高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送当堂达标检测题

　电能的输送

A级 必备知识基础练

1.某用电器离供电电源的距离为l,线路上的电流为I,已知输电导线的电阻率为ρ,若要求线路上的电压损失不超过U,那么,该输电导线的横截面积的最小值是(　　)

A. B.

C. D.

2.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线的总电阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则输电线上损耗的电压可表示为(　　)

A.U1 B.U1-IR

C.IR D.U2

3.如图所示,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(　　)

A.输电线上损耗的功率减小

B.电压表V1的示数减小,电流表A1增大

C.电压表V2的示数增大,电流表A2减小

D.用户端功率与发电厂输出功率的比值减小

4.如图所示为远距离输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是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.输电线路上损失的电功率为I1U

B.输电线上的电压降为U

C.理想变压器的输入功率为r

D.用户端的电压为

5.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,从变压器到用户的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(　　)

A. B.()2R,

C. D.(2R,

6.为了减少输电线路上的电能损耗,发电厂发出的电通常是经过变电站升压后通过远距离输送,再经变电站将高压变为低压。某变电站将电压u0=11 000sin 100πt(V)的交流电压降为220 V供居民小区用电,则变电站变压器(　　)

A.原、副线圈匝数比为1∶50

B.副线圈中电流的频率是50 Hz

C.原线圈的导线比副线圈的要粗

D.原线圈中的电流等于居民小区各用电器电流的总和

7.假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。保持输电功率和输电线电阻都不变,改用1 000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为(　　)

A. B.

C.2P D.4P

8.(多选)(2023湖北武昌高二月考)远距离输电的原理图如图所示,升压变压器的原、副线圈的匝数之比为a,降压变压器的原、副线圈的匝数之比为b,输电线的总电阻为R,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂输出的电压恒为U。若由于用户的负载变化,使电压表V2的示数增大了ΔU,则下列判断正确的是(　　)

A.电压表V1的示数增大

B.电流表A2的示数减小了

C.电流表A1的示数减小了

D.输电线损耗的功率减小了R

B级 关键能力提升练

9.(多选)(2023广东深圳高二期中)为了研究远距离输电时输电导线的总电阻对电路的影响,某学校兴趣小组设计了如图所示的电路。a、b间接入正弦交流发电机,发电机输出电压保持不变。用滑动变阻器接入的电阻模拟输电导线的总电阻,变压器可视为理想变压器,L1、L2为两个规格相同的灯泡且其电阻可视为不变,开始时开关S处于闭合状态。下列说法正确的是(　　)

A.当滑动变阻器滑片向右滑动时,两灯泡均变亮

B.当滑动变阻器滑片向右滑动时,a、b间输出的总功率变小

C.当开关S断开时,灯泡L1变亮

D.当开关S断开时,变压器的输出功率变小

10.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压为200 V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则(　　)

A.

B.

C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压

D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率

11.如图所示为学校配电房向各个教室的供电示意图,T为理想变压器,V1、A1为监控供电端的电压表和电流表,V2、A2为监控校内变压器输出端的电压表和电流表,R1、R2为教室的负载电阻,V3、A3为教室内的监控电压表和电流表,配电房和教室间有相当长的一段距离,则当开关S闭合时,以下说法正确的是(　　)

A.电流表A1、A2和A3的示数都变大

B.只有电流表A1的示数变大

C.电压表V3的示数变小

D.电压表V2和V3的示数都变小

12.某电站输送的电功率为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能表一昼夜示数相差4 800 kW·h。

(1)求这时的输电效率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,那么电站应使用多高的电压向外输电?(计算结果保留三位有效数字)

电能的输送

1.B　输电线的电阻R=ρ,输电线上的电压损失U=IR=Iρ,所以S=,故B正确。

2.C　输电线的电压损失ΔU=U1-U2=IR,故B错误,C正确;U1为输出电压,U2为用户得到的电压,A、D错误。

3.D　当用电高峰到来时,用户消耗的功率变大,则电流表A2读数变大,输电线上的电流变大,输电线上损耗的功率变大,选项A错误;电流表A1增大,因为发电厂的输出电压恒定,则升压变压器的次级电压不变,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,故降压变压器的初级电压减小,次级电压也减小,即电压表V2的示数减小,选项C错误;用户消耗的功率占发电厂输出功率的比例=1-=1-,因为输电线上的电流增大,故电压损失增大,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。

4.D　发电厂的输出电压是U,末端间的电压为U1,输电线路上损失的电功率是I1(U-U1),故A错误;发电厂的输出电压是U,所以输电线上的电压降不可能为U,故B错误;用等效总电阻是r的两条输电线输电,输电线路中的电流是I1,所以输电线损耗的功率是r,故C错误;由于输电线与用户间连有一理想变压器,设用户端的电压是U2,则U1I1=U2I2,得U2=,故D正确。

5.D　原线圈的电流为I1=,由于P、U不变,故I1不变,由=k得P1=R=2R;由=nk得P2=I2'2R=2R,则,故选项D正确。

6.B　原、副线圈匝数比,A错误;变压器不改变交变电流的频率,B正确;原线圈中的电流较小,导线较细,C错误;副线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和,D错误。

7.A　当以不同电压输电时,有P=UI,而在输电线上损耗的电功率为ΔP=I2R=,则损耗的电功率与电压的二次方成反比,即ΔP1∶ΔP2=4∶1,所以输电线上损耗的电功率为,故选A。

8.BC　由于发电厂输出的电压U不变,升压变压器的原、副线圈的匝数之比不变,所以电压表V1的示数不变,A错误;设降压变压器原线圈的电压为U3,则=b,所以=b,即降压变压器原线圈的电压增大了ΔU3=bΔU,根据闭合电路欧姆定律有UV1=IA1R+U3,因为UV1不变,U3增大了bΔU,所以IA1R减小了bΔU,由欧姆定律可知,电流表A1的示数减小了ΔIA1=,C正确;根据可得,,即A2的示数减小了ΔIA2=,B正确;设输电线上原来的电流为I,则输电线损失的功率减小了ΔP=[I2-(I-ΔI)2]R=R≠R,D错误。

9.AC　设理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电流分别为I1、I2,电压分别为U1、U2,副线圈的负载电阻为R,有R=,对理想变压器有,把理想变压器原线圈等效为电阻R',有R'=R,等效电阻R'与滑动变阻器串联接入a、b间,当滑动变阻器滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻r减小,a、b间总电阻减小,a、b间电压U一定,可知原线圈电流增大,则副线圈电流也增大,所以两灯泡均变亮,故A正确;a、b间输出的总功率P=,当滑动变阻器滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻r减小,可知a、b间输出的总功率变大,故B错误;当开关S断开时,副线圈的负载电阻R增大,原线圈等效电阻R'也增大,等效电阻R'分压变大,理想变压器原线圈两端电压变大,则副线圈两端电压也变大,灯泡L1变亮,故C正确;把滑动变阻器接入电路的电阻r视为电源内阻,变压器的输入功率P1=R'=R'=,当开关S断开时,R变为原来的2倍,R'也变为原来的2倍,但R'与r的大小关系未知,变压器的输入功率如何变化无法判断,故变压器的输出功率如何变化也无法判断,故D错误。

10.AD　由于输电线上有电阻,所以要考虑电压损失,则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压,根据变压器的电压与匝数之比的关系,可知,故A项正确,B、C项错误;考虑到输电线上也有电功率的损失,可知D项正确。

11.C　当开关S闭合后,副线圈的总电阻变小,由于升压变压器的输入电压不变,则输出电压不变,即V2的示数不变,可知输电线中的电流变大,即A2的示数变大,则输电线上损失的电压变大,可知教室内的监控电压变小,即V3的示数变小,所以通过R1的电流变小,即A3的示数变小,副线圈中电流增大,根据知,原线圈中的电流I1变大,所以A1的示数变大,故A、B、D错误,C正确。

12.答案 (1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV

解析 (1)由于输送的电功率为P=500kW,一昼夜输送电能E=Pt=12000kW·h,终点得到的电能E'=7200kW·h,因此效率η=60%

输电线上的电流I=

输电线损耗的功率P损=I2r

又P损=kW=200kW,解得r=20Ω。

(2)输电线上损耗的功率P损'=2r

又P损'=10kW

计算可得输电电压应调节为U'=22.4kV。