2015-2016学年高二物理课时训练：5.5《电能的输送》(新人教版选修3-2含解析)

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选修3-2 5.5电能的输送3

=I² Rt
例1、某交流发电机的输出电压为220V，输出的电功率为4400W，发电机到用户的输电线的电阻为4Ω，求（1）输电导线中的电流是多少A ？
（2）输电导线中损失的电压和电功率各是多少？（3）用户得到的电压和电功率各是多少？
输电线上的功率损失 △P=I2R
输电线上的电压损失 △U=IR
交流高压输电的基本环节
升压变压器
发电站
用户
降压变压器
高压输电
输电线路示意图
I1
P1 发电 ~ U1 厂
n1
I2
U2 P2
∆U、∆P
I3
P3 U3
I4
用户
U4 P4 n4
n2
n3
电压关系：电流关系：功率关系：
例2、一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输给用户。已知发电机的输出功率是 500kW，输出电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为 220V，不计变压器的损耗。求：（1）升压变压器的副线圈两端电压；（2）输电导线上的功率损失；（3）降压变压器原、副线圈的匝数比；（4）用户得到的功率。
为了减少功率损失和电压损失：
（1）减少材料的电阻率ρ
（1）减少输电线的电阻（2）减少输电线的长度L
（3）增加导线的横截面积S
（2）减少输电线的电流
输送功率P是一定
由P=UI
增加U
例1、某交流发电机的输出电压为220V，输出的电功率为4400W，发电机到用户的输电线的电阻为4Ω，求（4）如果有变压比为1：10的升压变压器升压后向用户输电，用户处再用变压比为10：1的降压变压器降压后使用，那么用户得到的实际电压和电功率又是多少？

高二物理：5.5 电能的输送_每课一练(人教版选修3-2)

5.5电能的输送1．(2009年高考广东卷)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5－5－4A ．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 ＝I 2R 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＝I 2R ＝P 2U2R ，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 ＝U 2/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 ＝I 2R ，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 ＝U 2R 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 ＝I 2R ，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U 0输电，在输电线上损失的电功率为P 0，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 ．100 U 0 B.10 U 0 C ．U 0/10 D ．U 0/100解析：选B.设线路电阻为r ，损失功率为P 损＝I 2r ，线路电流为I ＝P /U 0 解得P 损＝P 2r /U 20则P 损′∝1U 0′2当P 损为原来的110时，U 0′＝10U 0选项B 正确．5．通过相同材料的导线向同一用户输送10 kW 的电功率，如在输送电压为110 V 和220 V 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＝I 2R 线＝(P U )2R 线＝P 2U 2ρl S ，所以S ＝P 2ρl U 2P 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S 1∶S 2＝22021102＝4∶1.答案：4∶1一、选择题1．发电厂发电机的输出电压为U 1，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U 2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )A.U 21R B.(U 1－U 2)2R C ．I 2R D ．I (U 1－U 2)解析：选BCD.输电线上损耗的功率P 损＝I 2R ＝U 2损/R ＝I ·U 损，而U 损＝U 1－U 2，故B 、C 、D 正确．2．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW ，若以1100 V 送电，则线路损失为10 kW ，若以3300 V 送电，则线路损失可降为( ) A ．3.3 kW B ．1.1 kW C ．30 kW D ．11 kW解析：选B.由P ＝UI ，ΔP ＝I 2R 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 ＝1.1 kW.3．(2010年高考江苏卷)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5－5－5A ．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U 1∶U 2＝n 1∶n 2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 ＝I 2R 线增大，功率损耗ΔP ＝I 22R 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ΔP P 1＝I 22R 线P 1＝(P 1U 1·n 1n 2)2R 线P 1＝P 1n 21R 线U 21n 22∝P 1，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U 1和U 2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( ) A ．U 1∶U 2 B ．U 21∶U 22 C ．U 22∶U 21 D ．U 2∶U 1解析：选C.由P ＝UI 得输电线中的电流I ＝P U ，输电线上损失的功率P 损＝I 2R ＝(P U )2R ＝P 2R U2.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＝U 22∶U 21.5．(2009年高考山东卷)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( )图5－5－6A.n 2n 1>n 3n 4B.n 2n 1<n 3n 4C ．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.U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4，因为U 1＝200 V ＜U 4＝220 V ，U 2＞U 3＝U 2－U 线，故n 2n 1＞n 3n 4，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3 I B ．输电电流为9 IC ．输电电压为3 UD ．输电电压为13U解析：选AD.输电线上的热耗功率P 线＝I 2R 线，热耗功率由P 变为9 P ，则电流I 变为3 I ，选项A 正确．输电功率P 不变，由P ＝UI ，电流变为3 I ，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 ′＝U 2S ρLB ．P ′＝P 2ρLU 2SC ．P 用＝P －U 2S ρLD ．P 用＝P (1－PρLU 2S)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 ′＝I 2R ＝(P U )2ρL S ＝P 2ρL U 2S用户得到的电功率为P 用＝P －P ′＝P (1－PρLU 2S)．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/n 2；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 )＝1n I .又P 线＝I 2R 线，所以输电线上的功率损失P 损′＝(1n I )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＝1n IR 线＝1nU 损，C 正确，D 错误．9．(2009年高考海南卷)一台发电机最大输出功率为4000 kW ，电压为4000 V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻R ＝1 kΩ.到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V ,60 W)．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T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则( ) A ．T 1原、副线圈电流分别为103 A 和20 AB ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有6×104盏灯泡(220 V 、60 W)正常发光解析：选ABD.T 1原线圈的电流为I 1＝P 1U 1＝4000×1034000A ＝1×103 A ，输电线上损失的功率为P 损＝I 22R ＝10%P 1，所以I 2＝10%P 1R ＝4000×103×0.11×103A ＝20 A ，选项A 对；T 1的变压比为n 1n 2＝I 2I 1＝20103＝150；T 1上副线圈的电压为U 2＝50U 1＝2×105 V ，T 2上原线圈的电压为U 3＝U 2－I 2R ＝2×105 V－20×103 V ＝1.8×105V ，选项B 对；T 2上原、副线圈的变压比为n 3n 4＝U 3U 4＝1.8×105220＝9×10311，选项C 错；能正常发光的灯泡的盏数为：N ＝90%P 160＝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23 kV ，副线圈通过总电阻为2 Ω的供电导线向用户供电，用户用电器得到的电压是220 V ，求供电导线上损耗的功率．解析：设原线圈上所加电压为U 1，匝数为n 1，副线圈上两端电压为U 2，匝数为n 2，有U 1U 2＝n 1n 2① 副线圈两端通过导线向用户供电，设用户电压为U 3，导线上的电压为U 4，有U 2＝U 3＋U 4②导线上损失功率为P ＝U 24R③由①②③式得P ＝(n 2n 1U 1－U 3)2/R＝(1100×2.3×104－220)22W ＝50 W.答案：50 W11．(2011年开封高二检测)一座小型发电站的输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是5 Ω. (1)若输电电压是400 V ，输电线路损耗的功率是多少？(2)若改用5000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝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 ＝P U ＝20×103400A ＝50 A ，输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝502×5 W ＝12500 W ＝12.5 kW. (2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I ′＝PU ′＝20×1035000A ＝4 A ，用户端在变压器降压前获得的电压U 1＝U ′－I ′R ＝(5000－4×5)V ＝4980 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可知，用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4980 V ＝226.4 V .答案：(1)12.5 kW (2)226.4 V 12．小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW ，输出电压为350 V ，输电线总电阻为4 Ω，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220 V ，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%P 1＝5%×24.5 kW ＝1225 W ，又因为ΔP ＝I 22R 线，所以，输电线上的电流为：I 2＝ΔP R 线＝12254A ＝17.5 A.(2)升压变压器原线圈上的电流I 1＝P 1/U 1＝24.5 kW/(350 V)＝70 A ，升压变压器原、副线圈的匝数之比为 n 1∶n 2＝I 2∶I 1＝17.5∶70＝1∶4.(3)输电线上电压损失：ΔU ＝I 2R 线＝U 2－U 3，降压变压器输入电压：U 3＝U 2－ΔU ＝n 2n 1U 1－I 2R 线＝(4×350－17.5×4)V ＝1330 V .降压变压器原、副线圈的匝数之比为 n 3∶n 4＝U 3∶U 用＝1330∶220＝133∶22. 答案：(1)17.5 A (2)1∶4 (3)133∶22。

物理：5.5《电能的输送》(人教版选修3-2)ppt课件

降压变压器
;
16
二、远距离输电原理图
I1
P1
F
U 1 n1
I 2
P2
n2
U 2
I3 r
线
P3
U n3 3
I4
P4
n4
U 4
R 用
升压变压器功率关系：
降压变压器
P1=P2，P3=P4，P2=Pr+P3
;
17
I1
P1
F
U
n1
1
I 2
P2 n2 U
2
I3
r
线
P3
U n3 3
I4 P4 n4 U
4
R 用
A、
B、
C、
D、
A
U
2 1
(U 1 - U 2 )2
R
R
I 2R
I(U1 -U2)
;
20
远距离输电示意图
;
21
远距离输电
我国常用的远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网达到750kV。
是不是输电电压越高越好?
思考
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。
升压变压器电压关系：
降压变压器
U 1
U 2
n
U
1,
3
n
U
2
4
n 3 ,U
U
+U
n
2
r
3
4
;
18
I1
P1
F
U 1 n1
I 2
P2
n2
U 2
I3 r

人教版高二物理选修3-2 5.5电能的输送习题课课件(共19张PPT)

电导线电阻，才能减P 小 U输R2 电导线上的热损耗。
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
输电，才能减小输电导线上的热损耗。
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。
D．以上说法均不正确。
课后作业2题以下是一段关于输电线损失功率的推导：
10．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器．
(1)画出上述输电全过程的原理图． (2)发电机的输出功率是 100 kW，输出电压是 250 V，升压变压器的原副线圈的匝数比为 1∶25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流． (3)若输电导线中的电功率损失 4% ，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压． (4)计算降压变压器的输出功率．
【解析】由 ΔP＝I2线R 线＝(UP输)2·R 线知，A 对，C 错；由 ΔP＝ΔU2/R 线知 B 项正确；由 ΔP＝I2线R 线知 D 项正确．
【答案】 C
课后作业4题
3．用电压 U 和 KU 分别输送相同电功率，且在输电线上
损失的功率相同，导线长度和材料也相同，此两种情况下导
线的横截面积之比为( )
降压变压器原线圈两端的电压 U3＝U2－I2R＝6 250 V－ 16×15.6 V≈6 000 V.
(4)降压变压器的输出功率 P4＝P1－4%P1＝96 kW. 【答案】 (1)图略 (2)6 250 V 16 A
(3)15.6 Ω 6 000 V (4)96 kW
将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率。设输电电压为U，则功率损失为
P损=UI 而 U=Ir

高中物理 5.5《电能的输送》课件新人教版选修3-2

U2 n2
电流关系： I1 n2
I2 n1
P2 ΔP P3 U2 ΔU U3
I2 I3
P3 P4
U3 n3 U4 n4 I3 n4 I4 n3
在高压输电模型中，设发电机的输出功率为 P，输送电压为 U1，输电线的电阻 r，升压变压器的原副线圈匝数分别为 n1、n2，降压变压器原副线圈分别为 n3、n4，你能算出线路中损失的功率和电压吗？用户得到的功率和电压分别是多少？
1. 把功率为 22 kW 的电能用总电阻为 2 Ω 的导线输送到远方的用户，用 220 V 的电压输电，导线损失的功率为多少？若改用 22 kV 的电压输电，导线损失的功率又为多少？
220 V 输电，损失的功率为 P(P)2R4104 W U
22 kV 输电，损失的功率为 P(P)2R4 W U
这节教材是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典型例子。通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力。教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论。
讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的。目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。
I1
I2 ΔP
I3
I4
P1
P2
r线
P3
P4
F U1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U4
R用
在发电机与升压变压器原线圈组成的回路中
I1
发

高中物理人教版选修3-2检测：第五章交变电流5.5电能的输送含答案解析

【最新】高中物理人教版选修3-2检测：第五章交变电流5.5电能的输送学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损耗的电压可表示为()A．U1B．U1－IRC．IR D．U22．某变电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用变压器将电压升高到220 kV送电，下面选项正确的是()A．因I＝U/R，所以输电线上的电流增为原来的20倍B．因I＝P/U，所以输电线上的电流减为原来的1/20C．因P＝U2/R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的1/4003．水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1 100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3 300 V送电，则线路损失可降为()A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kW D．11 kW4．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I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2．则（）A．用户端的电压为I1U1/I2B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I12rD．输电线路上损失的电功率为I1U5．图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数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R L>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．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压二、多选题6．如图是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A．增加输电导线的截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过增大输电电压来减小输电线中的电流，有利于减小输电过程中的电能损失C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中电能损失越小D．高压输电时必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好7．一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电.输电线路总电阻为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(220 V 60 W).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的耗损可忽略，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20 AB．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 VC．T1和T2的变压比分别为1：50和40 :1D．有6×104盏灯泡(220V 60 W)正常发光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220 V的用电器正常工作，则()A ．3214n n n n > B ．3214n n n n < 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9．(多选)电厂发电机的输出电压为250 V ，输出功率为10 kW ，在进行远距离输电时，输电线总电阻为5 Ω，则( )A ．直接输电，用户两端的电压只有50 VB ．若要求用户两端的电压为220 V ，则应配备原、副线圈匝数比为1∶4 (发电厂)和5∶1 (用户端)的变压器C ．若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4D ．若用10 000 V 的高压输电，输电线的损耗功率仅为总功率的0.05%10．某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是( ) A ．输电线上输送的电流大小为6.0×103 A B ．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC ．若改用5 kV 电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻三、填空题11．发电机端电压为220 V ，输送功率110 kW ，若要保证用户至少获得100 kW 电功率，则输电导线电阻不得大于________Ω；若用一个升压变压器升压至5 500 V 后进行输电，则导线电阻不得大于________Ω.四、解答题12．某发电站的输出功率为104kW ，输出电压为4 kV ，通过理想变压器升压后向80 km 远处用户供电．已知输电导线的电阻率为ρ＝2．4×10－8Ω·m ，导线横截面积为1．5×10－4m 2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，升压变压器的输出电压为________，输电线路上的电压损失为________．13．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图4所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线总电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)画出此输电线路的示意图；(3)用户得到的电功率．14．某水电站，水流的高度差为h=5m，流量Q=2m3/s，若发电机的总效率为50%，输出电压为250V，输电线路总电阻R=30Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为使用户获得220V 电压，求：（1）该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？（2）能使多少盏“220V 100W”的电灯正常发光？参考答案1．C【解析】AD 、U 1为输出电压，U 2为用户得到的电压，故AD 错误； BC 、输电线的电压损失ΔU =U 1－U 2=IR ，故B 错误，C 正确；故选C 。

高中物理 5.5电能的输送课件新人教版选修3-2

低压输电线路：输电电压220V------输电功率100kW以下，距离为几百米以内。高压输电线路：输电电压35kV或110kV------输电功率100kW以下，
距离为几十千
米到上百千米。超高压输电线路：输电电压220kV以上------输电功率10万kW以上，距 330KV、以上。 500KV、 750KV 离为几百千米
1.减少输电线的电阻
选用电阻率小的金属作导线材料。（一般用铝或铜）缩短距离增大导线的横截面
2.减小输电线上的电流讨论：能不能由I=P/U减小p来减小电流？输送功率P是一定的由P=UI 增加U 减少I r
思考：若输电电压提高100倍，则输送过程中损失的功率变为原来的多少倍？再思考：是不是输电电压越高越好？为什么？
n2
P1=P2
n3
n4
功率关系：电压关系：
, P2= ∆P+P3 , P3=P4 U2= ∆U +U3
U1 n1 U 2 n2
U 3 n3 U 4 n4
电流关系：
I1 n2 I 2 n1
I2=I3
I 3 n3 I 4 n4
知识运用
25A
250V
150V
6250W 如何减少输电中的功率损失？
3750W
作出示意图
课堂练习 1.发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为 I，学校输入电压为U2，下列4个计算输电线损耗的式子中，不正确的是（） A、 B、 C、
U 12 R
D、
(U1 U 2 ) 2 R
I R
2
I (U1 U 2 )
试试看一般说，发电厂发出的电只有几千伏，若要进行几百公里的传输，你能设计出简单的远距离输电电路吗？讨论一下，画出简单示意图！

高中物理第五章第5节电能的输送新人教版选修3-2

精品课件
1．高压交流输电不存在感抗和容抗引起的损耗( ) 解析：高压交流输电存在感抗和容抗引起的损耗，1 错误。 2．家庭照明线路的电线线芯通常是铜或铝( ) 解析：为了减小导线上的功率损失，家庭照明电路应选用电阻率小的材料，2 正确。 3．采用高压输电的优点是可加快输电的速度( ) 解析：高压输电可减少输电线上的能量损失，与输电速度无关，3 错误。
精品课件
1．降低输电损耗的两个途径 (1)输送电能的基本要求 ①可靠：指保证供电线路可靠的工作，少有故障； ②保质：保证电能的质量——电压和频率稳定； ③经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 (2)降低输电损耗的两个途径要减少输电线路上的功率损失，由公式 P 损＝I2R 线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流。
[答案] 440 V
精品课件
1．(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 I1，其末端间的电压为 U1。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 I2。则( )
A．用户端的电压为I1IU2 1 B．输电线上的电压降为 U C．理想变压器的输入功率为 I12r D．输电线路上损失的电功率为 I1U
精品课件
(2)输电线上损失的电压 U 损＝I 线 R 线＝6×4 V＝24 V 升压变压器副线圈两端电压 U2＝U3＋U 损＝(880＋24)V＝904 V 升压变压器原线圈两端电压 U1＝nn21U2＝14×904 V＝226 V 升压变压器原线圈中的电流 I1＝nn12I 线＝41×6 A＝24 A 发电机内阻上的电压 Ur＝I1r＝24 V 发电机的电动势 E＝U1＋Ur＝226 V＋24 V＝250 V

高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第五节电能的输送课时练 (2)含答案解析

【最新】度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第五节电能的输送课时练学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．远距离输电中，为了减小输电过程中的电能损失，下列说法正确的是（）A．只有减小输电电阻得到，输电电压越小，输电损失越小B．由P=U2RC．若输电功率不变，提高输电电压，将提高输电效率D．提高输电电压会减小输电电流，但不能减小输电损失2．如图甲所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比1∶100，降压变压器原副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为50Ω．若升压变压器的输入电压总是如图乙所示，下列说法中正确的有A．用户端交流电的频率为100HzB．用户端电压一定为240VC．若用户总功率变大，则降压变压器原线圈两端电压升高D．若升压变压器原线圈输入功率为720kW，则输电线路损耗功率为45kW3．超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1987年我国科学家制成了临界温度为90K 的高温超导材料，利用超导材料零电阻性质，可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V．如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，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．1.6×10 kW D．10 kW4．电站向某地输送5000kW的电功率，输电线上损耗的电功率为100kW，如果把输电电压提高为原来的10倍，同时将输电线的截面积减为原来的一半，而输送的电功率不变，那么输电线损耗的电功率为（）A．0.2kW B．0.5kW C．2.0kW D．5.0kW5．远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n 倍，则（） A ．输电线上的电压损失减少了1n 倍B ．输电线上的电流减少了1n倍C ．输电线上的电能损失减少了1n 2倍 D ．输电线上的电能损失减少到原来的1n 2倍6．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200V ，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220V 的用电器正常工作，则（）A ．n 2n 1＞n3n 4B ．n 2n 1＜n3n 4C ．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等于降压变压器的输入功率二、多选题7．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高k 倍，则（） A ．输电导线的电功率损失不变 B ．输电导线的电压损失不变 C ．输电导线的电功率损失是原来的21k D ．输电导线的电压损失是原来的1k8．远距离输送一定功率的交变电流，若将输电电压提高n 倍，则（） A ．输电导线的电能损失减少(n 2−1)n 2倍B ．输电导线的电能损失不变，电压损失减少1(n−1)倍C ．若保持输电线上电能损失不变，输电导线的截面积应是原来的1n 2 D ．输电线上电能损失减少，电压损失增大9．一台交流发电机的最大输出功率为98kW ，电压为350V ，经变压器T 1升压后向远方输电．输电线路总电阻R=4Ω．到目的地经变压器T 2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、100W）．若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的5%，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．变压器T1原线圈中电流为35AB．变压器T2原线圈的电压为2800VC．变压器T1的变压比为1：8D．有931盏灯泡（220V、100W）正常发光10．如图所示为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1=4400√2sin 100πt V，电流I1=1000A，不计变压器损耗，则下列判断正确的是（）A．U1=4 400√2VB．I2＜1 000 AC．I2U2=4.4×106WD．用户得到的交流电频率为100πHz三、填空题11．生活中的发电机发出的都是交变电流，在将电能从发电厂传输到用户的过程中都是采用______ 的方式，这主要是减少______ ．由P=UI可知，在输送电功率一定的情况下，输送电压升高为原来的10倍时，输电线上的电能损失可以减少为原来的______ ．12．远距离输电电路图如图所示：若输电线电阻R，输电功率为P，输电电压U1，则输电导线的电流I2= ______ ，输电导线上的电压降（电压损失）U失= ______ ，输电导线上的功率损耗P损= ______ ；因此，在输电功率和输电线电阻一定的条件下，采用高压输电，输电电流I2越______ （大，小），输电线上的电压损失及输电线上的功率损耗P损越______ （大，小）．四、实验题13．某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4kV.通过理想变压器升压后向80km远处供电,已知输电导线的电阻R=25.6Ω,输电线路损失的功率为输出功率的4%.则输电线路上的电压损失△U= v,升压变压器的原副线圈匝数比n1:n2= .五、解答题14．如图所示,一小型发电站通过升压变压器B1和降压变压器B2把电能输送给用户(B1和B2都是理想变压器),已知发电机的输出功率为500kW,输出电压为500 V,升压变压器B1原、副线圈的匝数比为1∶10,两变压器间输电导线的总电阻为2Ω,降压变压器B2的输出电压为220V.求：(1)输电导线上损失的功率;(2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数之比.15．利用太阳电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统称光伏发电系统．光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式．将直流电变为交流电的装置称为逆变器，有一台内阻为r=1Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线的总电阻R=4Ω，全校共22个班，每班有““220V 40W”“灯6盏，若全部电灯正常发光，求：（1）输电线上损失的电功率；（2）远距离输电的输电效率；（3）太阳能发电机的电动势．参考答案1．C【解析】由公式△P=I2R可知，降低电能的损失，可以减小输电线路上电阻，也可以减小电流，故A错误；求输电导线的损耗功率只能用公式P=I2R，故B错误；由公式I=PU，和△P=I2R可知，△P=P 2RU2，提高输电电压，在保证输电功率不变的前提下，能够减小输电电流，有效减小输电线路上的电能损失，提高输电效率，故C正确，D错误；故选C.点睛：解决本题的关键知道输送功率与输出电压和输出电流的关系，损失电压与电流和电阻的关系，以及掌握输电线上损耗的功率P损=I2R．2．D【解析】试题分析：由图乙知交流电的周期0．02s，所以频率为50Hz，A错误；由图乙知升压变压器输入端电压有效值为240V，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为24000V，因输电线有电压损失，故降压变压器初级电压小于24000V，则用户端电压小于240V，选项B 错误；若用户总功率变大，则降压变压器次级电流增加，则初级电流增加，导线上的电压损失增加，则降压变压器原线圈两端电压降低，选项C错误；若升压变压器原线圈输入功率为720kW，所以输电线中的电流为：3720103024000PI AU⨯==＝，则输电线路损耗功率为22305045P I r W kW==⨯=损，D正确；故选D．考点：远距离输电3．A【详解】当输电导线总电阻为0.4Ω时，由P=UI得I=PU，输电线上损失的功率△P=I2R=3224010()()0.4W800PRU⨯=⨯=1kW故选A. 4．C 【解析】【详解】输电电压提高为原来的10倍，根据P=UI知，输送电流减小为原来的110，根据电阻定律R =LSρ知，输电线的截面积减为原来的一半，则输电线的电阻增大为原来的2倍，根据2P I R =损知，输电线上损耗的电功率减小为原来的150，则输电线上损耗的功率为2kW ，故C 正确，ABD 错误．故选C ． 5．D 【解析】试题分析：设输送功率为P ，输送电压为U ，则输电电流为 I=P/U,输电线上的电压损失为 △U=IR=PR/U,输电线上损失的电功率△P=I 2R="(" P/U)2R, 所以当U 变成nU 时，输电线上的电压损失减少到原来的1／ｎ倍；输电线上的电流减少到原来的1／ｎ倍；输电线上的电能损失减少到原来的1/ｎ2倍,选项D 正确。

【创新设计】2015-2016学年高中物理 5.6电能的输送课件新人教版选修3-2

考虑到输电线上有电功率的损失，可知D项对.
答案 AD
图3
(1)功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒 (2)电压、电流关系 U1 n1 I2 U3 n3 I4 ＝＝，＝＝ →理想变压器 U2 n2 I1 U4 n4 I3
U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线→串联电路中电压、电流关系 P2 P3 U2－U3 3输电线中电流：I线＝U ＝U ＝ . 2 3 R线 4输电线上损耗的电功率：
D.输电线上损失的功率为ΔP＝
线的电阻
，U为输电电压，R为输电
U R
2
P 3×10 ×10 解析输电线上输送的电流为 I ＝＝ A＝ 3 U 500×10 6×10 A，A 项错误；
3
6
3
输电线上损失的电压为ΔU＝IR＝6×103×2.5 V＝1.5×104 V＝
15 kV，B项正确；
当用5 kV电压输电时，输电线上损失的功率若超过3×106 kW，
2.某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( ) A.输电线上输送的电流大小为2×105 A
B.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV
C.若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW
2.电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络. 3.电网送电的优点：运输成本 (1)降低一次能源的，获得最大的经济效益； (2) 减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保质量障供电的 . 可靠 (3)合理调度电力，使电力的供应更加，质量更高.
2 2

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版权所有：中华资源库 www.ziyuanku.com 课时训练11 电能的输送题组一输电线上的电压损失和功率损失 1.远距离输送交变电流都采用高压输电。我国正在研究用比 330 kV高得多的电压进行输电。采用高压输电的优点是( ) A.可提高用户端电压 B.可根据需要调节交流电的频率 C.可减少输电线上的能量损失 D.可加快输电的速度解析:采用高压输电减小了输电电流,可减少能量损失,但不能改变交变电流的频率和输电速度,用户端电压由降压变压器决定,故选项C正确。答案:C 2.如图所示为远距离输电线路的示意图,若发电机的输出电压不变,则下列叙述中正确的是( )

A.升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B.输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C.当用户用电器的总电阻减小时,输电线上损失的功率增大 D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压解析:变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的,选项A、

B错误;用户用电器总电阻减小,据P=,消耗功率增大,输电线中电流增大,线路损失功率增大,选项C正确;升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器的输入电压,选项D错误。答案:C 3.远距离输送一定功率的交变电流,若输电电压提高到原来的n倍,则下列说法中正确的是( ) A.输电线上的电流变为原来的n倍

B.输电线上的电压损失变为原来的

C.输电线上的电功率损失变为原来的 D.若输电线上的电功率损失不变,输电线路长度可为变为原来的n2倍解析:P=UI,当U变为n倍时,I变为原来的;电压损失ΔU=R线;功率损失P损=()2R线;输

I,学校得到的电压为U2,则关于输电线上损失的功率,下列表达式错误的是( ) A. B. C.I2R D.I(U1-U2) 解析:用P=求电阻上损失的功率时,U要与电阻R相对应,选项A中的U1是输出电压,不是输电线上的电压,故选项A错误。选项B中的(U1-U2)是输电线上的电压,因此,选项B正确。选项C、D中的电流I是输电线中的电流,故选项C、D正确。答案:A 5.(2014·四川理综)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( )

A.用户用电器上交变电流的频率是100 Hz B.发电机输出交变电流的电压有效值是500 V C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小

解析:由图象知f==50Hz,选项A错误;发电机输出交变电流电压的有效值为

V=250V,选项B错误;输电线的电流由降压变压器原、副线圈的匝数比及负载大小决定,选项C错误;用电器总电阻变大,则降压变压器原、副线圈中电流减小,输电线上损失功率也减小,选项D正确。答案:D 题组二高压输电电路的分析与计算 6.某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定,它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压,然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器经降压后再输送至用户,设变压器都是理想的,那么在用电高峰期,随着用电器总功率的增加将导致( ) A.升压变压器原线圈中的电流变小 B.升压变压器副线圈两端的电压变小 C.高压输电线路的电压损失变大 D.降压变压器副线圈两端的电压变大解析:在用电高峰期,用户端并联的用电器数目增多,总电阻减小,降压变压器输出的电流增大,输出功率增大,输电线路上的电流增大,输电线路中的电压损失增大,降压变压器的输入电压减小,输出电压减小,选项C正确,D错误。升压变压器上的输出电流增大,输入电流也增大,选项A错误。但因为发电机的输出电压稳定,所以升压变压器的输出电压也是稳定的,选项B错误。答案:C 7.某用电器离供电电源的距离为l,线路上的电流为I,若要求线路上的电压降不超过U,已知输电导线的电阻率为ρ,那么,该输电导线横截面积的最小值是( )

C. D. 解析:输电线的电阻R=ρ,输电线上电压损失U=IR=Iρ,所以S=,故B正确。答案:B 8.(多选题)我国北方地区冬季会出现冻雨,使高压输电线结冰,严重时会压塌输电铁塔,导致输电中断。为消除高压输电线上的冰凌,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,热耗功率为ΔP;除冰时,输电线上的热耗功率需变为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U

解析:根据输电功率P=UI,输电线上电阻为R,则ΔP=I2R=R,除冰时,输电线上的热耗功率为9ΔP,那么输电电流应为3I,输电功率保持不变,所以输电电压为。答案:AD 9.某发电站通过燃烧煤来发电。发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户,发电机输出功率是120 kW,输出电压是240 V,升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶25,输电线的总电阻为10 Ω,用户需要的电压为220 V。则:

(1)输电线上损失的电功率为多少? (2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少?

解析:(1)根据理想变压器的规律得输电电压 U2=U1=×240V=6000V

输电电流I2=A=20A 输电线上损失的功率ΔP=r=202×10W=4000W。 (2)输电线上损失的电压 ΔU=I2r=20×10V=200V

降压变压器原线圈两端的电压 U3=U2-ΔU=6000V-200V=5800V 根据理想变压器的变压规律得

。

次级线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压,经输电线路后,再用初极、次级线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户。 (1)画出全过程的线路图。 (2)求用户得到的电压和功率。 (3)若不经过变压而直接送到用户,求用户得到的功率和电压。解析:(1)线路图如图所示。

(2)升压变压器次级线圈的输出电压U2=U1=2200V,升压变压器次级线圈的输出电流I2=I1。由P=U1I1得,升压变压器初级线圈的输入电流为 I1=A=200A,

所以I2=A=20A。输电线路上电压损失和功率损失分别为 UR=I2R=4V,PR=R=0.08kW。加到降压变压器初级线圈上的输入电流和电压分别为 I3=I2=20A,U3=U2-UR=2196V。降压变压器次级线圈上的输出电压和电流分别为

U4=U3=219.6V,I4=I3=200A。

用户得到的功率P4=U4I4=43.92kW。 (3)若不采用高压输电,线路损失电压UR’=I1R=40V,用户得到的电压U’=U1-UR’=180V,用户得到的功率为P’=U’I1=36kW。答案:(1)见解析 (2)219.6 V,43.92 kW (3)180 V,36 kW

(建议用时:30分钟) 1.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=,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

B.输电线上的功率损失跟输电电压成正比 C.输电线上的功率损失跟输电电压的二次方成反比 D.输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的二次方成正比

解析:此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压混淆,由P=而误选B;正确的思路是

由I线=可知ΔP=·R线,选项C正确;ΔU=·R线,选项A错误;ΔP=,选项D正确。答案:CD 3.我国已投产运行的1 000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500 kV 的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1 000 kV特高压输电。若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率变为( )

A. B. C.2P D.4P 解析:据P=UI,由500kV的超高压输电变为1000kV特高压输电时,输电线电流变为原来

的。再根据P线=I2R线可得,输电线上损耗的电功率将变为。选项A正确。答案:A 4.(多选题)某发电站用11 kV交变电压输电,输送功率一定,输电线的电阻为R。现若用变压器将电压升高到220 kV输电,下面说法正确的是( )

A.因I=,所以输电线上的电流增为原来的20倍

B.因I=,所以输电线上的电流减为原来的 C.因P=,所以输电线上损失的功率增为原来的400倍 D.若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线的直径减为原来的解析:选项A中,U不是R两端电压,公式错误,所以选项A错误;因为输送的功率一定,由I=可知,当输送的电压增为原来的20倍时,电流减为原来的,选项B正确;选项C中,R

是输电线的电阻,而U是输电电压,R与U又不对应,所以由P=得出的结论是错误的;输电线上损失的功率一般用ΔP=I2R计算不容易出错,从选项B中已经知道电流减为了原来的,若ΔP不变,则输电线的电阻可增为原来的400倍,根据R=ρ,在导线的电阻率、长度

不变的条件下,那么横截面积可减小为原来的,即导线的直径减为原来的,故选项D正确。答案:BD 5.(多选题)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,输电线损耗的电功率为P’,用户得到的电功率为P用,则P’、P用的关系式正确的是( )