人教版 (2019)选择性必修 第二册电能的输送巩固练习

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1．(多选)图甲为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为、，降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统（报警器未画出），和为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法正确的是（ ）
A．
B．乙图中电压的瞬时值表达式为
C．R处出现火警时，输电线上的电流增大
D．R处出现火警时，电压表V的示数增大
【答案】BC
【详解】A．根据可知故A错误；B．乙图中电压最大值所以乙图中的电压瞬时值表达式故B正确；
C．当R处出现火警时，其阻值减小，负载总电阻减小，负载的总功率增大，则增大，则增大，故C正确；D．又增大，输入电压不变，和不变，所以不变，由于所以减小，和不变，则变小，即电压表V的示数减小，故D错误。故选BC。
2．（多选）如图所示为某电站向其他地区远距离输电的原理图，图中交流电表均为理想电表，变压器、均为理想变压器。输电线电阻为，可变电阻R为用户端负载，发电机输出电压有效值保持不变。当输电功率时，输电线上损失的功率为输电功率的，电压表示数为220V。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流为
B．升压变压器的原、副线圈匝数比为
C．降压变压器的原、副线圈匝数比为450∶1
D．随着用电高峰到来，电压表的示数将变大
【答案】AC
【详解】A．设输电线上的电流为，则有解得A正确；C．设降压变压器副线圈输出电流为，则有解得则降压变压器的原、副线圈匝数比为C正确；B．降压变压器的原线圈输入电压为升压变压器的副线圈输出电压为升压变压器的原、副线圈匝数比为B错误；D．随着用电高峰到来，输电功率变大，则升压变压器的原线圈电流变大，副线圈电流变大；输电线电阻损失电压变大，则降压变压器的原线圈输入电压变小，降压变压器的副线圈输出电压变小，电压表的示数将变小，D错误。故选AC。
3．（多选）如图所示是一远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器，输电导线的总电阻为R。则下列关系式正确的是（ ）
A．升压变压器①的输出电流I2和降压变压器②的输入电流I3的关系满足I2>I3
B．输电导线上损失的功率
C．输电导线中的电流为
D．两变压器线圈匝数比满足
【答案】BC
【详解】A．升压变压器①的输出电流I2和降压变压器②的输入电流I3都是输电线上的电流，二者相等，A错误；B．电阻R上损失的电压为故输电导线上损失的功率为B正确；
C．根据理想变压器的特点可知，所以输电导线中的电流为C正确；D．因为①是升压变压器，②是降压变压器，所以有，故可得D错误。故选BC。
4．（多选）我国在输电中使用的高压线，其输电电压现在已经可以超过1000kV。在如图所示的远距离输电线路中，已知小型发电厂的总输出功率为2.5万kW，线圈n2上的输电电压U为100kV，用户使用220V家庭电路，用户得到的功率为2.4万kW，两个变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流为240A
B．输电线上的总电阻为16Ω
C．变压器T2的匝数比为
D．保持发电功率不变，将输电电压升到1000kV后，用户可得到的功率为24990 kW
【答案】BD
【详解】A．输电线上的电流为故A错误；B．设输电线上的总电阻为，则有解得故B正确；C．变压器T2的副线圈电流为变压器T2的匝数比为故C错误；D．保持发电功率不变，将输电电压升到1000kV后，则输电线上的电流为输电线上损失功率为则用户可得到的功率为故D正确。故选BD。
二、影响输电损耗的因素
5．我国是全球唯一掌握超特高压技术的国家，在全球超特高压领域，中国的标准就是全世界唯一的标准。如图所示是远距离高压输电示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。下列说法正确的是（ ）
A．若用户用电功率增加，升压变压器的输出电压将增大
B．若用户用电功率增加，降压变压器的输入电压将增大
C．若输电功率一定，采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率
D．若输电功率一定，采用特高压输电会降低输电的效率
【答案】C
【详解】A．若用户用电功率增加，由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，A错误；B．若用户用电功率增加，则输电功率增加，输电线上的电流变大，输电线的分压变大，故降压变压器的输入电压变小，B错误；CD．若输电功率一定，根据可得输电的效率为可知采用特高压输电可减少输电线上的电流，可减少输电线上损耗的功率，增大输电的效率，C正确，D错误。故选C。
6．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，用户端的电功率为P，则下列关系式中正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】AD．理想变压器的输入功率等于输出功率，所以升压变压器原副线圈两端功率相等，故
根据能量守恒，用户端获得的功率为故A错误，D正确；B．表示输电线上的损失电压为，并不是升压变压器的，故B错误；C．是表示输入功率，表示电路损耗的功率，二者不等，故C错误。故选D。
7．如图所示，假定发电机发出的是正弦交流电，电压的瞬时值，用户端的电压是，两条导线的总电阻是。
（1）发电机发出的正弦交流电的电压有效值为多少？交流电的频率为多少？
（2）用户得到的功率为多少？
（3）根据已有知识说说在远距离输电中，减少输电线路功率损失的方法有哪些？
【答案】（1），；（2）；（3）减小输电线上的电流、减小输电线的电阻
【详解】（1）发电机发出的正弦交流电的电压有效值为，根据
根据表达式，交流电的角速度为
根据
交流电的频率为
（2）输电线上损失的电压
解得输电上的电流为
用户得到的功率
（3）根据
输电线上损失的电功率大小与电流大小和输电线的电阻有关；即减小输电线上的电流、减小输电线的电阻越小，则损失的功率就一定减少
8．（多选）特高压交流输电是指100kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的3倍，则（ ）
A．输电线上的电流增大为原来的3倍
B．输电线上损失的电压降低为原来的
C．输电线上的电能损失减少为原来的
D．用户得到的电功率增大为原来的3倍
【答案】BC
【详解】A．根据当输送功率一定时，输送电压提高到原来的3倍，输电线上的电流将变为原来的，A错误；B．根据可知，当输送电流变为原来的时，输电线上损失的电压也为原来的，B正确；
C．根据可知当输送电流变为原来的时，输电线上的电能损失减少为原来的，C正确；D．原来用户得到的功率升压后得到的功率D错误。故选BC。
9．如图所示，发电机输出功率为P＝100 kW，输出电压为，用户需要的电压为，已知升压变压器原副线圈匝数比，两理想变压器之间输电线的总电阻为r＝5 Ω，其它电线的电阻不计，试求：
（1）输电线上的电流大小；
（2）输电线中因发热而损失的功率；
（3）降变压器原副线圈匝数比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）理想变压器原、副线圈中的电压比等于匝数比
则输电线的电压为
输电线上的电流
（2）输电线中因发热而损失的功率
（3）降压变压器的输入电压为
用户需要的电压为220V，根据原副线圈匝数与电压的关系，可知降压变压器原副线圈匝数比为
三、用户端功率改变
10．如图所示，某水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为。已知用户得到的电功率为95kW，输电线路总电阻，变压器均视为理想变压器，则（ ）
A．发电机的输出的电流B．输电线上的电流
C．降压变压器的匝数比D．降压变压器的匝数比
【答案】C
【详解】A．发电机输出的电流故A项错误；B．已知用户得到的电功率为95kW，故输电线路上损失的功率为则输电线上的电流解得故B项错误；CD．升压变压器的副线圈输出电压输电线损耗电压降压变压器的原线圈电压故降压变压器的匝数比故C正确，D错误。故选C。
11．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，下列说法错误的是（ ）
A．电压表、的读数均不变，电压表、的读数均减小
B．电流表的读数不变，电流表、的读数均增大
C．电压表、的读数之差与电流表的读数的比值不变
D．输电线路损耗的功率增大
【答案】B
【详解】AB．因发电厂的输出电压一定，因此可知升压变压器的原线圈的电压不变，即不变，由
可知升压变压器的副线圈的电压不变，即电压表的示数不变；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，输电线上的电压损失增大，故电压表V3、V4的读数均减小，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；C．电流表的读数之差与电流表的读数的比值等于输电线的电阻值，不会变化，故C正确，不符合题意；D．根据，又输电线上的电流增大，电阻不变，所以输电线上的功率损失增大，故D正确，不符合题意。故选B。
12．（多选）如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压，输电线的电阻及理想变压器的匝数均不变，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是（ ）
A．升压变压器副线圈电压变大B．降压变压器原线圈电压减少
C．发电机的输出功率增大D．输电线的电流减少
【答案】BC
【详解】A．对于升压变压器，根据原、副线圈电压与匝数比的关系可知，由于匝数比不变，发电机的输出电压不变，因此升压变压器副线圈电压不变，故A错误；BD．当用户开启的用电器越来越多时，负载消耗的功率越大，降压变压器副线圈中的电流越大；根据降压变压器原、副线圈电流与匝数比的关系可知，输电线上的电流I3增大；根据欧姆定律，输电线上的电压损失为则输电线上的电压损失增大；
降压变压器原线圈两端电压为则降压变压器原线圈两端电压减小，故D错误，B正确；C．当用户开启的用电器越来越多时，负载消耗的功率越大，相应的发电机输出的功率增大，故C正确。故选BC。
13．（多选）为建设美丽乡村，某地兴建的小型水电站交流发电机输出功率为，输电线总电阻为，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。如图所示为发电站为用户供电的电路图。下列说法正确的是（ ）
A．B．
C．D．用户增多时，变小
【答案】BC
【详解】A．由于因此A错误；B．由于因此B正确；
C．由于，解得C正确；D．用户增多时，则负载总电阻变小，I4增加，由于因此I线增大，D错误。故选BC。
14．（多选）某小型水电站交流发电机的输出电压恒定为，先经升压变压器将电压升高，经总阻值为的导线向远端用户输电，用户端用降压变压器将电压降到供用户使用。若用户的用电功率为，输电导线R上损耗的功率为，已知变压器均为理想变压器，其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．通过输电线R的电流
B．降压变压器的输入电压
C．升压变压器原、副线圈匝数比
D．若用户增加，则发电机的输出功率变大
【答案】ACD
【详解】A．通过输电线R的电流故A正确；B．用电功率为，用户端电流
降压变压器原、副线圈匝数比所以降压变压器的输入电压故B错误；
C．升压变压器输出电压升压变压器原、副线圈匝数比故C正确；
D．若用户增加，负载电阻减小，输送电流增大，则发电机输出电流增大，故发电机输出功率变大，D正确。
故选ACD。
15．有条河流，流量，落差h=5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，远距离输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足居民用电的需求，则：
（1）该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？
（2）能使多少盏“220V，100W”的电灯正常发光？（取，水的密度）
【答案】（1）6:25，235:11；（2）470盏
【详解】（1）电源输出功率为
输出电压，输送电路如图所示
为满足输电要求，据
有
则送电电压为
所以升压变压器的变压比为
输电线电压损失
用户端
据题意可知，居民用电的电压
所以降压变压器的匝数比为
（2）因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为
16．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V．
（1）输电电路如图所示，求升压变压器的原、副线圈的匝数比；
（2）如果该村某工厂用电功率为140kW，则该村还可以装“220V 40W”的电灯多少盏。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）对于发电机有输出功率
对输电线路有
升压变压器的原、副线圈的匝数比
（2）根据理想变压器的功率特点可得降压变压器的输出功率
假设村庄还可以装n盏灯，则有
可以求得
盏