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- 2021-06-01 发布
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第5节 电能的输送
1.(多选)远距离输电时,当输送的功率相同时,输送导线上的电阻损失的功率应是( )
A.与输送的电压的平方成正比
B.与输送的电流的平方成正比
C.与输送的电压的平方成反比
D.与输电导线上的电压降的平方成正比
BCD 解析 损失的功率P损=I2R=,选项B、D正确;由I=得P损=I2R=()2R,选项A错误,C正确.
2.水电站向小山村输电,输送电功率为50 kW,若以1 100 V送电,则线路损失为10 kW,若以3 300 V送电,则线路损失可降为( )
A.3.3 kW B.1.1 kW
C.30 kW D.11 kW
B 解析 由P=UI,ΔP=I2R可得ΔP=R,所以当输送电压增大为原来的3倍时,线路损失变为原来的,即ΔP=1.1 kW.
3.(多选)远距离输送交变电流都采用高压输电,我国正在研究用远高于330 kV的电压进行输电,采用高压输电的优点是( )
A.可节省输电线的材料
B.可根据需要调节交变电流的频率
C.可减少输电线上的电功率损失
D.可加快输电的速度
AC 解析 由P=UI得,I=,又P损=I2R=2R=2·ρ,当输电功率P、P损一定时,可得输电线的横截面积S∝,所以采用高压输电可使输电线的横截面积大大减小,从而节省输电线的材料;若输电线的材料确定,电流小,则可以减少输电线上的能量损失,故选项A、C正确.交变电流的频率是固定的,不需要调节;输电的速度等于电磁波的传播速度,是一定的,故选项B、D错误.
4.(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为P0,输电电压为U,输电导线的总电阻为R线.则下列说法正确的是( )
A.输电线中的电流I= B.输电线中的电流I=
C.输电线上损失的功率P=2R线 D.输电线上损失的功率P=
5
BC 解析 输电线中的电流I==,选项A错误,B正确;输电线上的功率损失P=I2R线=2·R线=,选项C正确,D错误.
5.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校输电导线总电阻为R,通过导线上的电流为I,学校得到的电压为U2,下列对输电导线上损耗的功率表达式错误的是( )
A. B.
C.I2R D.I(U1-U2)
A 解析 用P=求电阻损失功率时,U要与电阻R相对应,U应为输电线上的分压而不是输出电压,故选项A错误;而B中的U1-U2是输电线上的电压,故选项B正确;C、D中的电流I是输电线中的电流,故选项C、D正确.
6.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机的输出电压为220 V,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V的用电器正常工作,则( )
A.>
B.<
C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
AD 解析 由于输电线上有功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率,选项D正确.=,=,因为U1=U4=220 V,U2>U3=U2-U线,故>,选项A正确.
7.远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器,则下列关系式正确的是( )
5
A.= B.I2=
C.I1U1=IR D.I1U1=I2U2
D 解析 对理想变压器来说,电流与匝数成反比,选项A错误;输入功率等于输出功率,选项D正确;对图中的输电电流,I2=而U2>U导,选项B错误;导线消耗的功率为P导=IR,I1U1为升压变压器的输入功率,与输出功率相等,即I1U1=I2U2,选项C错误.
8.(多选)为消除高压输电线上的冰凌,有人设计了这样的熔冰思路:利用电流的热效应除冰,若在正常供电时,高压线上送电电压为U,电流为I,热耗功率为P;除冰时,输电线上的热耗功率需变为9P,则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )
A.输电电流为3I B.输电电流为9I
C.输电电压为3U D.输电电压为U
AD 解析 输电线上的热耗功率ΔP=I2R线,热耗功率由P变为9P,则电流由I变为3I,选项A正确;输电功率P不变,由P=UI,电流变为3I,输电电压变为U,选项D正确.
[能力提升]
9.远距离输电,原来用电压U0输电,在输电线上损失的电功率为ΔP,现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的,则输电电压应为( )
A.100 U0 B. U0
C. D.
B 解析 设线路电阻为r,损失功率为ΔP=I2r,线路电流为I=,解得ΔP=,则ΔP∝;当ΔP为原来的时,U′0=U0,选项B正确.
10.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示,发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电.已知输电线的总电阻为r,降压变压器的原、副线圈的匝数之比n3∶n4=n∶1,降压变压器的副线圈两端电压如图乙所示,降压变压器的副线圈与阻值R0=22
5
Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法正确的是( )
A.发电机产生的交流电的频率为0.5 Hz
B.降压变压器的副线圈两端的电压的瞬时值表达式u=220 sin 100πt V
C.通过电阻R0的电流的最大值为20 A
D.输电线损失的功率为 W
BD 解析 变压器不改变交流电的频率,由图乙可知交流电的频率f= Hz=50 Hz,选项A错误;由图乙知降压变压器的副线圈两端电压的瞬时值表达式u=220sin 100πt V,选项B正确;通过电阻R0的电流的最大值Im== A=10 A,有效值I==10 A,选项C错误;通过输电线的电流为I3=I= A,输电线损失的功率为P=Ir= W,选项D正确.
11.风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示,风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;
(2)用户得到的电功率.
解析 (1)输电线损耗的功率P损=P×4%=100 kW×4%=4 kW,
输电线中的电流I2== A=20 A,
升压变压器的输出电压U2== V=5 000 V,
升压变压器原、副线圈的匝数比为===;
5
输电线上损失的电压U损=I2R线=20×10 V=200 V,
降压变压器原线圈的两端电压U3=U2-U损=4 800 V,
降压变压器原、副线圈的匝数比===.
(2)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为
P用=P-P损=P(1-4%)=100×96% kW=96 kW.
答案 (1)1∶20 240∶11 (2)96 kW
12.如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为10 kW,输出电压为400 V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损耗,使用2 kV高压输电,最后用户得到“220 V 9.5 kW”的电能,求:
(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比;
(2)输电线路导线电阻R;
(3)用户降压变压器原、副线圈匝数比.
解析 (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比
===.
(2)由P损=IR,输送电流取决于输送电压及输送功率,有I2=,
所以R=== Ω=20 Ω.
(3)降压变压器原线圈上电压为U3,
U3=U2-I2R=(2 000-5×20) V=1 900 V,
所以降压变压器原、副线圈匝数比为===.
答案 (1) (2)20 Ω (3)
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