1、2012年粤教版高中物理选修 3-2 2.7远距离输电练习卷与答案（带解析） 选择题 在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损失的电功率 （ ） A随输电线上损失的电功率 B和输送电压的平方成正比 C和输电线上的电压降的平方成正比 D和输电线中电流强度的平方成正比 答案： 分别用 U1=U和 U2=kU两种电压输送电能，若输送的功率和损失的电功率也相同，导线的长度和材料亦相同同，则是两种情况下导线的横截面积之比为S1： S2等于 （ ） A.k： 1 B.1： k C.k2： 1 D1： k2 答案： C 试题分析：根据功率与电压的关系计算出电流的关系，根据电线上的热功率相同计算出
2、电阻关系，利用电阻定律计算面积关系。 导线功率损失 P1= ，由 P1=P2得 考点：本题考查了电功率的计算和电阻定律。 点评：熟练掌握物理量的关系式是解决此题的关键，电阻定律的应用学生可能想不到，要注意强调。 输电线的电阻为 r，输送的电功率为 P，用电压 U送电，则用户得到的功率为（ ） A P BC P-U2r D答案： B 试题分析：根据功率与电压的关系计算出电流的关系，根据电线上的热功率相同计算出电阻关系，利用电阻定律计算面积关系 输电线电流 ， 输电线电阻消耗功率 故用户得到的功率 P=P-Pr=P- 考点：本题考查输电过程电能的转化和守恒问题。 点评：解题关键是画出电路图，看清各
3、部分电路的分压关系，输电线的损失要利用热功率的公式计算。 发电厂发电机的输出电压为 U1，发电厂至学校的输电线电阻为 R，通过电线的电流为 I，学校输入电压为 U2，下面计算输电线功率损失的式子中不正确的是 ( ) A B C I2R D I(U1-U2) 答案： A 试题分析：发电厂相当于是总电路的电源部分，输电线分掉一部分电压，剩余的等于学校的输入电压，把学校看成非纯电阻就行了。 输电损失等于电线上的热功率损失： P= I2R= =I(U1-U2)，所以 A错。 考点：考查输电线电能的损失的计算和欧姆定律，电功率的计算问题 点评：注意 U1为输电线起始端电压，而非输电导线电阻上的电压。 水
4、电站向小山村输电，输送电功率为 50Kw ，若以 1100V送电，则线路损失为 10kW，若以 3300V输电，则线路损失可降为（ ） A 3.3kW B 1.1Kw C 30kW D 11kW 答案： B 试题分析：功率不变根基 P=UI计算电压升高之后，输电电流的降低，再根据U=IR计算损失的电压，电功率的损失只能用纯电阻的发热功率来计算 输电功率一定，当 u=110V时， P 损 =10kW， 当 u=3300V=3u时， P 损 = 考点：考查高压输电电能的损失。 点评：输电线电能的损失要想减小可以通过减小输电线的电阻和升高输电电压两种方式进行。注意区分高压输电和一般输电的区别。 某发
5、电厂原来用 11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器，将电压升高到 220kW输电，输送的电 功率都是 P，若输电线路的电阻为 R，则下列说法中正确的是 ( ) A根据公式 ，提高电压后输电线上的电流增为原来的 20倍 B根据公式 ，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的 400倍 C根据公式 P=I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减小为原来的 D根据公式 P=UI，提高电压后输电线上的功率损耗增大库原来的 20倍 答案： C 试题分析：输电线损失的电能是输电线电阻的发热所消耗的，只能利用 P=I2R来计算， I=P/U。 电压升高了 20倍，电流减小为原来的 1/20,A错。 根据
6、P=I2R提高电压后输电线上的功率损耗将减小为原来的 ， B错， C对； 计算电能的损耗不能用 P=UI，所以 D错。 故答案：选 C 考点：。本题考查远距离输电问题电能的损失的计算。 点评：注意各电压、电流、电阻之间的对应性，电损是指输电线电阻的发热问题，并不能用总的输电电压与电流去计算，易错点需注意。 远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的 n倍，下面说法正确的是（ ） A输电线上的电压损失是原来的 B输电线上的电压缺失是原来的 C输电线上的电功率损失是原来的 D输电线上的电功率损失是原来的 答案： B 试题分析：功率不变根基 P=UI计算电压升高之后，输电电流的降低，再根据
7、U=IR计算损失的电压，电功率的损失只能用纯电阻的发热功率来计算。 考点：考查输电线路损失的电压、功率的计算问题 点评：要想清楚电损问题，必须从电路图开始讲起，输电线路电能的损耗相当于是升压变压器的副线圈提供电动势，输电线分一部分电压，其余的大部分加在了降压变压器原线圈两端，把输电线路理解成非纯电阻电路就相应的简单多了。 填空题 如果把输电电压从 110kV降为 3300V，保持输送的电功率相 同，并且输电线的材料和长度都不变，输电线上损失的电功率也不变，那么输电线的横截面积应为原来的 _倍 . 答案： /g 试题分析：输电线因发热损失的电功率为 即在输送的电功率相同，并且输电线的材料和长度都
8、不变时，要使输电线上损失的电功率相同，则 S与 成反比 . 考点：本题考查了输电线电能的损失与输电电流和电线的电阻之间的关系。 点评：为什么国家采用高压输电，要理解其中的物理原因，降低输电线上的电功率的损耗，而电功率与输电线的电阻和电流有关。 远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高 n倍，则输电导线的电功率损失是原来的 _，输电导线的电压损失是原来的 _. 答案： 试题分析：功率不变根基 P=UI计算电压升高之后，输电电流的降低，再根据U=IR计算损失的电压，电功率的损失只能用纯电阻的发热功率来计算 P 损 =( ) 考点：考查输电线路损失的电压、功率的计算问题 点评：要想清楚电损问题，必
9、须从电路图开始讲起，输电线路电能的损耗相当于是升压变压器的副线圈提供电动势，输电线分一部分电压，其余的大部分加在了降压变压器原线圈两端，把输电线路理解成非纯电阻电路就相应的简单多了 。 计算题 发电机的输出电压为 220V，输出功率为 44kW，每条输电线电阻为 0.2 ，求用户得到的电压和电功率各是多少 如果发电站先用变压比为 1： 10的升压变压器将电压升高，经同样输电线路，后经过 10： 1的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少 答案： V 28 103W 219.2V 43840W 试题分析：当用 220V电压输电时， 损 =IR线 =200 (2 0.2)V=8
10、0V， 用 = - 损 =140V P 损 =IU 损 =200 80W=16 103W， P 用 =P-P 损 =28 103W 当用高压供电时： I= 损 =IR线 =8V，到达降压变压器时的电压为 =10 - 损 =2192V，根据变压器的变压比公式，可得， P 损 =I12R线 =160W，所以 P用 =P-P损=43840W 考点：本题考查了不使用变压器输电和利用升压变压器输电两种情况下电能的损失。 点评：通过本题学生应该明白，采用高压输电的优势就是降低输电线上的热损耗。明白国家大力改建输电线路的原因。 一个小型水力发电站，发电机输出电压 U0=250V，内电阻可以忽略不计。最大输出
11、功率为 Pm=30kW。它通过总电阻 R线 =2.0 的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压 U 用 =220V的白炽灯，总功率为 P用 =22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。 （ 1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少？发电机实际输出的电功率是多大？ （ 2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为 40： 1当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？ 答案： .9KW 12.5W 试题分析：（ 1）根据闭合电路欧姆定律把用户端等效成串联电路，计算出灯两端电压。（ 2）计算出
12、用户端电流根据变压器原副线圈功率相等计算出输电线路电流。利用纯电阻发热功率计算出输电线损失的电功率。 考点：考查能量转化与守恒以及远距离输电问题。 点评：发电厂发电与远距离输电问题的结合是一个重点内容，需要理解性掌握，要重点讲解多加练习。 有一条河流的河水流量为 4m3/s，落差为 5m，现利用它建水电站，使用的发电机效率为 50%，发电机输出电压为 350V，输电线的电阻为 4 ，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的 5%，而用户所需 要担忧地方国营 220V，求所用的理想升压变压器、降压变压器上的原、副线圈的匝数比。 答案： 8 12 试题分析：设河水重力做功的功率为 P0， Q为水流
13、量， 代入数值得 P0=1.0 103 4 9.8 5W=1.96 105W.发电机的输出功率就是升压变压器的输入功率 P1，依题意有 P1=nP0=50% 1.96 105W=9.8 104W. 输电线上公平消耗的电功率为 P 损 =5%P1=5% 9.8 104W=4.9 103W 输电线上 电流为 I2= 升压变压器副线圈两端的电压为 升压变压器原副线圈匝数比为 降压变压器原副线圈两端电压为 U3=U2-I2R=(2800-35 4)V=2660V 所以降压变压器原副线圈匝数比为 考点：本题考查功率、能量守恒以及变压器工作原理问题。 点评：物理模型的建立很重要，利用水力发电是机械能向电能
14、转化的一种形式，可以不考虑过程直接想象成水的重力势能有多少转变为了电能。重在理解能量的转化与守恒 如图所示，某小型水电站发电机输出功率为 10kW，发电机输出电压为400V，向远距离用户供电，为了减少电能损失，使用 2kW高压输电，最后用户得到 220V、 9.5kW的电力 (即电功率 ).求 ： （ 1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比 n1： n2； （ 2）输电线路导线电阻 R线； （ 3）用户降压变压器原、副线圈匝数比 n3： n4。 答案：（ 1） （ 2） 20 （ 3） 95： 11 试题分析：升压变压器的原副线圈匝数之比应等于发电机输出电压和升压变压器的输出电压之比，已知输出功
15、率为 10kW，而用户最后得到的功率为 9.5kW，这说明输电线路上的功率损失了 0.5kW，它应等于导线的电阻与输送电流的平方之积 .即 P 损 =I22R线，输送电流应等于输送功率与升压变压器的输出电压比，而降压变压器的原、副线圈匝数之比应等于原副线圈两端的电压之比，所以有： （ 1）升压变压器原、副匝数比为： （ 2）导线电阻 R 线与输送电流和输电线上损失的电功率有关。有 P 损 =I2R 线。而输送电流又决定于输电电压及输送功率有 I 。 所以， R线 = （ 3）设降压变压器原线圈上电压为 u3， u3=u2-IR 线 =2000V-5 20V=1900V 所以降压变压器原副线圈匝
16、数比为： 考点：本题考查远距离输电和变压器原副线圈电压、电流、功率的关系以及能量守恒 点评：属于 本章重点兼难点问题，需要重点讲解能量的问题，输电线路的电损如何计算是易错点。 某发电站通过燃烧煤来发电，煤的热值为 500J/kg，热能发电效率为 80%，发电站通过升压器、输电器和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出的功率是 100kW，输出电压是 250V，升压变压器原、副线圈匝数比是 1： 25，输电线上功率损失为 4%，用户需用电压 220V，则： （ 1）输电线上的电阻和降压器的匝数比各是多少？ （ 2）若用 60kW分配给生产用电，其余电能用来照明，那么可装 25W的电灯
17、多少盏？ （ 3）燃烧 10kg煤有 多少热能转化为电能？ 答案：（ 1） 300： 11 （ 2） 1440盏 （ 3） 4000J 试题分析：（ 1）远距离输电问题先画出电路图，先求升压变压器原副线圈的关系，然后根据输电线的功率损失计算输电线上损失的电能，利用焦耳热求出输电电流大小；根据降压变压器原副线圈匝数关系求出电压，根据电压比等于匝数比求解降压变压器原副线圈匝数比值； （ 2）利用能量守恒计算出用于照明的电功率，根据一盏灯消耗的电功率计算可安装几盏灯。 （ 3）根据总能量和热能的电效率计算出 10kg煤会转化多少电能。 （ 1）由 由 。 输电线上电压损失： 降压变压器原线圈电压： 3= 2- =6250V-250V=6000V 所以降压变压器原、副线圈匝数比： （ 2） P 用 =P-P 损 =100kW-100 4%kW=96kW 照明用电功率为： P 照 =P 用 -P 生 产 =96kW-60kW=36Kw。 可装 25W电灯的盏数为： （ 3） E电 =nE煤 =80% 500 10J=4000J 考点：本题考查远距离输电和变压器原副线圈电压、电流、功率的关系以及能量守恒 点评：属于本章重点兼难点问题，需要重点讲解能量的问题，输电线路的电损如何计算是易错点。
