2019-2020学年高中物理 第二章 交变电流 第七节 远距离输电随堂演练巩固提升课件 粤教版选修

[随堂检测]1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是()A．使输电线粗一些B．减小输电线长度C．减少通电时间D．采用高压输电解析：选D.从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流．2．(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是()A．输电线上的电流I＝URB．输电线上的电流I＝P0UC．输电线上损失的功率P＝P0U2RD．输电线上损失的功率P＝U2R解析：选BC.输电线上的电流I线＝P0U＝U线R，故A错误，B正确；输电线上的功率损失P＝I2线R＝P0U2R＝U2线R，故C正确，D错误．3．500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大工程，我省超高压输电工程正在紧张建设之中．若输送功率为3200万千瓦，原来采用200千伏输电，由于输电线有电阻而损失的电功率为P损，则采用500千伏超高压输电后，在输电线上损失的电功率为(设输电线的电阻未变)()A．0.4P损B．0.16P损C．2.5P损D．6.25P损解析：选B.根据P损＝P2U2r可知：当输电电压由200kV升高到500kV时，其线路损耗由P损减小到0.16P损，选项B正确．4．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．用户用电器上交流电的频率是100HzB．发电机输出交流电的电压有效值是500VC．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：选D.由u－t图象可知，交流电的周期T＝0.02s，故频率f＝1T＝50Hz，选项A错误；交流电的最大值Um＝500V，故有效值U＝Um2＝2502V，选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据I1I2＝n2n1，原线圈(输电线)上的电流减小，根据P＝I21R，得输电线损失的功率减小，选项D正确．5．某小型水电站输出功率为20kW，输电线路总电阻是6Ω.(1)若采用380V电压输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．解析：(1)P电＝U1I1，P损＝I21R损耗的功率为P损＝P2电U21R＝（2×104）23802×6W≈16.6kW.(2)P电＝U2I2，损失的电压ΔU＝I2R＝24VU3＝U2－ΔU＝4976V，U3∶U4＝n1∶n2用户得到的电压U4≈226.2V.答案：(1)16.6kW(2)226.2V[课时作业]一、单项选择题1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化．近年来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有()A．提高输送功率B．增大输送电流C．提高输电电压D．减小输电导线的横截面积解析：选C.电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径有二：一是提高输电电压；二是减小输电线电阻，即增大导线的横截面积，故C选项正确．2．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∶U2B．U21∶U22C．U22∶U21D．U2∶U1解析：选C.由P＝UI得输电线中的电流I＝PU.输电线中损失的功率P损＝I2R＝PU2R＝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，故C正确．3．图甲是高压输电的示意图，升压变压器的原线圈的输入电压U1＝240V，输入电流i随时间t变化的正弦规律如图乙所示．已知输电线的总电阻R＝10Ω，通过输电线的电流I＝10A，且变压器均为理想变压器，则()A．升压变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶202B．升压变压器的原、副线圈两端的电压比U1∶U2＝1∶202C．降压变压器的原线圈的输入功率P3＝47000WD．降压变压器的原线圈的输入功率P3＝48000W解析：选C.根据n1I1＝n2I2及图象可得n1∶n2＝1∶20，选项A错误；根据U1U2＝n1n2可知选项B错误；升压变压器的原线圈的输入功率P1＝U1I1＝48000W，则降压变压器的原线圈的输入功率P3＝P1－I2R＝47000W，选项C正确、D错误．4．中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原采用500kV的超高压输电，输电线上的损耗电功率为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1000kV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．P/4B．P/2C．2PD．4P解析：选A.由P＝UI可知由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1/2，再根据P线＝I2R线可得输电线上损耗的电功率将变为P/4，故选A.5．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，那么该输电导线的横截面积的最小值是()A．ρlIUB．I2ρC．2ρlIUD．2UlIρ解析：选C.因为导线的总长度为2l，所以电压降U＝IR＝Iρ2lS解得S＝2ρlIU.正确选项为C.二、多项选择题6．远距离输电都采用高压输电，其优点是()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．可减少输电线上的能量损失D．可加快输电的速度解析：选AC.由P＝IU得I＝PU，输送的电功率P一定，采用高压输电，U大则I小，输电线中的电流就小，由P线＝I2·r，在要求输电线损耗一定的情况下，就可选电阻率略大一点的材料做导线．若输电线确定，则可以减少输电线上的能量损失，故A、C选项正确．交流电的频率是固定的，不需调节．输电的速度就是电磁波的传播速度，是一定的．故B、D选项不正确．7．发电厂发电机输出电压为U1，发电厂到学校的输电导线总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上的损耗的电功率可表示为()A．U21RB．（U1－U2）2RC．I2RD．I(U1－U2)解析：选BCD.输电线上的电压损失为U1－U2，即电阻R两端的电压为U1－U2，故其消耗的电功率为（U1－U2）2R；流过导线中的电流为I，即流过电阻R的电流为I，故其消耗的电功率还可表示为I2R和I(U1－U2)．综上所述，选项B、C、D正确．8．某发电厂通过远距离向某学校输电，输送的电功率为P，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是()A．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越小B．输电线路上损失的电压与输送电流成正比C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比D．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比解析：选ABD.由P＝UI知P不变，U越大，则I越小，由欧姆定律ΔU＝IR线可得ΔU越小，A、B对；再根据P损＝I2R线＝PU2R线＝P2R线U2，可知C错，D对．9．某电站用11kV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220kV送电，下面说法正确的是()A．因I＝UR，所以输电线上的电流增为原来的20倍B．因I＝PU，所以输电线上的电流减为原来的1/20C．因P＝U2R，所以输电线上损失的功率为原来的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1/20解析：选BD.电压提高了20倍，由公式I＝PU可知，电流将是原来的1/20，选项B正确．再由电阻定律R＝ρlS，得P损＝PU2·ρlS，在功率损失不变的情况下，输送电压与导线横截面积的平方根成反比，从而得出选项D正确．10．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压的瞬时值表达式为u＝220sin100πtV，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是()A．通过电阻R0的电流的有效值是102AB．如果用户电阻R0阻值增大，其他条件不变，则输电线路电阻R中的电流值减小C．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D．升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率解析：选ABD.根据交流电的最大值与有效值之间的关系，降压变压器的副线圈电压有效值为2202V，所以输出电流为I＝UR＝102A，所以A对．如果用户电阻R0阻值增大，其他条件不变，则输电线路电阻R中的电流值减小，B对．考虑到输电线上功率损失，所以根据能量守恒定律，则升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率，D对．由于输电线上有电压损失，所以C错．三、非选择题11．输送4.0×106W的电能，若发电机输出电压为2000V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25cm2的铜导线，把电能送到400km远处，线路损耗的功率为5.0×105W．若已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8Ω·m，求：(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；(2)在用户方使用降压变压器，其原线圈两端的电压为多大．解析：(1)由P＝I2R得I＝PR，式中P为线路损耗功率，R为线路总电阻，两条导线总电阻R＝ρL′S＝ρ2LS，则R＝1.7×10－8×4×105×24.25×10－4Ω＝32Ω所以I＝PR＝125A.因为P输入＝P输出，所以在升压变压器副线圈两端的电压为U2＝P2I＝3.2×104V故n1n2＝U1U2＝116.(2)设U2′为降压变压器原线圈两端的电压，则U2′＝U2－IR线＝2.8×104V.答案：(1)1∶16(2)2.8×104V12．如图所示，一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率P1＝50kW，输出电压U1＝500V，升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝1∶5，两个变压器间的输电导线的总电阻R＝15Ω，降压变压器的输出电压U4＝220V，变压器本身的损耗忽略不计，求：(1)升压变压器副线圈两端的电压U2；(2)输电线上损耗的电功率P损；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4.解析：(1)升压变压器的输出电压：U2＝n2n1U1＝2500V.(2)传输电流：I2＝P2U2＝50×1032500A＝20A.损失的功率：P损＝I22R＝202×15W＝6000W.(3)降压变压器的输入电压为：U3＝U2－I2R＝2500V－20×15V＝2200V降压变压器的原、副线圈匝数比：n3n4＝U3U4＝2200220＝101.答案：(1)2500V(2)6000W(3)10∶1