高二物理电能的输送过关练习题有答案.docx
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高二物理电能的输送过关练习题有答案
1.如图5-5-4为远距离高压输电的示意图,关于远距离输电,下列表述正确的是( )
图5-5-4
A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗
C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小
D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
解析:
选ABD.根据P=I2R可知,在电流I一定的情况下,减小电阻R可以减少电路上的电能损失,而R=ρLS,所以增大输电线横截面积S可减小电阻R,A正确;由输送电功率P=UI,得输电线损失电功率P线=I2R=P2U2R,可见减小输电电流可减小电路发热损耗,在输送电压一定时,输送的电功率P越大,电能损失越大,B正确,C错误;高压输电并不一定是电压越高越好,电压过高时,会带来技术和设备上的困难,所以D正确.
2.关于减小远距离输电线上的功率损耗,下列说法正确的是( )
A.由功率P=U2/R,应降低输电电压,增大导线电阻
B.由P=IU,应低电压小电流输电
C.由P=I2R,应减小导线电阻或减小输电电流
D.上述说法均不对
解析:
选C.输电时导线上损失的电压ΔU=IR,它不同于输电电压,P=U2R或P=IU中的U应为导线上损失的电压,故A、B错,导线上功率的损失为发热损失,即P=I2R,故C正确.
3.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:
选C.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,用电器越多,总电阻越小,供电线路上的电流越大,输电线上损失的电压较大,用户得到的电压较小,C正确.
4.远距离输电,原来用电压U0输电,在输电线上损失的电功率为P0,现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的1/10,则输电电压应为( )
A.100U0 B.10U0
C.U0/10 D.U0/100
解析:
选B.设线路电阻为r,损失功率为P损=I2r,线路电流为I=P/U0
解得P损=P2r/U20
则P损′∝1U0′2
当P损为原来的110时,U0′=10U0
选项B正确.
5.通过相同材料的导线向同一用户输送10kW的电功率,如在输送电压为110V和220V两种情况下导线上损失的电能相同,那么这两种情况下输电线的截面积之比为多少?
解析:
P损=I2R线=(PU)2R线=P2U2ρlS,所以S=P2ρlU2P损,由于输送的电功率和P损都相同,且两地距离不变即l相同,材料也相同,所以S1∶S2=22021102=4∶1.
答案:
4∶1
一、选择题
1.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至用户的输电导线的总电阻为R,通过输电导线的电流为I,输电线末端的电压为U2,下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )
A.U21R B.U1-U22R
C.I2R D.I(U1-U2)
解析:
选BCD.输电线上损耗的功率P损=I2R=U2损/R=I•U损,而U损=U1-U2,故B、C、D正确.
2.水电站向小山村输电,输送电功率为50kW,若以1100V送电,则线路损失为10kW,若以3300V送电,则线路损失可降为( )
A.3.3kW B.1.1kW
C.30kW D.11kW
解析:
选B.由P=UI,ΔP=I2R可得:
ΔP=P2U2R,所以当输送电压增大为原来3倍时,线路损失变为原来的19,即ΔP=1.1kW.
3.在如图5-5-5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,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )
图5-5-5
A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
解析:
选CD.对升压(或降压)变压器而言,由变压器电压比U1∶U2=n1∶n2知,输入电压不变,匝数不变,输出电压不变,故A选项不正确;由P=UI知,U不变,P增大,故I增大,使得输电线上的电压损耗ΔU=I2R线增大,功率损耗ΔP=I22R线增大,所以降压变压器上的输入电压减小,输出电压减小,所以B不正确,C正确;因为输电线上损耗的功率占总功率的比例为ΔPP1=I22R线P1=P1U1•n1n22R线P1=P1n21R线U21n22∝P1,所以随发电厂输出功率变大,该值变大,D正确.
4.输电导线的电阻为R,输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( )
A.U1∶U2 B.U21∶U22
C.U22∶U21 D.U2∶U1
解析:
选C.由P=UI得输电线中的电流I=PU,输电线上损失的功率P损=I2R=(PU)2R=P2RU2.即在输送功率和输电线电阻不变的情况下,损失的功率与输电电压的平方成反比,所以P损1∶P损2=U22∶U21.
5.某小型水电站的电能输送示意图如图5-5-6所示,发电机的输出电压为200V,输电线总电阻为r,升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220V的用电器正常工作,则( )
图5-5-6
A.n2n1>n3n4
B.n2n1C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
解析:
选AD.由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率.P出-P损=P入,故D正确.U2U1=n2n1,U3U4=n3n4,因为U1=200V<U4=220V,U2>U3=U2-U线,故n2n1>n3n4,选项A正确.
6.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3I B.输电电流为9I
C.输电电压为3U D.输电电压为13U
解析:
选AD.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.输电功率P不变,由P=UI,电流变为3I,输电电压为13U,选项D正确.
7.在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电功率为P′,用户得到的电功率为P用,则P′、P用的关系式正确的是( )
A.P′=U2SρL B.P′=P2ρLU2S
C.P用=P-U2SρL D.P用=P(1-PρLU2S)
解析:
选BD.输电线电阻R=ρLS
输电电流I=PU
故输电线上损失的电功率为
P′=I2R=(PU)2ρLS=P2ρLU2S
用户得到的电功率为
P用=P-P′=P(1-PρLU2S).
8.远距离输送一定功率的交变电流,若输送电压升高为原来的n倍,关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中,正确的是( )
A.输电线上的电功率损失是原来的1/n;
B.输电线上的电功率损失是原来的1/n2;
C.输电线上的电压损失是原来的1/n;
D.输电线上的电压损失是原来的n倍
解析:
选BC.由P=UI知,当输送的功率P一定时,电压升高为原来的n倍时,输电电流I′=P/U′=P/(nU)=1nI.又P线=I2R线,所以输电线上的功率损失P损′=(1nI)2R线=1n2P损,即B正确,A错误.输电线上的电压损失U损′=I′R线=1nIR线=1nU损,C正确,D错误.
9.一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(220V,60W).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的损耗可忽略,发电机处于满负荷工作状态,则( )
A.T1原、副线圈电流分别为103A和20A
B.T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220V
C.T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1
D.有6×104盏灯泡(220V、60W)正常发光
解析:
选ABD.T1原线圈的电流为I1=P1U1=4000×1034000A=1×103A,输电线上损失的功率为P损=I22R=10%P1,
所以I2=10%P1R=4000×103×0.11×103A=20A,选项A对;T1的变压比为n1n2=I2I1=20103=150;T1上副线圈的电压为U2=50U1=2×105V,T2上原线圈的电压为U3=U2-I2R=2×105V-20×103V=1.8×105V,选项B对;T2上原、副线圈的变压比为n3n4=U3U4=1.8×105220=9×10311,选项C错;能正常发光的灯泡的盏数为:
N=90%P160=6×104(盏),选项D对.
二、非选择题
10.有一理想变压器原、副线圈的匝数比为100∶1,原线圈上所加电压为23kV,副线圈通过总电阻为2Ω的供电导线向用户供电,用户用电器得到的电压是220V,求供电导线上损耗的功率.
解析:
设原线圈上所加电压为U1,匝数为n1,副线圈上两端电压为U2,匝数为n2,有U1U2=n1n2①
副线圈两端通过导线向用户供电,设用户电压为U3,导线上的电压为U4,有U2=U3+U4②
导线上损失功率为P=U24R③
由①②③式得
P=(n2n1U1-U3)2/R
=1100×2.3×104-22022W=50W.
答案:
50W
11.一座小型发电站的输出功率是20kW,输电线路总电阻是5Ω.
(1)若输电电压是400V,输电线路损耗的功率是多少?
(2)若改用5000V高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,用户得到的电压是多少?
解析:
(1)输电线上的电流强度为
I=PU=20×103400A=50A,
输电线路损耗的功率为
P损=I2R=502×5W=12500W=12.5kW.
(2)改用高压输电后,输电线上的电流强度变为
I′=PU′=20×1035000A=4A,
用户端在变压器降压前获得的电压
U1=U′-I′R=(5000-4×5)V=4980V,
根据U1U2=n1n2可知,用户得到的电压为
U2=n2n1U1=122×4980V=226.4V.
答案:
(1)12.5kW
(2)226.4V
12.小型水利发电站的发电机输出功率为24.5kW,输出电压为350V,输电线总电阻为4Ω,为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%,需在发电机处设升压变压器,用户所需电压为220V,所以在用户处需安装降压变压器.输电电路图如图5-5-7所示,求:
图5-5-7
(1)输电线上的电流.
(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比.
(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比.
解析:
(1)输电线上功率损失:
ΔP=5%P1=5%×24.5kW=1225W,
又因为ΔP=I22R线,所以,输电线上的电流为:
I2=ΔPR线=12254A=17.5A.
(2)升压变压器原线圈上的电流
I1=P1/U1=24.5kW/(350V)=70A,
升压变压器原、副线圈的匝数之比为
n1∶n2=I2∶I1=17.5∶70=1∶4.
(3)输电线上电压损失:
ΔU=I2R线=U2-U3,
降压变压器输入电压:
U3=U2-ΔU=n2n1U1-I2R线
=(4×350-17.5×4)V=1330V.
降压变压器原、副线圈的匝数之比为
n3∶n4=U3∶U用=1330∶220=133∶22.
答案:
(1)17.5A
(2)1∶4 (3)133∶22