人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送同步测试题

4.电能的输送

1.降低输电损耗的两个途径

(1)输送电能的基本要求

(2)降低输电损耗的两个途径

设输电电流为I，输电线的电阻为r，则输电线上的功率损失为P＝I2r。由此可知，减少输电损耗的途径有：

①减小输电线的电阻

a．方法：在输电距离一定的情况下，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积。

b．限制：过粗的导线会耗费太多的金属材料，输电线太重、太粗会给铺设工程带来困难。

②减小输电导线中的电流

a．方法：为了保证向用户提供一定的电功率，要提高输电电压。

b．限制：输电电压并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。实际输送电能时，要综合考虑输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，选择合适的输电电压。

2．电网供电

(1)远距离输电的基本过程

在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。

(2)电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成的全国性或地区性的输电网络。

(3)电网送电的优点

①降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。

②减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。

③合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。

典型考点一　输电线上电压和功率损失的计算

1．关于电能输送的以下分析，正确的是(　　)

A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上的功率损失越大

B．由公式P＝知，输电导线电阻越大，输电线上的功率损失越少

C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电线上的功率损失越大

D．由公式P＝UI知，输电线上的功率损失与电流成正比

答案　C

解析　输电线上损失的功率P损＝I2R＝＝ΔUI，ΔU指输电线上损失的电压，而不是输电电压。当输送功率一定时，输电电压越高，输电电流越小，由P损＝I2R知，输电线上的功率损失越少，A错误；由P损＝I2R知，输电导线电阻越大，输电线上的功率损失越大，B错误；由P损＝I2R知，输电电流越大，输电线上的功率损失越大，C正确；由P损＝I2R知，输电线上的功率损失与电流的平方成正比，D错误。

2．远距离输电，输电功率一定，当输电电压为U0时，输电线上的电流为I0，损失的电功率为P0。则当输电电压提高为2U0时(　　)

A．由I＝得，输电线上的电流变为2I0

B．由I＝得，输电线上的电流变为

C．由P＝得，输电线上损失的电功率变为4P0

D．由P＝IU得，输电线上损失的电功率变为2P0

答案　B

解析　设输电线的电阻为R，当输电线上的电流为I0时，损失的电功率为P0＝IR。输电功率一定，当输电电压提高为2U0时，由I＝可知，输电线上的电流变为，A错误，B正确；输电线上损失的电功率变为P损＝2R＝，C、D错误。

典型考点二　远距离输电

3．(多选)如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压为U，用等效总电阻为r的两条输电线输电，输电线路中的电流为I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则(　　)

A．用户端的电压为

B．输电线上的电压损失为U－U1

C．理想变压器的输入功率为Ir

D．输电线上损失的电功率为I1U

答案　AB

解析　由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压为U2，则U1I1＝U2I2，得U2＝，A正确；输电线上的电压损失为ΔU＝U－U1，B正确；变压器输入功率P＝U1I1＝I1U－Ir，C错误；输电线上损失的电功率P损＝Ir＝I1(U－U1)，D错误。

4．如图所示为远距离输电示意图，线路总电阻为r，发电厂输出电压不变，三个回路的电流依次为I1、I2、I3，两变压器均为理想变压器，左侧变压器输入电压为U1，输出电压为U2；右侧变压器输入电压为U3，输出电压为U4，以下说法错误的是(　　)

A．若用户消耗的功率增大，I2随之增大 

B．若用户消耗的功率增大，U4随之增大 

C．U2＝U3＋I2r 

D．U1I1＝Ir＋U4I3

答案　B

解析　若用户消耗的功率增大，则I3增大，根据电流与匝数成反比可知，I2随之增大，A正确；若用户消耗的功率增大，则I2增大，输电线上损失的电压U损＝I2r也增大，所以U3＝U2－U损减小，所以U4随之减小，B错误；由题可知，左侧变压器副线圈上的电压分别加在了电阻r和右侧变压器的原线圈上，则有U2＝U3＋I2r，C正确；根据能量守恒定律可得：U1I1＝Ir＋U4I3，D正确。本题选说法错误的，故选B。

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开灯时，电灯比深夜时要显得暗，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，每一条支路的电流就小 

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，分去了一部分电流

答案　C

解析　晚上七八点钟用电高峰时，由于负载比深夜时多，总电阻小，根据欧姆定律，可知干路电流大，输电线上的电流大，输电线上损失的电压大，用户获得的电压小，每盏灯两端的电压小，因此电灯比深夜时要暗，C正确，A、B、D错误。

2．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是(　　)

A．输电线上的电流变为原来的n倍

B．输电线上的电压损失变为原来的

C．输电线上的电功率损失变为原来的

D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍

答案　D

解析　输送功率P＝UI，当输电电压U变为原来的n倍时，输电线上的电流I变为原来的，输电线上的电压损失ΔU＝IR线变为原来的，电功率损失P损＝I2R线变为原来的。输电线电阻R线＝ρ，当输电线路长度l变为原来的n2倍时，电阻变为原来的n2倍，则P损不变。综上所述，A、B、C错误，D正确。

3．远距离输电中，当输送的电功率为P，输送电压为U时，输电线上损失的电功率为ΔP，若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为ΔP(输电线电阻不变)，那么输电电压应增为(　　)

A．32U  B．16U  C．8U  D．4U

答案　D

解析　由P＝UI得I＝，则输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝2R，得输电电压U＝P，若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为ΔP，则输电电压应增为4U，A、B、C错误，D正确。

4．2017年8月，广东省受台风“天鹤”影响，造成大面积停电。某通讯公司准备的应急供电系统如图所示，图中T1、T2分别为理想的升压变压器和降压变压器，R表示输电线电阻，I表示电流，U表示线圈两端电压，n表示线圈的匝数，下列说法正确的是(　　)

A．如果发电机的输出功率为P，则P＝U1I1＝U2I2＝U4I4

B．若n1∶n2＝n4∶n3，则有U1＝U4

C．用户消耗的功率越大，输电线上损耗的功率越小

D．如果发电机的输出功率为P，则输电线上损耗的功率为R

答案　D

解析　对升压变压器有U1I1＝U2I2，因输电线路有功率损失，则U2I2＞U3I3＝U4I4，A错误；若n1∶n2＝n4∶n3，在输电线路无电压损失时U1＝U4，但输电线有电阻，不可能无电压损失，B错误；用户消耗的功率越大，则输电电流越大，输电线上的功率损失越大，C错误；如果发电机的输出功率为P，输电电流I2＝，则输电线上损耗的功率P损＝IR＝R，D正确。

5．如图所示，某小型水电站的发电机输出电压为220 V，正常情况下输出的总功率P0＝8.8×104 W，为了减少远距离输电过程中的电能损失，往往采用高压输电。输送电压为u＝1100sin200πt(V)，输电导线的总电阻为r＝5 Ω，现要使额定电压为220 V的用电器正常工作，下列说法中正确的是(　　)

A．输电线上的电流为220 A

B．降压变压器的匝数比＝

C．用电器的额定功率为5.6×104 W

D．用电器上交流电的频率是50 Hz

答案　C

解析　输送电压为u＝1100sin200πt(V)，可知输送电压的有效值为1100 V，输电线上的电流：I＝＝ A＝80 A，A错误；输电线上损失的电压：U损＝Ir＝80×5 V＝400 V，降压变压器的输入电压：U3＝U－U损＝1100 V－400 V＝700 V，所以降压变压器的匝数比：＝＝＝，B错误；输电线上损耗的电功率：P损＝I2r＝802×5 W＝32000 W，到达降压变压器的电功率：P3＝P0－P损＝8.8×104 W－32000 W＝5.6×104 W，理想变压器的输出功率等于输入功率，所以用电器的额定功率为5.6×104 W，C正确；由于输送电压为u＝1100sin200πt(V)，可知输送电压的频率为100 Hz，所以用电器上交流电的频率是100 Hz，D错误。

6．如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线总电阻R＝10 Ω，升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶5，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝4∶1，副线圈与纯电阻组成闭合电路，用电器电阻R0＝11 Ω。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u＝220sin100πt(V)。求：

(1)用户端的电流I4；

(2)输电电压U2；

(3)发电机的输出功率P1。

答案　(1)20 A　(2)930 V　(3)4650 W

解析　(1)T2的副线圈两端电压的有效值

U4＝＝ V＝220 V，

用户端的电流I4＝＝ A＝20 A。

(2)根据＝，

解得降压变压器原线圈的电压U3＝U4＝880 V，

输电线路中的电流I2＝I4＝5 A，

故输电电压U2＝U3＋I2R＝930 V。

(3)发电机的输出功率等于用户得到的功率加上输电线上损失的功率，故P1＝U4I4＋IR＝4650 W。