人教版 (新课标)5 电能的输送课后练习题

这是一份人教版 (新课标)5 电能的输送课后练习题，共8页。

[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．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，这是因为此时( )
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多，分去了一部分电压
C [此时用电器多，负载大，电阻小(因为用电器都是并联的)而变压器输出电压U不变，由I＝eq \f(U,R)可知，干路电流大，输电线上损失电压大，电灯两端电压小，故用电高峰时比深夜暗，故C正确．]
2．如图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
C [变压器输入功率、输入电流的大小分别由次级负载消耗的功率大小及输出电流的大小决定，选项A、B错误．用户的总电阻减小，根据I＝eq \f(U,R)，用户端电流变大，输电线电流增大，线路损失功率增大，C项正确；升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器输入电压，D项错误．]
3．“西电东送”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电压．从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW，输电电压为1 000 kV，输电线电阻为100 Ω.若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为( )
A．105 kW B．104 kW
C．106 kW D．103 kW
A [输电电流I＝eq \f(P,U)，输电线路损失的电功率P损＝I2r＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2r＝1×105 kW；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P损，A正确．]
4．如图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( )
A．减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的功率损耗
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．高压输电一定是电压越高越好
B [依据输电原理，电路中的功率损耗ΔP＝I2R线，而R线＝ρeq \f(L,S)，减小输电线的横截面积，输电线的电阻会增大，则会增大输电线上的功率损失，A错误；由P＝UI可知，P一定的情况下，输送电压U越大，I越小，ΔP越小，B正确；若输送电压一定，输送功率越大，则电流I越大，ΔP越大，C错误；输送电压并不一定越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D错误．]
5．(多选)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u＝220eq \r(2) sin 100 πt(V)，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11 Ω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R0电流的有效值是20 A
B．降压变压器T2原、副线圈的电压之比为4∶1
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的输出功率等于降压变压器T2的输入功率
AB [T2副线圈两端交流电压u＝220eq \r(2)sin 100πt(V)，电压有效值为220 V，则通过R0的电流有效值I＝eq \f(220,11) A＝20 A，A项正确；由原、副线圈电压与匝数的关系知B项正确；由于输电线有电阻，所以升压变压器T1的输出电压和输出功率大于降压变压器T2的输入电压和输入功率，C、D错误．]
6．(多选)一台发电机最大输出功率为4 000 kW、输出电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电．输电线路总电阻R＝1 kΩ.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103 A和20 A
B．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V和220 V
C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1
D．有6×104盏灯泡(220 V,60 W)正常发光
ABD [远距离输电的电路如图所示，
在升压变压器原线圈中有P＝U1I1，故得原线圈中电流为103 A，在远距离输电线路中由ΔP＝Ieq \\al(2,线)R线得T1副线圈中电流为20 A，故选项A正确；在远距离输电线路中由P＝U2I2和I线＝I2得U2＝2×105 V，由ΔU＝I线R线，ΔU＝U2－U3可得T2原线圈电压为1.8×105 V，由于灯泡能正常发光，故T2副线圈电压为220 V，故选项B正确；由变压器变压特点知变压比与匝数成正比，故可得T1变压比为1∶50，而T2的变压比为9 000∶11，故选项C错误；正常发光时每盏灯的功率为60 W，由90%P＝NP额，可得N＝6×104盏，故选项D正确．]
二、非选择题(14分)
7．如图甲所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝250 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化.
甲 乙
(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？
(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，已知用户变压器的降压比为40∶1，如图乙所示．当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
[解析] (1)由P用＝eq \f(U\\al(2,用),R用)求得用户总的电阻R用＝2.2 Ω，
电路中的电流为I＝eq \f(U0,R用＋r线)＝eq \f(250 V,4.2 Ω)＝59.5 A
U灯＝IR用＝130.9 V＝131 V
P输＝U0I＝14 875 W＝14.9 kW.
(2)P用＝U4I4，U4＝220 V，
I4＝eq \f(P用,U4)＝100 A
eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，I3＝eq \f(I4,40)＝2.5 A
P损＝Ieq \\al(2,3)r线＝12.5 W.
[答案] (1)131 V 14.9 kW (2)12.5 W
[能力提升练]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分)
1．用电压U和KU分别输送相同的电功率，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( )
A．K∶1 B．1∶K C．K2∶1 D．1∶K2
C [由R＝ρeq \f(l,S)，P＝UI，ΔP＝I2R，得ΔP＝eq \f(P2ρl,U2S)，可见在其他物理量一定时，S与U2成反比，故C正确．]
2．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )
A.eq \f(I1,I2)＝eq \f(n1,n2) B．I2＝eq \f(U2,R)
C．I1U1＝Ieq \\al(2,2)R D．I1U1＝I2U2
D [根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2、eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).U2不是加在R两端的电压，故I2≠eq \f(U2,R).而I1U1等于R上消耗的功率Ieq \\al(2,2)R与下一级变压器的输入功率之和，选项D正确．]
3．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
D．输电线上损失的功率为ΔP＝eq \f(U2,r)， U为输电电压，r为输电线的电阻
B [输出电功率P＝3×106 kW，输电电压U＝500 kV，则输电线上输送的电流大小为I＝eq \f(P,U)＝6×103 A，所以A错误；输电线上由电阻造成的损失电压ΔU＝Ir＝15 kV，所以B正确；输电线上损失的功率ΔP损＝ΔU·I＝eq \f(P2,U2)r，所以D错误；若改用5 kV电压输电，其损失的功率不可能高于输出功率，否则违反能量守恒定律，故C错误．]
4．(多选)在如图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( )
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
CD [由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A错误；在电能输出过程中有：I＝eq \f(P,U)，U线＝IR线，U3＝U2－U线，因P变大，I变大，故U线变大，U2不变，所以降压变压器输入电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；由P线＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U2)))2R线，因P变大，所以P线变大，C正确；根据eq \f(P线,P)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U2)))2R线,P)＝eq \f(PR线,U\\al(2,2))，因P变大，所以比值变大，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小型发电站，输送的电功率P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW·h.求：
(1)输电效率η和输电线的总电阻r；
(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？
[解析] (1)输送功率P＝500 kW，一昼夜输送电能E＝Pt＝12 000 kW·h
输电线上损失的电能ΔE＝4 800 kW·h
终点得到的电能
E′＝E－ΔE＝7 200 kW·h
所以输电效率η＝eq \f(E′,E)＝60%
输电线上的电流I＝eq \f(P,U)＝100 A
输电线上损耗的功率Pr＝eq \f(ΔE,t)＝200 kW
输电线的电阻r＝eq \f(Pr,I2)＝20 Ω.
(2)Pr＝(eq \f(P,U))2r
要求输电线上损耗的功率Pr′＝2%P＝10 kW
输电电压应调节为U′＝eq \r(\f(r,Pr′))P＝22.4 kV.
[答案] (1)60% 20 Ω (2)22.4 kV
6．(14分)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2 kV高压输电，最后用户得到“220 V 9.5 kW”的电能，求：
(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比eq \f(n1,n2)；
(2)输电线路导线电阻R；
(3)用户降压变压器原、副线圈匝数比eq \f(n3,n4).
[解析] (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比
eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(400,2 000)＝eq \f(1,5).
(2)由P损＝Ieq \\al(2,2)R，输送电流取决于输出电压及输送功率，
有I2＝eq \f(P,U2)
所以R＝eq \f(P损,I\\al(2,2))＝eq \f(P损,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U2)))2)＝eq \f(10 000－9 500,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(10 000,2 000)))2) Ω＝20 Ω.
(3)设降压变压器原线圈上电压为U3，
U3＝U2－I2R＝(2 000－5×20) V＝1 900 V
所以降压变压器原、副线圈匝数比
eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(1 900,220)＝eq \f(95,11).
[答案] (1)eq \f(1,5) (2)20 Ω (3)eq \f(95,11)