【创新方案】2015-2016学年高中物理 第五章 第5节 电能的输送课时达标训练(含解析)新人教版选修3-2

【创新方案】2015-2016学年高中物理 第五章 第5节 电能的输送
课时达标训练 新人教版选修3-2
一、单项选择题
1．下列关于高压直流输电的说法，正确的是( ) A ．高压直流电可以经过变压器提升电压后进行输送
B ．在输送过程中直流输电不考虑输电线的电感对电流的影响
C ．在输送过程中直流输电不考虑输电线的电阻对电流的影响
D ．直流输电，用户可以直接得到直流电
2．为了减少输电线路中电能损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压，某降压变电站将电压U 0＝11 0002sin 100πt (V)的交流电降为220 V 供居民小区用电，则下列说法错误的是( )
A ．降压变电站原、副线圈匝数比为50∶1
B ．输电电流的频率是50 Hz
C ．降压变电站副线圈的导线比原线圈的要粗
D ．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
3．某发电机的端电压为U ，经总电阻为R 的输电线向远方用户输送功率为P 的电能，则下列说法中不正确的是( )
A ．输电线上的电流为P U
B ．输电线上消耗的电功率为P 2R
U
C ．输电线用户一端的电压为U －P U
R
D ．输电线上消耗的电功率为U 2
R
4．超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电。

现有一直流电路，输电总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V 。

若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为( )
A ．1 kW
B ．1.6×103
kW C ．1.6 kW D ．10 kW
5．(浙江高考)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1。

在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2。

则( )
A ．用户端的电压为
I 1U 1
I 2
B ．输电线上的电压降为U
C ．理想变压器的输入功率为I 2
1r D ．输电线路上损失的电功率为I 1U
二、多项选择题
6．远距离输送交流电都采用高压输电，关于采用高压输电的优点，下列说法正确的是( )
A ．可节省输电线的材料
B ．可根据需要调节交流电的频率
C ．可减少输电线上的功率损失
D ．可降低输电线上的电压损失
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，高压线上输电电压为U ，电流为I ，发热功率为ΔP ；除冰时，输电线上的发热功率需变为9ΔP ，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1
3
U
8．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)。

要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )
A.n 2n 1＞n 3n 4
B.n 2n 1＜n 3n 4
C ．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
三、非选择题
9．某交流发电机输出功率为5×105 W ，输出电压为U ＝1.0×103
V ，假如输电线的总电阻R ＝10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U 用户＝380 V 。

(1)画出输电线路的示意图(标明各部分的符号)； (2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少(使用的变压器是理想变压器)?
10．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝3∶1，原线圈电路中接有一量程为3 A 理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表和一只可变电阻R 以及若干“6 V 6 W”的相同灯泡。

输入端交变电压u 的图象如图乙所示。

(1)求图甲中电压表的读数；
(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；
(3)为满足第(2)问中要求，求可变电阻R应调到的电阻值。

答案
1．解析：选B 现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然是交流，D错误；变压器只能对交流起作用，对直流不起作用，A错误；在输电功率大、输电导线横截面积大的情况下，对交流来说，感抗会超过电阻，但电感对直流就不
会有影响，当然电阻对直流和交流是同样有影响的，B 正确，C 错误。

2．解析：选D 原电压的有效值为U 1＝11 000 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得，n 1n 2＝
50
1
，A 正确；变压器不改变交流电的频率，B 正确；由n 1n 2＝I 2I 1
得，副线圈的电流大，要想导线发热少，导线要粗一些(电阻小)，C 正确；居民小区各用电器电流总和应该等于副线圈的电流，D 错误。

3．解析：选D 根据题意知，输电线上的电流为I ＝P U
，输电线上消耗的电功率为ΔP
＝I 2
R ＝P 2U 2R ，输电线用户一端的电压为U ′＝U －IR ＝U －P
U
R ，A 、B 、C 正确。

4．解析：选A 节约的电功率即为普通电路输电时损耗的电功率，I ＝P U ＝40×103800
A ＝
50 A ，P 线＝I 2
R ＝502
×0.4 W＝1 000 W ，故节约的电功率为1 kW ，A 正确。

5．解析：选A 理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U 2，则有I 1U 1＝U 2I 2，U 2＝
I 1U 1
I 2
，A 正确；输电线上的电压降为ΔU ＝I 1r ，或者ΔU ＝U －U 1，B 错误；理想变压器的输入功率为P ＝I 1U 1，C 错误；输电线路上损失的电功率为ΔP ＝I 2
1r ，D 错误。

6．解析：选ACD 当输电功率一定时，设为P ，P ＝IU ，I 是输电电流，U 是输电电压，
设输电导线电阻为R ，则输电线上的损耗为P 损＝I 2
R ＝P 2U 2R ，U 损＝IR ＝P
U
R ，要减小损耗有两
条途径：增大输电电压U 、减小输电电线电阻；输电距离是一定的，要减小输电电线电阻只
能增大电线横截面积，这样就多用材料，如果采用更高的电压输电，就不用加粗导线，亦可换用铝等电阻率稍大、但价格低廉的材料，A 、C 、D 正确。

7．解析：选AD 输电功率P ＝UI ，输电线电阻为R ，则ΔP ＝I 2
R ＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫P U 2R ，除冰时，输电线上的发热功率为9ΔP ，那么输电电流应变为3I ，输电功率保持不变，或者输电电压变为1
3
U ，A 、D 正确。

8．解析：选AD 设升压变压器原、副线圈两端电压分别为U 1和U 2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别是U 3和U 4，导线上消耗的电压为ΔU ，则由变压器原理，有
U 1U 2＝n 1
n 2① U 3U 4＝n 3
n 4
② 又由题设知U 1＜U 4③ U 2＝U 3＋ΔU ④ 故U 2＞U 3⑤ 所以U 3U 4＜U 2U 1
⑥ 由①②⑥联立得n 2n 1＞n 3n 4
A 正确，
B 错误；由于导线上有电压损失，
C 错误；由于导线上有热功率损失，因此升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，
D 正确。

9．解析：(1)输电线路示意图如图所示。

(2)I 1＝P U
＝500 A
P 损＝5%P ＝5%×5×105 W ＝2.5×104 W P 损＝I 22R ，I 2＝
P 损
R
＝50 A I 3＝P 用户U 用户＝P －P 损U 用户＝1.25×103
A
所以n 1n 2＝I 2I 1＝110
n 1′n 2′＝I 3I 2＝25
1
答案：(1)见解析图 (2)1∶10 25∶1
10．解析：(1)根据图象可得原线圈电压的最大值U 1m ＝27 2 V 其有效值为U 1＝27 V 根据n 1∶n 2＝U 1∶U 2
解得U 2＝9 V ，即电压表的读数为9 V 。

(2)设原线圈中通过的电流为I 1，副线圈中通过的电流为I 2，为使副线圈接入的灯泡最多，则I 1取允许通过的最大电流的有效值3 A ，根据U 1I 1＝U 2I 2
解得I 2＝9 A
正常发光时每个灯泡中电流为I 灯＝P 额
U 额
＝1 A 所以允许接入的灯泡的个数为n ＝
I 2
I 灯
＝9盏 (3)电阻两端电压为U R ＝U 2－U 灯＝3 V
电阻阻值为R ＝U R I 2＝1
3
Ω
答案：(1)9 V (2)9盏 (3)1
3 Ω。