人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送测试题

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1．如图是远距离输电的示意图，下列说法正确的是( )
A．a是升压变压器，b是降压变压器
B．a是降压变压器，b是升压变压器
C．a的输出电压等于b的输入电压
D．a的输出电压等于输电线上损失的电压
解析：选A 因能量损失与输送电压的平方成反比，故为减小电路能量损耗，要用高压送电，到用户要进行降压。故a是升压变压器，b是降压变压器，故A正确，B错误；因电路导线有电阻，会有电压损失，故a的输出电压要大于b的输入电压，且a的输出电压减去输电线上的损失电压等于b的输入电压，故C、D错误。
2．在电能输送过程中，若输送的电功率一定，输电线电阻一定时，则在输电线上损耗的电功率( )
A．和输送电线上的电压的平方成反比
B．和输送电流的平方成反比
C．和输送电线上的电压的平方成正比
D．和输送电流成正比
解析：选C 设输送功率为P，输电线电阻为R，输送电线上的电压为ΔU，输送电流为I，输电线电阻R一定，故输电线上损失的电功率P损＝eq \f(ΔU2,R)，由此可见，输电线上损耗的电功率与输电线上的电压的平方成正比，A错误，C正确。根据P＝I2R可知P损＝I2R，输电线电阻一定，则输电线上损耗的电功率与输送电流的平方成正比，B、D错误。
3．采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的eq \f(1,4)，输电电压应变为( )
A．55 kV B．110 kV C．440 kV D．880 kV
解析：选C 输送功率P＝UI，输电线上损耗的功率P损＝I2r＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2r∝eq \f(1,U2)。当P损减小为原来的eq \f(1,4)时，输电电压应变为原来的2倍。
4．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
B．由P＝eq \f(U2,R)得到，输电电压越小，输电损失越小
C．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
解析：选C 由公式ΔP＝I2R可知，要降低电能的损失，可以减小输电线路上电阻，也可以减小电流，故A错误。由公式I＝eq \f(P,U)和ΔP＝I2R可知，ΔP＝eq \f(P2R,U2)，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，B、D错误。
5．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
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＝eq \f(P,U)＝eq \f(40×103,800) A＝50 A，P线＝I2R＝502×0.4 W＝1 000 W，故节约的电功率为1 kW, A项正确。
6．用电器与电源相距L，线路上电流强度为I，为使输电线上的电压损失不超过U，已知输电线的电阻率为ρ，那么输电线的横截面积最小值应是( )
A.eq \f(ρLI,U) B.eq \f(2ρLI,U)
C.eq \f(U,ρLI) D.eq \f(2UI,ρL)
解析：选B 根据欧姆定律得R＝eq \f(U,I)，根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)，又l＝2L，解得S＝eq \f(2ρLI,U)。故B项正确，A、C、D三项错误。
7．[多选]远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器，发电机的输出电压恒定。当S由2改接为1时，下列说法正确的是( )
A．电压表读数变大 B．电流表读数变大
C．电流表读数变小 D．输电线损失的功率减小
解析：选AB 由题图知，S改接为1时，升压变压器的原线圈匝数不变，副线圈匝数变大，所以输电电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表读数变大，选项A正确；降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电流I灯也变大，输电线上的电流I线随着I灯的变大而变大，所以电流表读数变大，选项B正确，C错误；I线变大，输电线损失的功率P线＝Ieq \\al(2,线)R变大，选项D错误。
8．如图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶15，降压变压器的副线圈接有负载R，升压、降压变压器之间的输电线路的总电阻为10 Ω，变压器均为理想变压器，升压变压器原线圈中接入如图乙所示的正弦式交变电压，输送功率为33 kW。下列说法正确的是( )
A．输电线上交变电流的变化周期为0.01 s
B．输电线中电流为150 A
C．降压变压器原线圈输入电压为3 200 V
D．输电线上功率损失为500 W
解析：选C 由乙图可知周期为T＝0.02 s，故A错误。输入电压的有效值为U1＝eq \f(Em,\r(2))＝eq \f(311,\r(2)) V＝220 V，在升压变压器中，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(15,1)×220 V＝3 300 V，故输送的电流为I2＝eq \f(P,U2)＝eq \f(33 000,3 300) A＝10 A，故B错误。在输电线上损失的电压为ΔU＝I2r＝10×10 V＝100 V，降压变压器原线圈输入电压为U3＝U2－ΔU＝3 300 V－100 V＝3 200 V，故C正确。损失的功率为ΔP＝Ieq \\al(2,2)r＝102×10 W＝1 000 W，故D错误。
9．一台发电机的功率是44 kW，用电阻为0.2 Ω的导线输送到用户。
(1)若用220 V的电压输电，输电线上的电流多大？输电线因发热损失的功率是多少？
(2)若用22 kV的电压输电，输电线上电流多大？输电线因发热损失的功率又是多少？
解析：(1)由P＝UI，得I＝eq \f(P,U)＝eq \f(44×103,220) A＝200 A
P损＝I2R＝8×103 W。
(2)由P＝U′I′，得I′＝eq \f(P,U′)＝eq \f(44×103,22×103) A＝2 A
P损′＝I′2R＝0.8 W。
答案：(1)200 A 8×103 W (2)2 A 0.8 W
B级—选考提能
10．[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′和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)，故输电线上损失的功率为P′＝I2R＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2·ρeq \f(L,S)＝eq \f(P2ρL,U2S)，用户得到的电功率为P用＝P－P′＝Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1－\f(PρL,U2S)))，故B、D正确。
11．新疆首条连接南北疆的电力高速通道伊犁—库车750 kV输电线路工程正式投入使用，标志着我国超高压输电技术已达到世界领先水平。目前伊犁变电站的升压变压器原线圈的电压为750 V，副线圈的电压为750 kV，升压变压器的输出电功率为30万千瓦。若伊犁—库车750 kV输电线的总电阻为20 Ω，下列说法正确的是( )
A．伊犁—库车750 kV输电线的输送电流是0.4 A
B．伊犁—库车750 kV输电线的输送交流电的表达式为u＝750sin (100πt)kV
C．伊犁变电站的升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶1 000
D．伊犁—库车750 kV输电线上的功率损耗为3.2×105 W
解析：选C 由P＝UI可知，输送电流I＝eq \f(P,U)＝eq \f(30×107,750×103) A＝400 A，故A错误。750 kV为电压的有效值，故表达式应为U＝750eq \r(2)sin (100πt)kV，故B错误。根据电压之比等于线圈匝数之比可得：n1∶n2＝750∶750×103＝1∶1 000，故C正确。输电线上的功率损耗为：P损＝I2R＝4002×20 W＝3.2×106 W，故D错误。
12．如图所示，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负载，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。求：
(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)根据理想变压器的变压规律eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)
得输电电压
U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(25,1)×240 V＝6 000 V
输电电流I2＝eq \f(P,U2)＝eq \f(120×103,6 000) A＝20 A
输电线上损失的功率
ΔP＝Ieq \\al(2,2)r＝202×10 W＝4 000 W。
(2)输电线上损失的电压
ΔU＝I2r＝20×10 V＝200 V
降压变压器原线圈两端的电压
U3＝U2－ΔU＝6 000 V－200 V＝5 800 V
根据理想变压器的变压规律得
eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(5 800 V,220 V)＝eq \f(290,11)。
答案：(1)4 000 W (2)eq \f(290,11)