高中物理 第4章 遠距離輸電 第3節(jié) 電能的遠距離傳輸檢測 魯科版選修3-2

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電能的遠距離傳輸 1．下列關(guān)于電能輸送的說法正確的是(　　) A．輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟 B．減小輸電導(dǎo)線上功率損失的唯一方法是采用高壓輸電 C．減小輸電導(dǎo)線上電壓損失的唯一方法是增大輸電線的橫截面積 D．實際輸電時，要綜合考慮各種因素，如輸電功率大小、距離遠近、技術(shù)和經(jīng)濟條件等 解析：　輸送電能的基本要求是可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟．減少輸電線上的功率損失可采用高壓輸電，也可以減小輸電線電阻，即增大導(dǎo)線橫截面積，但不經(jīng)濟．實際輸電時，應(yīng)綜合考慮各種因素． 答案：　AD 2．照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的．可是我們在晚上七八點鐘用電高峰時開燈，電燈比深夜時要顯得暗些，這是因為此時(　　) A．總電阻比深夜時大，干路電流小，每盞燈分到的電壓就小 B．總電阻比深夜時大，干路電流小，每一支路的電流就小 C．總電阻比深夜時小，干路電流大，輸電線上損失的電壓大 D．干路電流一定，支路比深夜時多，分去了一部分電流 答案：　C 3．關(guān)于高壓直流輸電下列說法正確的是(　　) A．高壓直流輸電系統(tǒng)在輸電環(huán)節(jié)是直流 B．變壓器能實現(xiàn)直流電和交流電的轉(zhuǎn)換 C．穩(wěn)定的直流輸電存在感抗和容抗引起的損耗 D．直流輸電時，要考慮電網(wǎng)中的各臺交流發(fā)電機的同步運行問題 解析：　直流輸電在發(fā)電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)是交流，而輸電環(huán)節(jié)是直流，A正確；換流器的功能是實現(xiàn)交流電和直流電的轉(zhuǎn)換，B錯誤；穩(wěn)定的直流輸電，不存在感抗和容抗引起的損耗，不需要考慮電網(wǎng)中的各臺交流發(fā)電機的同步運行問題，C、D錯誤． 答案：　A 4．某山區(qū)小型水力發(fā)電站的發(fā)電機有穩(wěn)定的輸出電壓，它發(fā)出的電先通過電站附近的升壓變壓器升壓，然后通過高壓輸電線路把電能輸送到遠處村寨附近的降壓變壓器，經(jīng)降低電壓后再輸送至村寨中各用戶．設(shè)變壓器都是理想的．那么隨著村寨中接入電路的用電器消耗的總功率的增加，則(　　) A．通過升壓變壓器初級線圈中的電流變大 B．升壓變壓器次級線圈兩端的電壓變小 C．高壓輸電線路上的電壓損失變大 D．降壓變壓器次級線圈兩端的電壓變小 解析：　村寨中接入電路的用電器消耗的總功率加大，升壓變壓器初級線圈中功率也隨之增大，發(fā)電站的發(fā)電機輸出穩(wěn)定的電壓，則電流增大，由升壓變壓器的初級線圈與次級線圈的電壓比等于匝數(shù)比值，可知次級線圈的電壓(即輸送電壓)不變，A對，B錯；輸送功率增大，輸送電壓不變，則導(dǎo)線上的電流增大，導(dǎo)線上電壓損失增大，C對；降壓變壓器的初級線圈的電壓等于輸送電壓與導(dǎo)線上電壓損失的差值，故而減小，從而由初級線圈與次級線圈電壓比等于匝數(shù)比可知降壓變壓器次級線圈兩端的電壓變小，即用戶得到的電壓減小，這也是為什么用電高峰期用戶燈泡比較暗的原因，D對． 答案：　ACD 5．遠距離輸送交流電都采用高壓輸電，我國正在研究用比330 kV高很多的電壓進行輸電．采用高壓輸電的優(yōu)點是(　　) A．可節(jié)省輸電線的銅材料 B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率 C．可減少輸電線上的能量損失 D．可加快輸電的速度 解析：　本題考查輸電過程．由于遠距離輸電，往往輸送電功率一定，根據(jù)P＝UI，輸送電壓U越高，則輸送電流I＝越小，根據(jù)P線＝I2r，當(dāng)要求在輸電線損耗一定的情況下，輸電線電阻可略大，導(dǎo)線可做得細(xì)一些或選擇電阻率略大的材料(非銅材料)；若輸電線確定，即r確定，則可減小線路上的能量損耗，故A、C兩項正確．而交流電的頻率是一定的，不需調(diào)節(jié)，輸電的速度就是電磁波的傳播速度，也一定，故B、D兩項錯誤． 答案：　AC 6．發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓是U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線總電阻為R，導(dǎo)線中的電流為I，學(xué)校得到的電壓為U2，則輸電線上損失的功率，下列表達式中錯誤的是(　　) A． B． C．I2R D．I(U1－U2) 解析：　用P＝求電阻上損失的功率時，U與R要相對應(yīng)，選項A中的U1是輸出電壓不是輸電線電阻上的電壓，B選項中U1－U2是輸電線電阻上的電壓，故A錯誤，B正確．由P損＝I2R＝IU線＝I(U1－U2)知C、D正確． 答案：　A 7．若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是(　　) A．升壓變壓器原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率無關(guān) B．輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定 C．當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時，輸電線上損失的功率增大 D．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 解析：　變壓器輸入功率、輸入電流的大小是由次級負(fù)載消耗的功率大小決定的，選項A、B錯誤．用戶的總電阻減小，據(jù)P＝，消耗的功率增大，輸電線電流增大，線路損失功率增大，C項正確，升壓變壓器的輸出電壓等于輸電線路電阻上損失電壓加上降壓變壓器輸入電壓，D項錯誤． 答案：　C 8．水電站向小山村輸電，輸送電功率為50 kW，若以1 100 V送電，則線路損失為10 kW，若以3 300 V送電，則線路損失可降為(　　) A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kW D．11 kW 解析：　由P＝UI，ΔP＝I2R可得：ΔP＝R，所以當(dāng)輸送電壓增大為原來的3倍時，線路損失變?yōu)樵瓉淼?，即ΔP＝1.1 kW. 答案：　B 9．1987年我國科學(xué)家制成了臨界溫度為90 K的高溫超導(dǎo)材料．利用超導(dǎo)材料零電阻的性質(zhì)，可實現(xiàn)無損耗輸電．現(xiàn)在有一直流電路，輸電線的總電阻為0.4 Ω，它提供給用電器的電功率是40 kW，電壓為800 V，如果用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜替代原來的輸電線，保持供給用電器的功率和電壓不變，則節(jié)約的電功率為(　　) A．1.6 kW B．1.6103 kW C．1 kW D．10 kW 解析：　節(jié)約的電功率即為原來輸電線損失的電功率ΔP＝2R線＝20.4 W＝1 kW.故正確答案為C． 答案：　C 10．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓為220 V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)．要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則(　　) A．＞ B．＜ C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 解析：　根據(jù)理想變壓器的電壓關(guān)系可知＝，＝，由于輸電線上存在電壓損失，所以U2＞U3，則＞，A正確，B、C錯誤；在遠距離傳輸過程中，輸電線上存在功率損失，故D正確． 答案：　AD 11．某發(fā)電站的輸出功率為104 kW，輸出電壓為4 kV，通過理想變壓器升壓后向80 km遠處用戶供電．已知輸電線的電阻率為ρ＝2.410－8 Ωm，導(dǎo)線橫截面積為1.510－4 m2，輸電線路損失的功率為輸出功率的4%.求： (1)升壓變壓器的輸出電壓． (2)輸電線路上的電壓損失． 解析：　(1)導(dǎo)線電阻 r＝ρ＝ Ω＝25.6 Ω 輸電線路損失功率為輸出功率的4%，則4%P＝I2r 代入數(shù)據(jù)得I＝125 A 由理想變壓器P入＝P出及P＝UI得 輸出電壓U＝＝ V＝8104 V (2)輸電線路上電壓損失 U′＝Ir＝12525.6 V＝3.2103 V 答案：　(1)8104 V　(2)3.2103 V 12．發(fā)電機輸出功率40 kW，輸出電壓400 V，用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為1∶5的變壓器升壓后向遠處供電，輸電線的總電阻為5 Ω，到達用戶后再用變壓器降為220 V，求： (1)輸電線上損失的電功率是多少？ (2)降壓變壓器的變壓比是多少？ 解析：　(1)發(fā)電機輸出的電壓為400 V，經(jīng)升壓變壓器后電壓U＝400 V＝2.0103 V， 由P＝UI得輸電線上的電流為 I＝＝ A＝20 A 輸電線上的功率損失ΔP＝I2R＝2025 W＝2103 W. (2)輸電線上的電壓損失 ΔU＝IR＝205 V＝100 V 加在降壓變壓器原線圈兩端的電壓為 U1＝U－ΔU＝2103－100＝1.9103 V 降壓變壓器副線圈兩端的電壓(用戶所需的電壓)為 U2＝220 V 所以降壓變壓器的變壓比為 ＝＝＝. 答案：　(1)2.0103 W　(2)95∶11