2021学年4 电能的输送作业课件ppt

第三章　4

一、选择题(本题共5小题，每题7分，共35分)

1．(2020·北京市通州区高二下学期段考)在远距离输电中，为了减少输电过程中电能的损失，下列说法正确的是(　C　)

A．提高输电功率

B．增大输电线中电流

C．提高输电电压

D．增大输电线的电阻

解析：由公式I＝，ΔP＝I2R ，可得ΔP＝。

故可知，减小输电功率，减小输电线中的电流，减小输电线的电阻，提高输电电压能减小输电过程中电能的损失，故A、B、D错误，C正确。

2．(2021·甘肃省兰州市高三模拟)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(　D　)

A．＝ B．I2＝

C．I1U1＝IR D．I1U1＝I2U2

解析：根据理想变压器的工作原理得I1U1＝I2U2、＝。A错，D对；U2不是加在R两端的电压，故I2≠。B错；而I1U1等于R上消耗的功率IR与下一级变压器的输入功率之和。C错。

3．(2021·山东省潍坊高二下学期检测)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像，则(　D　)

A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz

B．发电机输出交流电的电压有效值是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u－t图像知，发电机的频率f＝50 Hz，选项 A错误；其有效值为U＝ V＝250 V，选项B错误；输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，其电流将减小，输电线损失功率也减小，选项D正确。

4．(2021·陕西师大附中高三月考)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和分别为(　D　)

A．， B．()2R，

C．， D．()2R，

解析：当副线圈与原线圈的匝数比为k时，U2＝kU，此时输电线上的电流I＝，线路损耗的功率P1＝I2R＝，当匝数比为nk时，线路损耗的功率P2＝，则＝，D选项正确。

5．(多选)如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时(　AD　)

A．输电线上损失的功率增大

B．电压表V1的示数减小，电流表A1的示数增大

C．电压表V2的示数增大，电流表A2的示数减小

D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小

解析：当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表A2的示数变大，输电线上的电流变大，输电线上损失的功率变大，选项 A正确；因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的副线圈两端的电压不变，即电压表V1的示数不变，选项B错误；输电线上的电压损失变大，故降压器原线圈两端的电压减小，副线圈两端的电压也减小，即电压表V2的示数减小，选项C错误；用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值＝1－＝1－，因为输电线上的电流增大，则电压损失ΔU增大，U1不变，所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小，故D正确。

二、非选择题

6．(12分)(2020·北京师大附中高二下学期期中)发电厂的交流发电机输出电压恒为200 V，输出功率为100 kW。要将电能输送到远处的工厂。设计输电线上的功率损失为10%，输电线总电阻为100 Ω。求：

(1)输电线上的输电电流；

(2)输电所需升压变压器的匝数比(所用变压器看作理想变压器)。

答案：(1)10 A　(2)150

解析：(1)由题意知，输电线上损失的功率为：

ΔP＝P出×10%＝10 kW，

又则I2＝＝10 A。

(2)发电机输出电流为I1＝＝500 A，

根据变压器原理得：输电所需升压变压器的匝数比n1n2＝I2I1＝10500＝150。

7．(13分)某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：

(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)

(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率是多少？

答案：(1)13　7211　(2)320 V　5 760 W

解析：建立如图甲所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比。本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求U3。

甲

(1)由线路损耗的功率P线＝IR线可得

I线＝＝ A＝6 A，

又因为P输出＝U2I线，所以

U2＝＝ V＝1 500 V，

U3＝U2－I线R线＝(1 500－6×10) V＝1 440 V。

根据理想变压器规律

＝＝＝，＝＝＝，

所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是13和7211。

(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图乙所示)，由

P输出＝UI线′可得

I线′＝＝ A＝18 A，

所以线路损耗的功率

P线＝I线′2R线＝182×10 W＝3 240 W，

用户得到的电压

U用户＝U－I线′R线＝320 V，

用户得到的功率

P用户＝P输出－P线＝(9 000－3 240)W＝5 760 W。

一、选择题(本题共4小题，每题6分，共24分)

1．某发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400 m，输电线中的火线和零线均为某型号单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10－4 Ω。安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时(　C　)

A．输电线路中的电流为20 A

B．发电机实际输出电压是300 V

C．在输电线路上损失的电功率为8 kW

D．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则输出电压最大值是300 V

解析：额定电压为220 V的家用电器正常工作时，输电线路中的电流I＝＝ A＝200 A，故选项 A错误；发电机的实际输出电压U0＝U＋Ir＝220 V＋200×2×400×2.5×10－4 V＝260 V，故选项B错误；输电线上损失的功率P损＝I2r＝2002×2×400×2.5×10－4W＝8 kW，故选项C正确；该柴油机输出电压的最大值Um＝260 V≈368 V，故选项D错误。

2．(多选)(2021·河南省创新发展联盟高二下学期联考)如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表)。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时(　ACD　)

A．电压表V1、V2的读数均不变，电流表A1、A2的读数均增大

B．电压表V3、V4的读数均不变，电流表 A3的读数减小

C．电压表V2、V3的读数之差与电流表 A2的读数的比值不变

D．发电厂的输出功率增大

解析：电压表V1、V2的读数均不变，因为输入电压和匝数比都不变，用电高峰期，电阻减小，电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，故 A正确；输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，电流表A2的读数增大，电流表A3的读数增大，故B错误；电压表V2、V3的读数之差与电流表 A2的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，变压器的输入功率等于输出功率都增大，故C、D正确。故选A、C、D。

3．(多选)如图所示为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1＝220sin 100πt(V)，则下列表述正确的是(　AC　)

A．U1<U2，U3>U4

B．U1＝220 V

C．若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的

D．用户得到的交变电流频率为25 Hz

解析：远距离输电采用高压输电，先升压，再降压，故 A正确；U1应为有效值，故U1＝220 V，B错误；输电线上损失的功率P损＝IR线＝()2R线，所以当U2提高为原来的10倍时，功率损失为原来的，故C正确；交变电流的频率f＝＝50 Hz，且变压器不改变交变电流的频率，故D错误。

4．(多选)下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RL>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(　CD　)

A．A1、A2两表的示数相同

B．L1、L2两灯泡的亮度相同

C．R1消耗的功率小于R3消耗的功率

D．R2两端的电压小于R4两端的电压

解析：高压远距离输电的目的是使输送线路上损失的能量更少，因此必须使A1中的电流比A2中的电流小，即I1<I2；R1和R3消耗的功率分别为P1＝IR1，P3＝IR3，R1＝R3＝R，所以P1<P3；R2、R4两端电压分别是：U2＝I1R2＝I1R，U4＝I2R4＝I2R，所以U2<U4，因此选项A、B错误，C、D正确。

二、非选择题

5．(16分)如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇形屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98 550 kW·h的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1×105 W。求：

(1)按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？

(2)假若输出电压250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？

答案：(1)2.19×105 kW·h或7.884×1011 J　

(2)　

解析：(1)P＝1.0×105 W，t＝365×6 h，E＝Pt＝2.19×105 kW·h或E＝7.884×1011 J。

(2)依题意作出如图输电示意图

升压变压器原线圈的电流为

I1＝＝ A＝400 A，

当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则IR线＝5%×P，

所以I2＝＝ A＝25 A，

升压变压器T1的匝数比为：

＝＝＝。

降压变压器T2副线圈中电流I4，即为提供给所有用户的总电流I总，用户获得的总功率为：

P用＝P－5%×P＝95%×P，

又P用＝U4I总＝U4I4，

所以I4＝＝ A＝431.8 A，

其原线圈中电流I3＝I2＝25 A，

降压变压器的匝数比为：＝＝≈。