1、课时素养评价十二电能的输送(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.输送一定功率的交变电流,若输电电压提高到原来的n倍,则下列说法正确的是()A.输电线上的电流变为原来的B.输电线上的电压损耗变为原来的n倍C.输电线上的电功率损耗变为原来的D.为使输电线上的电功率损耗不变,输电距离可变为原来的n倍【解析】选A。输送一定功率的交变电流,输电电压提高到原来的n倍;根据I=可得,输电线上的电流变为原来的,故A正确;根据A项分析和U损=Ir线可得,输电线上的电压损耗变为原来的,故B错误;根据A项分析和P损=I2r线可得,输电线上的电功率损耗变为原来的,故C错误;输电线上的电流
2、变为原来的,为使输电线上的电功率损耗不变,据P损=I2r线可得,输电线的电阻应变为原来的n2倍,输电距离可变为原来的n2倍。故D错误。2.采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为()A.55 kVB.110 kVC.440 kVD.1 980 kV【解析】选C。输送电流I=,输电线上损耗的功率P=I2R=()2R;可知输电线上损耗的功率与输电电压的平方成反比,所以为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为原来的2倍,即输电电压增大为440 kV,故C正确,A、B、D错误。3.图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,
3、升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2,在T的原线圈两端接入一电压u=Umsint的交流电源,若输送电功率为2P,输电线的总电阻为2r,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为()A.()B.()C.16()2()2rD.16()2()2r【解析】选C。根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知,加在原线圈上的电压U1=,根据理想变压器电压和匝数的关系可知,=,解得U2=,输电线上的电流I=,消耗的电功率P耗=I22r=16()2()2r,A、B、D错误,C正确。4.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的。可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些。这是因为用电
4、高峰时()A.总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,每盏灯两端的电压较低B.总电阻比深夜时大,供电线路上的电流小,通过每盏灯的电流较小C.总电阻比深夜时小,供电线路上的电流大,输电线上损失的电压较大D.供电线路上电流恒定,但开的灯比深夜时多,通过每盏灯的电流小【解析】选C。照明供电线路的用电器是并联的,晚上七、八点钟用电高峰时,用电器多,总电阻变小,供电线路上的电流变大,输电线上损失的电压较大,用户得到的电压较小,C正确。【补偿训练】用电器与电源相距L,线路上电流强度为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,那么输电线的横截面积最小值应是()A.B.C.D.【解析】选B。根据
5、欧姆定律得R=,根据电阻定律R=,又l=2L,解得S=。故B项正确,A、C、D三项错误。5.四川特高压输电量已破千亿千瓦时。如图所示是远距离输电示意图,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。下列说法正确的是()A.若用户用电功率增加,升压变压器的输出电压将增大B.若用户用电功率增加,降压变压器的输入电压将增大C.若输电功率一定,采用特高压输电会降低输电的效率D.若输电功率一定,采用特高压输电可减少输电线上损耗的功率【解析】选D。由于发电厂的输出电压不变,升压变压器的匝数不变,所以升压变压器的输出电压不变,故A错误;由于用户用电功率增加,降压变压器输出的功率
6、增加,故高压输电线上的电流变大,分压变大,故输入降压变压器的电压变小,故B错误;若提高输电电压,由P损=()2R得,损失的功率变小,故在输电功率一定的情况下,采用特高压输电会提高输电的效率,并减少输电线上的损耗,故C错误,D正确。6.为消除高压输电线上的冰,假设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,热消耗功率为P损;除冰时,输电线上的热功率需要变为9P损,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()A.输电电流为3IB.输电电流为9IC.输电电压为3UD.输电电压为9U【解析】选A。输电线上损失的功率为P损=I2R线=R线,由该式可知要使P损增大为原来的9倍,输
7、电电流应变为原来的3倍或输电电压变为原来的,故选项A正确。【补偿训练】新疆首条连接南北疆的电力高速通道伊犁库车750千伏输电线路工程正式投入使用,标志着我国超高压输电技术已达到世界领先水平。目前伊犁变电站的升压变压器原线圈的电压为750 V,副线圈的电压为750千伏,升压变压器的输出电功率为30万千瓦,若伊犁库车750千伏输电线的总电阻为20 ,下列说法正确的是()A.伊犁库车750千伏输电线的输送电流是0.4 AB.伊犁库车750千伏输电线的输送交流电的表达式为u=750sin 100t(kV)C.伊犁变电站的升压变压器原、副线圈匝数之比为11 000D.伊犁库车750千伏输电线上的功率损耗
8、为3.2105 W【解析】选C。由P=UI可知,输送电流I= A=400 A,故A错误。750 V为电压的有效值,故表达式应为U=750sin 100t(kV),故B错误。根据电压之比等于线圈匝数之比可得:n1n2=750750103=11 000,故C正确。库伊线输电线上的功率损耗为:P损=I2R=400220 W=3.2106 W,故D错误;故选C。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)某交流发电机输出功率为5105 W,输出电压为U=1.0103 V,假如输电线的总电阻R=10 ,在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%,
9、用户使用电压U用户=380 V。(1)画出输电线路的示意图。(标明各部分的符号)(2)所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少?(使用的变压器是理想变压器)【解析】(1)画出电路如图所示。(2)I1=500 AP损=5%P=5%5105 W=2.5104 WP损=R,I2=50 AI3= A=1.25103 A所以=。答案:(1)见解析图(2)1102518.(12分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。发电机的输出功率是100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为125,输电导线中的电功率损失
10、为输入功率的4%。(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流。(2)求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。(3)计算降压变压器的输出功率。【解析】根据题意,画出输电线路图。(1)对升压变压器,根据公式=,有U2=U1=250 V=6 250 VI2= A=16 A。(2)因为P=R,P=0.04P1所以R= =15.625 ,因为U=U2-U3=I2R,U3=U2-I2R=(6 250-1615.625)V=6 000 V。(3)P4=P1-P=0.96P1=0.96100 000 W=96 000 W。答案:(1)6 250 V16 A(2)15.625 6 000 V(3)9
11、6 000 W(15分钟40分)9.(7分)(多选)交流发电机的输出电压为U,采用图示理想变压器输电,升压变压器原副线圈匝数比为m,降压变压器原副线圈匝数比为n,输电导线电阻为r,用户的工作电压为U。下列说法正确的是()A.mn1B.输电线上损失的功率为P=C.当用电高峰时,升压变压器的输出功率变大D.增大m,能够减小线路的损耗【解析】选C、D。若变压器的输电功率为P,用户得到的功率为P,由于升压变压器输入电压为U,降压变压器输出电压为U,则升压变压器输出电压U2=U,降压变压器输入电压U3=nU,由于在输电线上有功率损失,所以PP,即=,整理可得:mn1,故A错误;根据变压器的规律,升压变压
12、器副线圈的电压U2=U,且U3=nU,线路损失的电压U=U2-U3,损失的功率P=,由以上式子代入求得:P=,故B错误;当用电高峰时,用户的电流总和变大,故升压变压器的输出功率变大,故C正确;增大m,输电线上电流减小,能够减小线路的损耗,故D正确。 10.(7分)如图所示,为了减少输电线路中电力损失,发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送,再经变电所将高压变为低压。某变电所电压u0=11 000sin 100t V的交流电降为220 V供居民小区用电,则变电所变压器()A.原、副线圈匝数比为501B.副线圈中电流的频率是100 HzC.原线圈的导线比副线圈的要粗D.输入原线圈的电流
13、等于居民小区各用电器电流的总和【解析】选A。降压变压器输入电压的最大值为11 000 V,则有效值为11 000 V,则:=501,故A正确;交流电的频率f=50 Hz,经过变压器后,交流电的频率不变,故B错误;降压变压器中副线圈的电流大于原线圈的电流,则副线圈导线比原线圈导线粗,故C错误;副线圈的电流等于居民小区各用电器电流总和,与原副线圈的电流不相等,所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和,故D错误;故选A。【补偿训练】(多选)我国远距离输送交流电用的电压有110 kV、220 kV和330 kV,输电干线已经采用500 kV的超高压,西北电网的电压甚至达到750 kV。对高
14、压输电下列说法正确的是()A.采用高压输电是为了加快输电的速度B.输电电压越高越好C.采用高压输电能够降低输电线路上的能量损耗D.实际输送电能时要综合考虑各种因素,依照不同情况选择合适的输电电压【解析】选C、D。远距离输电时,电压过高将会带来很多负面的影响,如对绝缘条件的要求增大,导线和大地组成电容也会引起能量损耗;输送的功率一定,根据P=UI,知输电电压越高,输电电流越小,根据P损=I2R,知输电线上损耗的能量就小,而不是为了加快输电速度,故A、B错误,C正确。实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等。故D正确。故选C、D。11.(7分)(多选)如图所示,
15、某小型水电站的发电机输出电压为220 V,正常情况下输出的总功率P0=8.8104 W,为了减少远距离输电过程中的电能损失,往往采用高压输电。输送电压为u=1 100sin200t(V),输电线的总电阻r=5 ,现要使额定电压为220 V的用电器正常工作,下列说法中正确的是()A.输电线上的电流为220 AB.降压变压器匝数比=C.用电器的额定功率P=5.6104 WD.用电器上交流电的频率是100 Hz【解析】选C、D。输送电压u=1 100sin200t(V),可知输送电压的有效值为1 100 V,输电线上的电流:I= A=80 A,故A错误;输电线消耗的电压:U损=Ir=805 V=40
16、0 V,到达降压变压器的电压:U3=U1-U损=1 100 V-400 V=700 V。所以降压变压器的匝数比:=,故B错误;输电线损耗的电功率:P损=I2r=8025 W=32 000 W,到达降压变压器的电功率:P3=P0-P损=8.8104 W-32 000 W=5.6104 W理想变压器的输出功率等于输入功率,所以用电器的额定功率也是5.6104 W,故C正确;由于输送电压为u=1 100sin200t(V),可知输送电压的频率为100 Hz,所以用电器上交流电的频率是100 Hz,故D正确。12.(19分)在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。某小型发电站,输送的电功率为
17、P=500 kW,发电站输出电压为U1=250 V。为减少输送功率的损失,变电站先用一升压变压器将电压升高到U2=5 kV再输出,在这种情况下,用户端获得的电功率为P1=340 kW。所用变压器均为理想变压器。求:(1)升压变压器原副线圈的匝数之比为多少?(2)这样输电,效率仍然较低,若想使输电效率提高到98%,又不改变输电线,那么变电站应将电压升高到多少向外输电?【解析】(1)由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即=(2)设输电线上的电流为I,则有:I= A=100 A输电线上损耗的功率为:P损=P-P1=160 kW由P损=I2r代入数据得:r=16 P损=2%P=10 kW,I=,P损=
18、I2r代入数据解得:U2=2104 V=20 kV答案:(1)120(2)20 kV【补偿训练】在远距离输电时,要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个电站,输送的电功率P=500 kW,当使用U=5 kV的电压输电时,测得在一昼夜(24小时)内在输电线上的损失为4 800 kWh。(1)求这时的输电效率和输电线的总电阻r。(2)若使输电效率提高到90%,又不改变输电线,那么应使用多高的电压输电?(3)在第(2)问的情况下,若用户得到电压为220 V,则进入用户前的降压变压器的变压比为多大?【解析】(1)输送功率P=500 kW, 一昼夜输送的电能E=Pt=12 000 kWh终点得到的电能E=E-E=7 200 kWh效率=60%由P=UI得,输电线上的电流I=100 A输电线损耗功率Pr=kW=200 kW由Pr=I2r 得:r=20 (2)若使输电效率提高到90%,即输电线上损耗的功率为:Pr=P(1-90%)=50 kW由Pr=r 得I1=50 AP=UI1得输电电压应调为:U=10 kV(3)用户降压变压器的输入电压为:U1=U-I1r=10103 V-5020 V=9103 V用户降压变压器的输出电压U2=220 V由= 得:=答案:(1)60%20 (2)10 kV(3)关闭Word文档返回原板块
