高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流4 电能的输送当堂达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第三章 交变电流4 电能的输送当堂达标检测题，共6页。

第三章　4　

A组·基础达标
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
【答案】D　【解析】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．如图所示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耗的电压
【答案】A　【解析】远距离输电先升压，后降压，A正确，B错误；由于输电线上有电压损耗，故a的输出电压等于b的输入电压与输电线上损耗的电压之和，C、D错误．
3．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
【答案】C　【解析】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，用电器多，总电阻变小，供电线路上的电流变大，输电线上损失的电压较大，用户得到的电压较小，C正确．
4．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∶U2　　　　　 B．U∶U
C．U∶U 　　 D．U2∶U1
【答案】C　【解析】由P＝UI得输电线中的电流I＝.输电线上损失的功率P损＝I2R＝2R＝，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．所以两次输电线上损失的功率之比为U∶U.C正确．
5．(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，高压线上输电电压为U，电流为I，发热功率为ΔP；除冰时，输电线上的发热功率需变为9ΔP，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U
【答案】AD　【解析】输电功率P＝UI，输电线电阻为R，则ΔP＝I2R＝2R，除冰时，输电线上的发热功率为9ΔP，那么输电电流应变为3I，由于输电功率保持不变，输电电压变为U，A、D正确．
6．如图所示为额定电压为250 V的用户供电的远距离输电的示意图，已知输入原线圈n1两端的电压U1＝500 V，发电机的输出功率为P＝500 kW，输电线的电阻R＝12.5 Ω，如果输电线上损失的功率为输送功率的1%.如果图中的升压变压器以及降压变压器均为理想的变压器．则下列结论正确的是(　　)

A．n3∶n4＝79∶1
B．n1∶n2＝1∶50
C．流过输电线的电流强度大小为40 A
D．降压变压器原线圈两端的电压为24 700 V
【答案】B　【解析】输电线的电流I2＝＝ A＝20 A，升压变压器原线圈电流I1＝＝A＝1 000 A，则＝＝＝，B正确，C错误；由＝得U2＝U1＝25 000 V，降压变压器的初级电压U3＝U2－I2R＝25 000 V－20×12.5 V＝24 750 V，则＝＝＝99∶1，A、D错误．
7．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电．已知输电线的总电阻为r，降压变压器的原、副线圈的匝数之比n3∶n4＝n∶1，降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示，降压变压器的副线圈与阻值R0＝22 Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法正确的是(　　)


A．发电机产生的交流电的频率为0.5 Hz
B．降压变压器的副线圈两端的电压的瞬时值表达式u＝220 sin(100πt) V
C．通过电阻R0的电流的最大值为20 A
D．输电线损失的功率为 W
【答案】BD　【解析】变压器不改变交流电的频率，由题图乙可知交流电的频率f＝ Hz＝50 Hz, A错误；由图乙知降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u＝220·sin(100πt) V, B正确；通过电阻R0的电流的最大值Im＝＝ A＝10 A，有效值I＝＝10 A, C错误；通过输电线的电流为I3＝I＝ A，输电线损失的功率为P＝Ir＝ W, D正确．
B组·能力提升
8．(多选)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(　　)

A．发电机输出交变电流的电压有效值是500 V
B．降压电器上交变电流的频率是50 Hz
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
【答案】BD　【解析】由题图可知发电机输出电压的最大值为Um＝500 V，因此其有效值为U＝ V，故A错误；根据发电机的输出电压随时间变化的关系图可知，T＝0.02 s，则f＝＝ Hz＝50 Hz，故B正确；输电线中的电流与需要传输的功率有关，传输的电流越大，输电线中的电流也越大，故C错误；当用户用电器的总电阻增大时，用户的功率减小，降压变压器的输出功率减小，则输入的功率减小，输入的电流减小，输电线上损失的功率减小，故D正确．
9．如图所示为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2.在输电线路的起始端接入两个互感器，原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是(　　)

A．升压变压器原、副线圈的匝数比为＝
B．采用高压输电可以增大输电线中的电流，输电电流为100 A
C．线路输送电功率是220 kW
D．将P上移，用户获得的电压将降低
【答案】C　【解析】根据变压器的原理可得升压变压器原、副线圈的匝数比为＝，故A错误；采用高压输电可以减小输电线中的电流，从而减小输电过程中的电能损失，根据电流互感器原理及匝数比为1∶10，由公式＝＝，得输电电流为I2＝10×10 A＝100 A，故B错误；由电压表的示数为220 V，根据变压公式＝＝，得输电电压为U2＝10×220 V＝2 200 V，线路输送电功率为P＝U2I2＝220 kW，故C正确；将P上移，则降压变压器的初级线圈匝数减少，用户获得的电压将升高，故D错误．
10．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，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器．发电机功率不变，为减小输电线上的功率损耗，下列方法中可行的是(　　)

A．n1加倍，n2加倍　　 B．n1加倍，n2减半
C．n1减半，n2加倍　　 D．n1减半，n2减半
【答案】C　【解析】输电线的功率损耗为ΔP＝IR＝2R，由公式＝可知，n1加倍，n2加倍，电压U2不变，所以输电线的功率损耗不变，故A错误；由公式＝可知，n1加倍，n2减半，电压U2减小，输电线的功率损耗增大，故B错误；由公式＝可知，n1减半，n2加倍，电压U2增大，所以输电线的功率损耗减小，故C正确；由公式＝可知，n1减半，n2减半，电压U2不变，所以输电线的功率损耗不变，故D错误．
11．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：(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＝＝60%.
输电线上的电流I＝＝100 A，
输电线上损耗的功率Pr＝＝200 kW，
输电线的电阻r＝＝20 Ω.
(2)据Pr＝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′＝P≈22.4 kV.
12．某学校有一台应急备用发电机，内阻为R＝1 Ω，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为r＝4 Ω，全校22个教室，每个教室用“220 V　40 W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则：
(1)输电线上损耗的电功率多大？
(2)发电机的输出功率多大？
(3)发电机的电动势多大？
解：(1)根据题意，画出从发电机到教室灯泡之间的输电过程，如图所示．

所有灯都正常工作的总功率为
P2′＝22×6×40 W＝5 280 W，
用电器都正常工作时的总电流
I2′＝＝ A＝24 A．
两个变压器之间输电线上的电流Ir＝I2＝＝6 A，
故输电线上损耗的电功率Pr＝Ir＝144 W.
(2)升压变压器的输出功率P1′＝Pr＋P2′＝5 424 W.
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
P出＝P1＝P1′＝5 424 W.
(3)降压变压器上的输入电压U2＝4U2′＝880 V，输电线上的电压损失Ur＝Irr＝24 V，
因此升压变压器的输出电压U1′＝Ur＋U2＝904 V.
升压变压器的输入电压U1＝＝226 V，
升压变压器的输入电流I1＝4Ir＝24 A．
发电机的电动势E＝U1＋I1R＝226 V＋24×1 V＝250 V.