教科版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的传输同步测试题

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的传输同步测试题，共8页。试卷主要包含了风力发电将风的动能转化为电能，输电能耗演示电路如图所示等内容，欢迎下载使用。

A．和输送电压的二次方成正比
B．和输送电流的二次方成反比
C．和输送电线上的电压降的二次方成正比
D．和输送电流成正比
2．“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区．为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的功率将减少到原来的( )
A．eq \f(1,10) B．eq \f(1,100)
C．eq \f(1,1000) D．eq \f(1,10000)
3．用户与发电厂相距L，输电线上的电流为I，为使输电线上的电压损失不超过U，已知输电线的电阻率为ρ，那么输电线的横截面积最小值应是( )
A．eq \f(ρLI,U)B．eq \f(2ρLI,U)
C．eq \f(U,ρLI)D．eq \f(2UI,ρL)
4．一台发电机输出的电功率为50kW，输出电压为250V，现欲用变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响，则( )
A．输送电压越高，输电线上损失的功率越大
B．若升压变压器的变压比为1∶4，输电线上损失的功率为20kW
C.若升压变压器的变压比为1∶8，输电线上损失的功率为10kW
D．若不用升压变压器，输电线上损失的功率将达到320kW
5．如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同的大功率电炉．a靠近电源；b、c离用户电灯L很近，但离电源较远(输电线电阻不能忽略).关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是( )
A．使用电炉a时对电灯的影响最小
B．使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时小
C．使用电炉c时对电灯几乎没有影响
D．使用电炉a或b或c时对电灯影响几乎一样
6．每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清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，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP，则除冰时( )
A．输电电压为eq \f(U,2)B．输电电流为eq \f(I,4)
C．输电电压为4UD．输电电流为4I
7．如图所示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为100kW，输出电压U1＝500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶20，输电线电阻为40Ω，用户需要的电压U4＝220V，变压器均为理想变压器，则( )
A．输电线上的输送电流为250A
B．输电线上损失的电压为280V
C．输电线上损失的电功率为4kW
D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3∶n4＝960∶11
8．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100kW，发电机的电压U1＝250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V．已知输电线上损失的功率P线＝5kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是( )
A．发电机输出的电流I1＝40A
B．输电线上的电流I线＝625A
C．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11
D．用户得到的电流I4＝455A
9．(多选)风力发电将风的动能转化为电能．某风力发电机的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户得到的电压是220V，输电线的电阻为20Ω，输电线路如图所示．若输电线因发热而损失的功率为输送功率的5%，变压器均视为理想变压器，则下列说法正确的是( )
A．用户得到的电功率为9.5kW
B．通过输电线的电流为4A
C．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶8
D．降压变压器原、副线圈的匝数之比为100∶11
10．(多选)输电能耗演示电路如图所示．左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为7.5V的正弦交流电．连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为10Ω.开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为10W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P.以下判断正确的是( )
A．r＝10ΩB．r＝5Ω
C．P＝45WD．P＝22.5W
11.(多选)如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为1∶20，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，发电机输出功率为48kW，下列说法正确的是( )
A．用户端的功率为44kW
B．升压变压器的输出电压U2＝2400V
C．如果用户端电压为220V，则降压变压器的原副线圈匝数比为120∶11
D．用电高峰时，为保证用户端用电器电压不变，需将滑片P适当上移
12．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如下．发电机的输出电压为200V，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220V的用电器正常工作，则( )
A．eq \f(n2,n1)>eq \f(n3,n4)
B．eq \f(n2,n1)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
13.北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇形屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统．假设该发电系统在有太阳照射时的直接输出功率为1×105W，该发电系统的输出电压为250V，现向远处输电，示意图如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶16，不计变压器能量损耗，求：
(1)输电线损耗的电功率；
(2)若用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比．
14．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图所示的风车阵中发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线总电阻为10Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
(1)画出此输电线路的示意图；
(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
(3)用户得到的电功率．
课时素养评价12 电能的传输
1．解析：输电线上的功率损失ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) R线，电压损失ΔU＝U－U′＝I线R线，输电电流I线＝eq \f(P,U)，所以ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) R线＝eq \f(ΔU2,R线)＝(eq \f(P,U))2R线，可见在输送功率P一定和输电线电阻一定时，ΔP与I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) 成正比，ΔP与ΔU2成正比，ΔP与U2成反比．
答案：C
2．解析：根据P＝UI可得I＝eq \f(P,U)，则输电线路中电阻损耗的功率ΔP＝I2R＝(eq \f(P,U))2R，输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的功率变为原来的eq \f(1,100)，B正确．
答案：B
3．解析：根据欧姆定律得R＝eq \f(U,I)，根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)，又l＝2L，解得S＝eq \f(2ρLI,U)，故B正确，A、C、D错误．
答案：B
4．解析：输送电压越高，根据P＝UI知，输送电流越小，根据P损＝I2r知，输电线上损失的功率越小，A错误；若升压变压器的变压比为1∶4，则输出电压为1000V，则由P＝UI可得，输送电流为I＝eq \f(P,U)＝eq \f(50×103,1000)A＝50A，则输电线上的损失功率为P损＝I2r＝502×8W＝20kW，B正确；若升压变压器的变压比为1∶8，则输出电压为2000V，则由P＝UI可得，输送电流为I＝eq \f(P,U)＝eq \f(50×103,2000)A＝25A，则输电线上的损失功率为P损＝I2r＝252×8W＝5kW，C错误；输出的电功率仅为50kW，则输电线上损失的功率不可能达到320kW，否则将违反能量守恒，D错误．
答案：B
5．解析：由于电炉a靠近电源，流过a的电流没有流过后面的输电线，不会引起输电线上电压降，接通与不接通对电路没有影响，则使用电炉a时对电灯的影响最小，故A正确．使用电炉b时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减小，功率减小，所以使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大，故B错误．c离电源较远，c靠近电灯，使用c时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减小，功率减小，故C错误．b、c离电源都较远，根据上面分析，对电灯影响几乎一样，都比使用a对电灯的影响大，故D错误．
答案：A
6．解析：高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线，若热耗功率变为4ΔP，则4ΔP＝I′2R线解得I′＝2I，B、D错误；输送功率不变P＝UI＝U′I′解得U′＝eq \f(1,2)U，C错误，A正确．
答案：A
7．解析：根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)知U2＝20U1＝10000V所以输电线上的电流为I线＝eq \f(P,U2)＝eq \f(105,104)＝10A，故A错误；输电线上损耗的电压为ΔU＝I线·R线＝10×40＝400V，B错误；输电线上损耗的功率为ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) R线＝100×40＝4kW，C正确；因为U3＝U2－ΔU＝9600V所以eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)＝eq \f(9600,220)＝eq \f(480,11)，D错误．
答案：C
8．解析：根据电功率公式P＝UI发电机输出电流I1＝eq \f(P,U1)＝400A，A错误；输电线上损失功率5kW，由P线＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(线)) R线可得I线＝eq \r(\f(P线,R线))＝25A，B错误；降压变压器原副线圈得到的功率为P4＝P－P线＝95kW，根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得eq \f(I线,I4)＝eq \f(n4,n3)＝eq \f(\r(\f(5000W,8Ω)),\f(95000W,220V))＝eq \f(11,190)，C正确；用户得到的功率为95kW，用户得到的电流I4＝eq \f(95000W,220V)≈432A，D错误．
答案：C
9．解析：用户得到的电功率即降压变压器的输出功率P用＝P－P损＝P×(1－5%)＝9.5kW，A正确；输电线损失的功率P损＝P×5%＝0.5kW，通过输电线的电流I2＝eq \r(\f(P损,R线))＝5A，升压变压器的输出电压U2＝eq \f(P,I2)＝2000V，可得升压变压器原、副线圈的匝数之比eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(1,8)，B错误，C正确；输电线上的电压损失U损＝I2R线＝100V降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－U损＝1900V可得降压变压器原、副线圈的匝数之比eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(95,11)，D错误．
答案：AC
10．解析：当开关S接1时，左侧变压器次级电压U2＝3×7.5V＝22.5V电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压U4＝eq \r(PR)＝10V、电流I4＝eq \f(U4,R)＝1A则右侧变压器初级电压U3＝eq \f(2,1)×10V＝20V电流I3＝eq \f(1,2)×1A＝0.5A，则r＝eq \f(U2－U3,I3)＝5Ω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；由右侧变压器电压关系可知eq \f(U2－Ir,n3)＝eq \f(0.5IR,n4)解得I＝3A则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5W，故选B、D.
答案：BD
11．解析：变压器为理想变压器即升压变压器的输出功率等于发电机的输出功率，电流互感器的原副线圈匝数比为1∶20，则输电线上电流为I2＝1×eq \f(20,1)A＝20A，升压变压器的输出电压为U2＝eq \f(P,I2)＝2400V，B正确；输电线上损失的功率为P线＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) R＝4000W用户端的功率为P用户＝P－P线＝44000W＝44kW，A正确；降压变压器的输入电压为U3＝U2－U线，U线＝I2R联立，可得U3＝2200V．根据匝数比与电压比的关系，有eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)带入数据，可得eq \f(n3,n4)＝eq \f(10,1)，C错误；用电高峰时，用户增多，电阻变小，电流增大，输电线上的电压增大，用户电压降低，为保证用户端用电器电压不变，应减小变压器原线圈匝数，需将滑片P适当上移，D正确．
答案：ABD
12．解析：由变压器的电压比等于匝数之比eq \f(n2,n1)＝eq \f(U2,U1)，eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)，及U1＝200V，U4＝220V，又因为线路电压损失，即U2>U3，所以eq \f(n2,n1)>eq \f(n3,n4)，A正确，B错误；由于远距离输电，导致线路电阻通电发热，而使功率损失，所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压；升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，C错误，D正确．
答案：AD
13．解析：(1)升压变压器原线圈中的电流I1＝eq \f(P1,U1)
可得I1＝400A
根据理想变压器的变流规律eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)可得
升压变压器副线圈中的电流I2＝25A
输电线上损耗的电功率为ΔP＝I eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) r＝5000W；
(2)升压变压器副线圈两端的功率P2＝U2I2
又P1＝P2，可得U2＝4000V
输电线上损失的电压ΔU＝I2r＝200V
降压变压器原线圈两端的电压
U3＝U2－ΔU＝3800V
根据理想变压器的变压规律，可得降压变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(190,11).
答案：(1)5000W (2)eq \f(190,11)
14．解析：(1)如图所示
(2)输电线因发热而损失的功率为P损＝P×4%＝100kW×4%＝4kW.
输电线电流I2＝eq \r(\f(P损,R线))＝eq \r(\f(4×103,10))A＝20A.
升压变压器输出电压U2＝eq \f(P,I2)＝eq \f(100×103,20)V＝5×103V.
升压变压器原、副线圈匝数比：
eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)＝eq \f(250V,5000V)＝eq \f(1,20).
输电线上电压损失U损＝I2R线＝20×10V＝200V.
降压变压器原线圈两端电压
U3＝U2－U损＝4800V.
降压变压器原、副线圈匝数比：
eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)＝eq \f(4800V,220V)＝eq \f(240,11).
(3)用户得到的电功率P用＝P－P损＝96kW.
答案：(1)见解析图 (2)1∶20 240∶11 (3)96kW
A组 合格性考试练
B组 选择性考试练