2014-2015學(xué)年高中物理 2.7 遠(yuǎn)距離輸電知能演練 粵教版選修.doc

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第七節(jié) 遠(yuǎn)距離輸電 一、單項(xiàng)選擇題 1. 在變電所里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流，使用的儀器是電流互感器，在下圖所示的四個(gè)圖中，能正確反映其工作原理的是(　　) 解析：強(qiáng)電流變成弱電流，需用升壓變壓器，而且是用火線繞在變壓器上做輸入端，這樣才能監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流． 答案：A 2．(2013廣東高考)如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，和均為理想電表，燈光電阻R1＝6 Ω，AB端電壓u1＝12sin 100πt(V)．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電流頻率為100 Hz B．的讀數(shù)為24 V C．的讀數(shù)為0.5 A D．變壓器輸入功率為6 W 答案：D 3．分別用U1＝U和U2＝kU兩種電壓輸送電能，若輸送的功率相同，導(dǎo)線上損失的功率也相同，導(dǎo)線的長(zhǎng)度和材料也相同，則在兩種情況下導(dǎo)線的橫截面積之比為S1∶S2等于(　　) A．k∶1 B．1∶k C．k2∶1 D．1∶k2 解析：由P損＝知損失的功率相同時(shí)，導(dǎo)線的橫截面積之比與電壓的平方成反比． 答案：C 4．某水電站，用總電阻為2.5 Ω的輸電線輸電給500 km外的用戶，其輸出電功率是3106 kW.現(xiàn)用500 kV電壓輸電，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 輸電線上輸送的電流大小為2105 A B. 輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV C. 若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108 kW D. 輸電線上損失的功率為ΔP＝，U為輸電電壓，R為輸電線的電阻 解析：由P＝IU得輸電線上輸送的電流I＝＝ A＝6103 A，由ΔU＝IR得輸電線路上的電壓損失ΔU＝61032.5 V＝15103 V，輸電線上損失的功率為ΔP＝I2R＝R＝22.5 W＝9107W，選項(xiàng)B正確． 答案：B 二、雙項(xiàng)選擇題 5．理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1，只有一個(gè)副線圈，原線圈兩端接交流電源，已知電阻R＝5 Ω，電壓表V的讀數(shù)為100 V, 則(　　) A．原、副線圈中電流頻率之比f(wàn)1∶f2＝10∶1 B．電流表A2的讀數(shù)2 A C．電流表A1的讀數(shù)0.2 A D．變壓器的輸入功率為200 W 解析：原、副線圈中電流頻率相等，變壓器的輸入功率為20 W．A、D錯(cuò)誤． 答案：BC 6．關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電，若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是(　　) A．升壓變壓器原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率無(wú)關(guān) B．輸電線路中的電流只由升壓變壓器的匝數(shù)比決定 C．當(dāng)用戶消耗的總功率增大時(shí)，輸電線上損失的功率增大 D．升壓變壓器的輸出電壓不等于降壓變壓器的輸入電壓 解析：因輸入功率等于輸出功率，而發(fā)電機(jī)輸出的電壓不變，所以選項(xiàng)A、B 錯(cuò)誤；當(dāng)用戶消耗的總功率增大時(shí)，輸電線中的電流增大，根據(jù)P＝I2R，輸電線上損耗的功率增大，選項(xiàng)C正確；因?yàn)檩旊娋€上也有電壓損失，所以升壓變壓器輸出電壓不等于降壓變壓器的輸入電壓，選項(xiàng)D正確． 答案：CD 7．遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交變電流，若送電電壓提高到n倍，則輸電導(dǎo)線上(　　) A．電能損失為原來(lái)的倍 B．電壓損失為原來(lái)的倍 C．電能損失減少倍 D．電能損失減少了n－1倍 解析：由P耗＝2R線知A對(duì)，再由電能損失減少量是P損(1－)可知C對(duì)．由I＝，知電壓提高到n倍，則電流為原來(lái)的倍，所以電壓的損失是原來(lái)的，所以B、D錯(cuò)誤． 答案：AC 8．遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，在輸送功率不變的條件下，則在輸電線上的功率損失(　　) A．隨輸電線電阻的增大而增大 B．與輸送電壓的平方成正比 C．與輸電線上電壓損失的平方成反比 D．與輸電電流的平方成正比 解析：由P耗＝I2R線知A、D正確． 答案：AD 9．某小型水電站的電能輸送示意圖如下．發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220 V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2.降壓變壓器原、副線匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)．要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則(　　) A.＞ B.＜ C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 解析：根據(jù)變壓器工作原理可知＝，＝.由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，有U2＞U3，所以＞，A正確，B和C不正確．升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線損失功率，D正確． 答案：AD 三、非選擇題(按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 10．某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20 kW，輸電線路總電阻是6 Ω. (1)若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率． (2)若改用5 000 V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降壓，求用戶得到的電壓． 解析：(1)輸電線上的電流強(qiáng)度為I＝＝A＝ 52．63 A 輸電線路損耗的功率為P損＝I2R＝52.6326 W≈16 620 W＝16.62 kW. (2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)镮′＝＝ A＝4 A 用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓 U1＝U－I′R＝(5 000－46)V＝4 976 V 根據(jù)＝ 用戶得到的電壓為U2＝U1＝4 976 V＝226.18 V. 答案：(1)16.62 kW　(2)226.18 V 11．在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失．有一個(gè)小水電站，輸送的電功率為P＝500 kW，當(dāng)使用U＝5 kV的電壓輸電時(shí)，測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4 800度．求： (1)這時(shí)的輸電效率η和輸電線的總電阻r. (2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？ 解析：(1)由于輸送功率為P＝500 kW，一晝夜輸送電能E＝Pt＝12 000度，終點(diǎn)得到的電能E′＝7 200度，因此效率η＝60%.輸電線上的電流可由I＝計(jì)算，為I＝100 A，而輸電線損耗功率可由Pr＝I 2r計(jì)算，其中Pr＝ kW＝200 kW，因此可求得r＝20 Ω. (2)輸電線上損耗功率Pr＝2r∝，原來(lái)Pr＝200 kW，現(xiàn)在要求Pr′＝10 kW ，計(jì)算可得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U′＝22.4 kV. 答案：(1)η＝60%　20 Ω　(2)22.4 kV 12．發(fā)電機(jī)輸出功率為40 kW，輸出電壓400 V，用變壓比(原、副線圈匝數(shù)比)為1∶5的變壓器升壓后向遠(yuǎn)處供電，輸電線的總電阻為5 Ω，到達(dá)用戶后再用變壓器降為220 V，求： (1)輸電線上損失的電功率是多少？ (2)降壓變壓器的變壓比是多少？ 解析：(1)發(fā)電機(jī)輸出的電壓為400 V，經(jīng)升壓變壓器后電壓為U＝400 V＝2.0103 V，由P＝UI得輸電線上的電流I＝＝ A＝20 A. 輸電線上的功率損失： ΔP＝I2R＝2025 W＝2.0103 W. (2)輸電線上的電壓損失： ΔU＝IR＝205 V＝100 V. 加在降壓變壓器原線圈兩端的電壓： U1＝U－ΔU＝2.0103 V－100 V＝1.9103 V. 降壓變壓器副線圈兩端的電壓(用戶所需的電壓) U2＝220 V. 降壓變壓器的變壓比＝＝＝. 答案：(1)2.0103 W　(2)95∶11