高中物理第四节 远距离输电精练
展开1.C [输电线上损耗的功率P=I2r,为使输电线上损耗的功率减小为原来的14,电流I要减小为原来的12,当输送功率一定时,输电电压要升高为原来的2倍,选项C正确。]
2.BC [输电线上的电流I线=P0U=U线R,故A错误,B正确;输电线上的功率损失P=I线2R=P0U2R=U线2R,故C正确,D错误。]
3.AD [若采用550 kV的超高压输电,输电线上的功率损耗ΔP=PU2·r,输电线路损失的电压ΔU=PU·r,若改用1 100 kV的特高压输电,同理有ΔP′=PU'2·r,ΔU′=PU'·r,可得ΔP′=ΔP4,ΔU′=ΔU2,故B、C项错误,A、D项正确。]
4.ABD [由题可知损失功率为P损=10%P0=0.1×1 000 kW=100 kW,由P损=I22R可得I2=10 A,由P0=U1I1可得I1=1 000 A,故T1原副线圈的匝数比为n1∶n2=I2∶I1=1∶100,故A、B正确;,由题意可知U2=U3+U损,U损=I2R,解得U3=9×104 V,由功率关系可得P4=P3=P0-P损,解得P4=900 kW,故有N=P4P灯,解得N=9 000,故C错误,D正确。]
5.AD [稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗,A正确;高压直流输电技术的要求高,所需的换流设备制造难,价格高,B、C错误;高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统,D正确。]
6.B [现代的直流输电,只有输电这个环节使用高压直流,发电、用电及升、降电压仍然是交流,D错误;变压器只能对交流起作用,对直流不起作用,A错误;在输电功率大、输电导线横截面积大的情况下,对交流来说,感抗会超过电阻,但电感对直流就不会有影响,当然电阻对直流和交流是同样有影响的,B正确,C错误。]
7.A [理想变压器输入和输出功率相同,设用户端得到的电压为U2,则有I1U1=I2U2,U2=I1U1I2,选项A正确;输电线上的电压降为ΔU=I1r,或者ΔU=U-U1,选项B错误;理想变压器的输入功率为P=I1U1,选项C错误;输电线路上损失的电功率为ΔP=I12r,选项D错误。]
8.C [发电机输出的电流I1=PU1=100×103250 A=400 A,选项A错误;输电线上的电流I线=P线R线=5×1038 A=25 A,选项B错误;升压变压器的副线圈输出电压U2=PI线=100×10325 V=4×103 V,输电线损耗电压ΔU=I线R=25×8 V=200 V,降压变压器的原线圈电压U3=U2-ΔU=3 800 V,故降压变压器的匝数比n3n4=U3U4=3 800220=19011,选项C正确;降压变压器的副线圈的输出功率P4=P3=P-P线=95 kW,故用户得到的电流I4=P4U4=95×103220 A≈431.8 A,选项D错误。]
9.B [设ab输入端电流值为I,由题意可知T1原副线圈匝数比为2∶1,根据理想变压器变流规律可知T2原线圈中电流为2I,而T2副线圈中电流为20I,所以T2的匝数比为n1n2=20I2I=101,故选B。]
B组 能力提升练
10.C [输送电压为u=1 1002sin 200πt(V),可知输送电压的有效值为1 100 V,输电线上的电流:I=P0U=8.8×1041 100 A=80 A,故A错误;输电线消耗的电压:U损=Ir=80×5 V=400 V,则到达降压变压器原线圈的电压:U3=U-U损=1 100-400 V=700 V,故降压变压器的匝数比n3n4=U3U4=700220=3511,故B错误;输电线损耗的电功率P损=I2r=802×5 W=32 000 W,到达降压变压器的电功率: P3=P-P损=8.8×104-32 000=5.6×104W,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也是5.6×104 W,故C正确;由于输送电压为u=1 1002sin 200πt 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,故D错误。]
11.BD [当开关S接1时,左侧变压器次级电压U2=3×7.5 V=22.5 V,电阻R上的电压,即右侧变压器的次级电压U4=PR=10 V,电流I4=U4R=1 A,则右侧变压器初级电压U3=21×10 V=20 V,电流I3=12×1 A=0.5 A,则r=U2-U3I3=5 Ω,当开关S接2时,设输电电流为I,则右侧变压器的次级电流为0.5I;右侧变压两边电压关系可知U2-Irn3=0.5IRn4,解得I=3A,则R上的功率P=(0.5I)2R=22.5 W,故选BD。]
12.解析:(1)由题意可知,总功率P总=P01-20%
线路消耗功率ΔP=P总×20%=I2R
高压变压圈副线圈的电压为U2=P总I
变压器原副线圈比列关系为n1n2=U1U2
高压变压器原、副线圈的匝数比是n1n2=1001。
(2)需要的基站个数N=Sπr2
每个5G基站一天耗电量E0=P0t
所有5G基站的总耗电量E=NE0
所有基站运行一天将消耗的电能为E=3.2×105 kW·h。
答案:(1)100∶1 (2)3.2×105 kW·h
13.解析:(1)一年减少的水的重力势能Ep=mgh,且一年流出的水的质量m=ρQ,
所以η=WEp=WρQgh=8.40×1010×103×3 6001.0×103×4.51×1011×10×100×100%≈67.1%。
(2)由W=Pt,得t=WP=8.40×1010 kW·h1.82×107 kW×24 h≈192.3(天)。
(3)由于n1n2=U1U2=18 kV500 kV,
所以n1n2=9250,
由于I=PU2=4.5×109500×103 A=9 000 A,
ΔP=I2R=5%P=2.25×105 kW,
所以R≈2.78 Ω(R为输电线路的总电阻)。
答案:(1)η=WρQgh 67.1% (2)192.3天 (3)9250 2.78 Ω1
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C
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AD
ABD
AD
B
A
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BD
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