人教版 (新课标)选修35 电能的输送同步测试题

这是一份人教版 (新课标)选修35 电能的输送同步测试题，共5页。

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．故选D.
2．(2013·长沙高二检测)远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到n倍，则( )
A．输电线上的电压损失增大
B．输电线上的电能损失增大
C．输电线上的电压损失不变
D．输电线上的电能损失减少到原来的1/n2
解析：选D.在输送功率一定时，由I＝eq \f(P,U)知，电压提高到n倍，则电流变为原来的eq \f(1,n)，电压损失减为原来的eq \f(1,n)，故A、C错误；由P损＝I2R知，功率损失减为原来的eq \f(1,n2)，故B错误，D正确．故选D.
3．在电能输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定，则在输电线上损耗的电功率( )
A．和输电线上电压的平方成反比
B．和输电电流的平方成反比
C．和输电线上的电压降的平方成正比
D．和输电电流的平方成正比
解析：选ACD.输电线上的功率损失ΔP＝I2R，电压损失ΔU＝U－U′＝IR，输电电流I＝P/U，所以ΔP＝I2·R＝eq \f(ΔU2,R)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2R，可见在输送功率P一定时，ΔP随R的增大而增大；ΔP与I2成正比；ΔP与ΔU2成正比；ΔP与U2成反比．故选ACD.
4．某小型水电站的电能输送示意图如下，发电机的输出电压为220 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.eq \f(n2,n1)＞eq \f(n3,n4)
B.eq \f(n2,n1)＜eq \f(n3,n4)
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
解析：选AD.由于输电线上的电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系，可知要让用电器正常工作，必须有eq \f(n2,n1)＞eq \f(n3,n4)，A正确，B、C错误；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D也正确．故选AD.
5．在远距离输电时，如果升压变压器输出电压是2 000 V，输出功率是10 kW，输电线电阻是20 Ω，求：
(1)输电线上损失的功率和损失的电压；
(2)用户能得到的功率和电压．
解析：本题关键是先利用输送功率损失，通过公式ΔP＝I2R，求出输送电流．
(1)由P出＝I线U出，得I线＝eq \f(P出,U出)＝eq \f(10×103,2 000) A＝5 A
则输电线上损失的功率P损＝Ieq \\al(2,线)r＝52×20 W＝500 W
损失的电压U损＝I线r＝5×20 V＝100 V.
(2)用户得到的电压和功率分别为：
U用＝U出－U损＝(2 000－100) V＝1 900 V
P用＝P出－P损＝(10×103－500) W＝9 500 W.
答案：(1)500 W 100 V (2)9 500 W 1 900 V
一、选择题
1．(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电，采用高压输电的优点是( )
A．可节省输电线的铜材料
B．可根据需要调节交变电流的频率
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＝eq \f(P,U)，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作导线．若输电线确定，则可减少输电线上的能量损失，故A、C选项正确．交变电流的频率是固定的，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．故选AC.
2．(多选)对在电能远距离输送中所造成的电压损失，下列说法中正确的是( )
A．只有输电线的电阻才造成电压损失
B．只有输电线的电抗才造成电压损失
C．输电线的电阻和电抗都造成了电压损失
D．若用高压直流输电，可以减小因电抗造成的损失
解析：选CD.远距离高压输电过程中，不仅线路上的电阻会损失电压，电容、电感的电抗也会损失电压．若用直流输电时，只有电阻的影响，无电抗的影响，故C、D正确．
3．(单选)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，故选C.
4．(单选)中国已投产运行的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将变为( )
A.eq \f(P,4) B.eq \f(P,2)
C．2P D．4P
解析：选A.设输送功率为P，输送电流为I，输送电压为U，则P＝UI，I＝eq \f(P,U)，P损＝I2R，输送电压升为原来的2倍，则输送电流降为原来的一半，P损降为原来的四分之一，故选A.
5．(单选)(2013·长沙一中高二检测)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＝eq \f(U,r)，所以输电线上的电流增为原来的20倍
B．因I＝eq \f(P,U)，所以输电线上的电流减为原来的eq \f(1,20)
C．因P＝eq \f(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eq \f(1,400)
解析：选B.由ΔP＝I2r＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2r知，ΔP′＝eq \f(1,400)ΔP，C错误．本题I≠eq \f(U,r)，故A错误．若ΔP不变，则r＝eq \f(U2,P2)ΔP，r′＝400r，由电阻定律可得：d′＝eq \f(1,20)d，D错误，故选B.
6．(多选)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.eq \f(U\\al(2,1),R) B.eq \f(U1－U22,R)
C．I2R D．I(U1－U2)
解析：选BCD.输电线上损耗的功率P损＝I2R＝Ueq \\al(2,损)/R＝I·U损，而U损＝U1－U2，故B、C、D正确．
7．(单选)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最小值是( )
A.eq \f(ρl,r) B.eq \f(2ρlI,U)
C.eq \f(U,ρlI) D.eq \f(2Ul,Iρ)
解析：选B.输电线的电阻r＝ρeq \f(2l,S)，输电线上电压损失U＝Ir＝Iρeq \f(2l,S)，所以S＝eq \f(2ρIl,U)，故选B.
8．(多选)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eq \f(1,3)U
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eq \f(1,3)U，选项D正确．
☆9.(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为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′＝eq \f(U2S,ρL) B．P′＝eq \f(P2ρL,U2S)
C．P用＝P－eq \f(U2S,ρL) D．P用＝Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1－\f(PρL,U2S)))
解析：选BD.输电线电阻R＝ρeq \f(L,S)，
输电电流I＝eq \f(P,U)，
故输电线上损失的电功率为
P′＝I2R＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2ρeq \f(L,S)＝eq \f(P2ρL,U2S)
用户得到的功率为：
P用＝P－P′＝Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1－\f(PρL,U2S))).故选BD.
☆10.(多选)如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝100 kW，输电线电阻R＝8 Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是( )
A．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小
B．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大
C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,16)
D．用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W
解析：选AC.由I1＝eq \f(P1,U1)知，P1增大，I1增大，I线增大，损失的电压增大，U3减小，U4减小，故A正确；由于U1、n1、n2不变，所以U2不变，故B错误；损失的功率ΔP＝Ieq \\al(2,2)·R＝P1×5%＝5×103 W，I2＝25 A，eq \f(n1,n2)＝eq \f(25,400)＝eq \f(1,16)，所以C正确；用10 000 V高压输电，即U2＝10 000 V，I2＝eq \f(P1,U2)＝10 A，ΔP＝Ieq \\al(2,2)R＝8×102 W，所以D错误．故选AC.
二、非选择题
11．输送4.0×106 W的电能，若发电机输出电压为2 000 V，选用变压器升压后应用横截面积为4.25 cm2的铜导线，把电能送到400 km远处，线路损耗的功率为5.0×105 W．求：
(1)应选用匝数比为多少的升压变压器；
(2)若已知铜的电阻率ρ＝1.7×10－8 Ω·m，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＝eq \r(\f(P,R))，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＝ρeq \f(L′,S)＝ρeq \f(2L,S)，则R＝1.7×10－8×eq \f(4×105×2,4.25×10－4) Ω＝32 Ω
所以I＝eq \r(\f(P,R))＝125 A
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＝eq \f(P2,I)＝3.2×104 V故eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(1,16).
(2)设U2′ 为降压变压器原线圈两端的电压，则
U2′ ＝U2－IR线＝2.8×104 V.
答案：(1)1∶16 (2)2.8×104 V
12．有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻r＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？(g＝10 m/s2，ρ水＝1.0×103 kg/m3)
解析：输电电路如图所示
电源端：P输出＝Qρ水gh×50%＝5×104 W
线路损耗ΔP＝Ieq \\al(2,2)r
I2＝ eq \r(\f(ΔP,r))＝ eq \r(\f(P输出×6%,r))＝ eq \r(\f(5×104×0.06,30)) A＝10 A
送电电压U2＝eq \f(P输出,I2)＝eq \f(5×104,10) V＝5×103 V
升压变压比n1∶n2＝U1∶U2＝eq \f(240,5×103)＝6∶125
输电线损失电压ΔU＝I2r＝10×30 V＝300 V
U3＝U2－ΔU＝4700 V，U4＝220 V
降压变压比 n3∶n4＝U3∶U4＝235∶11
灯盏数N＝eq \f(P输出－ΔP,P灯)＝eq \f(5×104－5×104×0.06,100)(盏)
＝470(盏)．
答案：6∶125 235∶11 470盏