C.輸電線上的電流為100 A
D.降壓變壓器的輸入電壓為4 700
10、 V
答案 A
解析 輸電線上的損失功率為0.6%×50 kW=300 W,選項(xiàng)A正確.由I2r=300 W可得輸電線上電流I=10 A,升壓變壓器副線圈電壓為5 000 V,升壓變壓器的匝數(shù)比為1∶10,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤.輸電線損失電壓為Ir=30 V,降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
8.一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4 000 kW,輸出電壓的有效值為4 000 V,經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電.輸電線路總電阻R=1 kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓,負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 V,60 W).若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%,變壓器T1和T2的耗損可
11、忽略,發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài),求:
(1)T1和T2的變壓比分別為多少?
(2)有多少盞燈泡可正常發(fā)光?
答案 (1) (2)6×104盞
解析 畫出遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖,如圖所示.
(1)T1原線圈上的電流I1=,可得I1=1 000 A
輸電線路上消耗的功率為ΔP=IR=400 kW,可得輸電線上的電流為I2=20 A
T1的變壓比為==
T1副線圈兩端的電壓為U2==200 kV
輸電線上的電壓損失為ΔU=I2R=20 kV
所以,降壓變壓器T2原線圈兩端電壓為U3=U2-ΔU=180 kV
故T2的變壓比為===.
(2)據(jù)降壓變壓器T2的功率關(guān)系,有U3I2=60n,解得n=6×104盞.
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