2017-2018學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題七 電能的輸送學(xué)案 新人教版選修3-2

專題七 電能的輸送一、輸電線路上的損失1.功率損失設(shè)輸電電流為I，輸電線電阻為R線，則輸電線上的功率損失為PI2R線，所以減小輸電線上功率損失有兩個(gè)思路：(1)減小輸電線的電阻R線：由R線知，在l保持不變的情況下，可以減小，增大S.(2)減小輸電電流I：由PUI得，在輸送功率一定的情況下，提高輸電電壓，可減小輸電電流.2.電壓損失輸電線路始端電壓U跟末端電壓U的差值，稱為輸電線路上的電壓損失，UUUIR線R線，所以減少輸電線上電壓損失有兩個(gè)方法：(1)減小輸電線的電阻；(2)提高輸送電壓.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)1.(多選)在電能輸送過(guò)程中，若輸送的電功率一定，則在輸電線上損耗的功率()A.隨輸電線電阻的增大而增大B.和輸送電壓的平方成正比C.和輸送電壓的平方成反比D.和輸電線上電流強(qiáng)度的平方成正比答案ACD2.夏季來(lái)臨，空調(diào)、冷風(fēng)機(jī)等大功率用電器使用增多，用戶消耗的功率增大.如圖1所示，已知發(fā)電廠的輸出電壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)比均不變，則下列說(shuō)法正確的是()圖1A. 變壓器的輸出電壓U2增大，且U2>U1B. 變壓器的輸出電壓U4增大，且U4<U3C. 輸電線損耗的功率占總功率的比例減小D. 輸電線損耗的功率增大答案D解析由于發(fā)電廠的輸出電壓U1和輸電線的電阻、理想變壓器匝數(shù)比不變，變壓器的輸出電壓U2不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；大功率用電器使用增多，用戶消耗的功率增大，輸電線電流I2增大，輸電線損耗的功率P損IR增大，輸電線損耗的電壓U損I2R增大，降壓變壓器的輸入電壓U3U2U損減小，降壓變壓器的輸出電壓U4減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；由可知，輸電線損耗的功率占總功率的比例增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤.3.(多選)某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能.若輸送的總功率為P0，輸電電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為R，則下列說(shuō)法正確的是()A.輸電線上的電流為B.輸電線上的電流為C.輸電線上損失的功率為D.輸電線上損失的功率為答案BD解析根據(jù)PUI得，輸電線上的電流I，只有當(dāng)U是輸電線上損失的電壓時(shí)，可以用電流I得出輸電線上的電流，然而此處U為輸電電壓，故A錯(cuò)誤，B正確；輸電線上損耗的功率PI2R，故C錯(cuò)誤，D正確.4.某水電站，用總電阻為2.5 的輸電線輸電給500 km外的用戶，其輸出電功率是3×106 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2.0×105 AB.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kVC.若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108 kWD.輸電線上損失的功率為P，U為輸電電壓，R為輸電線的電阻答案B解析輸電線上電流I6×103 A，A錯(cuò).輸電線上由電阻造成的損失電壓U損IR6×103×2.5 V1.5×104 V，B正確.若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失功率PI2RR2×2.5 W9×1011 W，可見(jiàn)輸電線損失功率超過(guò)輸出功率，不符合實(shí)際情況，C錯(cuò)誤.輸電線損失功率P，U為輸電線上的電壓降，而不是輸電電壓，故D錯(cuò)誤.二、遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析1.遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(以圖2為例)：圖2(1)功率關(guān)系：P1P2，P3P4，P2P損P3.(2)電壓、電流關(guān)系：，U2UU3，I2I3I線.(3)輸電電流：I線.(4)輸電線上損耗的功率.P損I線UIR線2R線.當(dāng)輸送的電功率一定時(shí)，輸電電壓增大到原來(lái)的n倍，輸電線上損耗的功率就減少到原來(lái)的.2.遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的分析步驟：(1)畫出輸電線路圖，將已知量和未知量標(biāo)在圖中相應(yīng)位置.(2)將輸電線路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路.(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式等確定各部分回路物理量之間關(guān)系.(4)根據(jù)升壓、降壓，原、副線圈的電壓、電流關(guān)系和功率關(guān)系列式求解.復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)5.如圖3所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓及輸電線的電阻均不變.在用電高峰期，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說(shuō)法正確的有()圖3A.升壓變壓器的輸出電壓增大B.降壓變壓器的輸出電壓增大C.輸電線上損耗的功率增大D.輸電線上損耗的功率占總功率的比例不變答案C解析發(fā)電廠輸出功率的增大，升壓變壓器的輸出電壓不變，由于輸電線電流增大，輸電線損失電壓增大，降壓變壓器的輸出電壓減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.(多選)某小型水電站的電能輸送示意圖如圖4所示，發(fā)電機(jī)通過(guò)升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電.已知輸電線的總電阻為R，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41，降壓變壓器副線圈兩端交變電壓u220sin(100t) V，降壓變壓器的副線圈與阻值R011 的電阻組成閉合電路.若將變壓器視為理想變壓器，則下列說(shuō)法中正確的是()圖4A.通過(guò)R0電流的有效值是20 AB.降壓變壓器T2原、副線圈的電壓比為41C.升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓D.升壓變壓器T1的輸出功率大于降壓變壓器T2的輸入功率答案ABD解析降壓變壓器副線圈兩端交變電壓有效值為220 V，負(fù)載電阻為11 ，所以通過(guò)R0電流的有效值是20 A，A正確；降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為41，所以T2原、副線圈的電壓比為41，B正確；升壓變壓器T1的輸出電壓等于降壓變壓器T2的輸入電壓加上輸電線上損失的電壓，C錯(cuò)誤，D正確.7.如圖5所示，某小型發(fā)電站發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓為500 V，輸出的電功率為50 kW，用電阻為3 的輸電線向遠(yuǎn)處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一升壓變壓器，到達(dá)用戶再用降壓變壓器變?yōu)?20 V供用戶使用(兩個(gè)變壓器均為理想變壓器).對(duì)整個(gè)送電過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()圖5A.輸電線上的損失功率為300 WB.升壓變壓器的匝數(shù)比為1100C.輸電線上的電流為100 AD.降壓變壓器的輸入電壓為4 700 V答案A解析輸電線上的損失功率為0.6%×50 kW300 W，選項(xiàng)A正確.由I2r300 W可得輸電線上電流I10 A，升壓變壓器副線圈電壓為5 000 V，升壓變壓器的匝數(shù)比為110，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤.輸電線損失電壓為Ir30 V，降壓變壓器的輸入電壓為4 970 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.8.一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4 000 kW，輸出電壓的有效值為4 000 V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電.輸電線路總電阻R1 k.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220 V,60 W).若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，求：(1)T1和T2的變壓比分別為多少？(2)有多少盞燈泡可正常發(fā)光？答案(1)(2)6×104盞解析畫出遠(yuǎn)距離輸電線路示意圖，如圖所示.(1)T1原線圈上的電流I1，可得I11 000 A輸電線路上消耗的功率為PIR400 kW，可得輸電線上的電流為I220 AT1的變壓比為T1副線圈兩端的電壓為U2200 kV輸電線上的電壓損失為UI2R20 kV所以，降壓變壓器T2原線圈兩端電壓為U3U2U180 kV故T2的變壓比為.(2)據(jù)降壓變壓器T2的功率關(guān)系，有U3I260n，解得n6×104盞.6