高中物理人教版 (新课标)选修1五、高压输电习题

课时训练16　高压输电

题组一　减小输电线上功率、电压损失的方法

1.在电能输送的过程中,由焦耳定律知,减小输电的　　　　是减小电能损失的有效方法;在输送功率不变的情况下,只能通过提高输电　　　　来实现. 

解析:由P损=I2R知R一定时减小电流可减小热功率P;由P=R知当增大电压U时可减小热损功率P损.

答案:电流　电压

2.(双选)对于电能输送的以下说法,正确的是(　　)

A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济

B.减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电

C.减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积

D.实际输送电能时,要综合考虑各种因素,如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等

解析:在电能输送减少功率损失方面应综合考虑各方面的因素,保证可靠、保质、经济.所以只有A、D项是正确的.

答案:AD

3.“西电东送”工程中为了减少输电损耗,必须提高输电电压,从洪家渡水电站向华东某地输电的总功率 P=106 kW,输电电压U=106 V,输电线的总电阻R=100 Ω.若采用超导材料作为输电线,则可以减少的功率损失为(　　)

A.103 kW B.104 kW

C.105 kW D.106 kW

解析:由于输电电流I= A=103 A,输电线损失功率P损=I2R=108 W=105 kW,所以输电线若采用超导材料时能减少的功率损失P损=105 kW,选项C正确.

答案:C

题组二　远距离输电

4.(双选)在远距离输电中,当输电线的电阻和输送的电功率不变时,那么(　　)

A.输电线路上损失的电压与输送的电流成正比

B.输电电压越高,输电线路上损失的电压越大

C.输电线路上损失的功率跟输电电压的二次方成反比

D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比

解析:输电线路上损失的电压ΔU=IR,在R一定时,ΔU和I成正比,选项A正确;I=,若U越高,I越小,那么ΔU越小,选项B错误;输电线路上损失的功率ΔP=I2R,当P一定时,I=,所以ΔP=R,即ΔP和U的二次方成反比,跟I的二次方成正比,选项C正确,选项D错误.

答案:AC

5.关于减小远距离输电线上的功率损失,下列说法不正确的是(　　)

A.应降低输电电压 B.应减小输电线电阻

C.应减小输电电流 D.应采用高压输电

解析:应采用提高电压减小电流的方法,减小电阻在实际中是不现实的,会增加太多成本,但在理论上是可以减小输电线上损失的功率的,所以B、C、D正确,不符合题意,A错误,符合题意.

答案:A

6.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

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

答案:C

7.下图是远距离输电的示意图,下列说法正确的是 (　　)

A.a是升压变压器,b是降压变压器

B.a是降压变压器,b是升压变压器

C.a的输出电压等于b的输入电压

D.a的输出电压等于输电线上损失的电压

解析:远距离输电先升压,再降压,选项A正确而B错误;由于输电线有电压损失,故a的输出电压等于b的输入电压与损失的电压之和,选项C、D均错.

答案:A

8.在如图所示的远距离输电电路图中,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,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的是(　　)

A.升压变压器的输出电压增大

B.降压变压器的输出电压增大

C.输电线上损耗的功率增大

D.输电线上损耗的功率占总功率的比例减小

解析:变压器的作用是变压,发电厂的输出电压不变,升压变压器输出的电压U2应不变,选项A错误;由于输电线电流I=,输电线电压损失U损=IR,降压变压器的初级电压U3=U2-U损,因P变大,I变大,所以U损变大,所以降压变压器初级电压U3变小,则输出电压也变小,选项B错误;输电线功率损失P损=R,因P变大,所以P损变大,选项C正确;,因P变大,所以比值变大,选项D错误.

答案:C

9.如图所示为输电流程图,如果已知输电过程中,升压变压器的输出电压为U2=10 kV,线路损失电压为U损=500 V,用户所用电压U4=220 V.则降压变压器的匝数比为多少?

解析:由U2=U3+U损知,降压变压器的输入电压U3=U2-U损=10×103 V-500 V=9 500 V,而输出电压U4=220 V,故匝数比.

答案:

10.输送4 800 kW电功率的电,采用110 kV高压输电,输电导线中的电流是多少?如果采用110 V电压输电,输电导线中的电流是多少?

解析:由P=UI知,当U1=110 kV=110×103 V时,电流I1= A≈43.6 A;

当U2=110 V时,电流I2= A≈4.36×104 A.

答案:43.6 A　4.36×104 A

(建议用时:30分钟)

1.关于远距离输电的以下说法正确的是(　　)

A.采用高压输电可以减少线路上的功率损耗

B.远距离输电时输电电压越高越好

C.把发电厂都建在用电区附近可以省去远距离输电的麻烦

D.为减小远距离输电导线的电阻可以采用电阻较小的铜导线

解析:输电电压并不是越高越好,输电电压过高,会增加绝缘的困难,因而架线的费用增加,输电线路还容易向大气放电,增加电能的损失,因此在设计输电线路时,要综合考虑各种因素,选择合适的电压,故选项B说法错误;把发电厂都建在生活区会造成发电设施的重复建设和增加运输一次能源的成本,而造成更大的浪费,故选项C说法错误;铜导线相对电阻小但密度大,成本高,架线费用高,故远距离输电不宜使用铜导线,故选项D说法错误.

答案:A

2.关于电网供电的优点的说法不正确的是(　　)

A.用电网供电,可以减少发电设施的重复建设

B.用电网供电,可以保证供电系统的可靠与安全

C.用电网供电,可以保证都用超高压送电

D.用电网供电,可以根据火电、水电、核电的特点,合理调度电力

解析:供电电压的选择需要综合考虑各方面的因素,并不是越高越好,故选项C不正确,符合题意.

答案:C

3.下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中,正确的是(　　)

A.因为热功率P=,所以应降低输送电压,增大输电导线电阻,才能减小输电导线上的热损耗

B.因为热功率P=IU,所以应采用低电压、小电流输电,才能减小输电导线上的热损耗

C.因为热功率P=I2R,所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗

D.以上说法均不正确

解析:A中热功率P=中U应为在输电线上减少的电压,而非输送电压,故不正确;B中P=UI,若U小,I也小,则输送功率减小,以减小输送功率来减少线路损耗是没有意义的,所以也不正确.

答案:C

4.在电能输送过程中,当发电机输送电功率一定时,则在输电线的功率损失,下列说法中不正确的是 (　　)

A.随输电线电阻的增大而增大

B.与输送电压的二次方成正比

C.与输电线上电压损失的二次方成正比

D.与输电电流的二次方成正比

解析:输电线上的功率损失ΔP=I2R,电压损失ΔU=U-U'=IR,输电电流I=,所以ΔP=I2R=R,可见在输送功率P一定时,ΔP与I2成正比,ΔP与ΔU2成正比.故本题选项中A、C、D正确,B不正确.

答案:B

5.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=4∶1,当导体棒l在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,电流表A1的示数是12 mA,则电流表A2的示数为(　　)

A.3 mA B.0

C.48 mA D.与负载R的值有关

解析:导体棒匀速运动,产生恒定的电动势,所以原线圈n1中电流大小不变,因此副线圈中不能产生感应电动势,故电流为零,即A2的示数为零.

答案:B

6.农村电网改造之前,某些农村经常会出现以下现象(离变压器较远的用户):①电灯较暗,②日光灯不能启动,③洗衣机没“劲”等,尤其到过节时,这些现象更明显,为什么会出现这些现象?

答案:低压输电导线老化,横截面积小,电阻较大,导线上的电压降落较大,致使末端电压远低于额定电压.到了过节的时候,各家用电器增多,线路中电流增大,用户处电压更低,以上现象更明显.在电网改造后,换上新的合格输电导线,以上现象就不明显了.

7.大朝山水电站(如图所示)是漫湾水电站的下一梯级电站,位于中国云南省云县与景东县交界的澜沧江中游,那果河支流入口下游1.5 km处,上距漫湾电站直线距离70 km,距昆明市直线距离约270 km.该工程以发电为单一开发目标.碾压混凝土溢流重力坝,最大坝高115 m,总库容9.4×108 m3,装机容量1.35×106 kW,年发电量59.31×108 kW·h.电站安装6台单机容量为 22.5×104 kW的水轮发电机组.如果该电站用一台发电机给昆明供电,且输送电压为5 000 V,则输电线上的电流为多少?

解析:一台发电机输出功率P=22.5×104 kW=2.25×108 W,由P=UI知输电电流

I= A=4.5×104 A.

答案:4.5×104 A

8.水电站给远处的山村输送功率为100 kW的电能,用2 000 V 电压输电,线路上损失的功率是2.5×104 W,则输电线的电阻是多少?

解析:由P=UI及P损=I2R可得R=P损·=2.5×104× Ω=10 Ω.

答案:10 Ω