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- 2021-06-01 发布
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电能的输送
基础夯实
一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题)
1.以下关于电能输送的说法不正确的是( )
A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B.减小输电导线上功率损失的唯一方法是要采用高压输电
C.增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失
D.实际输送电能时,要综合考虑各种因素,如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等
答案:B
解析:输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电,也可以减小输电线电阻,即增大导线横截面积,但不经济。实际输电时,应综合考虑各种因素。故选B。
2.(北京市西城区2020~2020学年高二下学期期末)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,输电线的总电阻为R线。则下列说法不正确的是( )
A.输电线上的电流I=
B.输电线上的电流I=
C.输电线电阻上的功率损失P线=()2R线
D.输电线电阻上的电压损失U线=R线
答案:A
解析:输电线上的电流为I线=,A错,B对;根据P线=I2R线,U线=I线R线知C、D正确。
3.(日照市2020~2020学年高二下学期六校联考)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,则下列关系式中正确的是( )
A.= B.I2=
C.I1U1=IR D.I1U1=I2U2
答案:D
解析:根据变压器电流与匝数关系知,=,选项A错误;U2不是电阻R的电压,故I2≠,选项B错误;IR仅是输电线上损失的功率,而I1U1是升压变压器的输入功率,二者并不相等,选项C错误;根据功率关系知,I1U1=I2U2,选项D正确。
4.(沈阳市第二中学2020~2020学年高二上学期期末)在如图所示的远距离输电电路图中,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,随着发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )
A.升压变压器的输出电压增大
B.降压变压器的输出电压增大
C.输电线上损失的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
答案:CD
解析:由题意可知升压变压器输 入电压不变,则输出电压不变,A错误;在电能输出过程中有:I=,U线=IR线,U3=U2-U线,因P变大,I变大,所以U线变大,降压变压器初级线圈电压U3变小,则降压变压器的输出电压变小,B错误;由P损=()2R线,因P变大,所以P损变大,C正确;根据==,因P变大,所以比值变大,D正确。
5.某小型水电站的电能输送示意图如下,发电机的输出电压为200V,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220V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
答案:AD
解析:由于输电线上的功率损耗,故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率。故D正确。=,=,因为U1=200 VU3=(U2-U线),故>,选项A正确。
二、非选择题
6.(潍坊五县(市)区2020~2020
学年高二联考)某小型实验水电站输出功率P=38kW,输电线路总电阻r=1Ω。
(1)若采用U=380V输电,求输电线路损耗的功率P损。
(2)若改用U1=10000V高压输电,用户端利用n1n2=441的变压器降压,求用户得到的电压U2。
答案:(1)10kW (2)227.19V
解析:(1)输电线上的电流为
I==A=100A,
输电线路损耗的功率为
P损=I2R=1002×1W=10kW。
(2)改用高压输电后,输电线上的电流变为I2==A=3.8A,
变压器原线圈两端的电压
U′=U1-I1R=(10000-3.8×1)V=9996.2V。
根据=,用户得到的电压为
U2=U′=×9996.2V=227.19V。
7.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100kW,输出电压是250V,用户需要的电压是220V,输电线电阻为10Ω。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)用户得到的电功率是多少。
答案:(1)120 24011 (2)96kW
解析:(1)输电线损失的功率
P损=P×4%=100kW×4%=4kW
输电线电流I2==A=20A
升压变电器输出电压U2==V=5×103V
升压变压器原、副线圈匝数比:===
电压损失U损=I2R线=20×10V=200V
降压变压器原线圈端电压U3=U2-U损=4 800V
降压变压器原、副线圈匝数比==
(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=96kW
能力提升
一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题)
1.通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变,输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为P2,则P1和分别为( )
A., B.()2R,
C., D.()2R,
答案:D
解析:该题考查远距离输电线路的功率损耗问题。解题的关键是要求出输电电流。当副线圈与原线圈的匝数比为k时,U2=kU,此时输电线上的电流I=
,线路损耗的功率P1=I2R=,当匝数比为nk时,线路损耗的功率P2=,则=,D选项正确。
2.(海岳中学2020~2020学年高二下学期期末)如图所示,甲是远距离输电线路的示意图,乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( )
A.用户用电器上交流电的频率是100Hz
B.发电机输出交流电的电压有效值是500V
C.输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D.当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小
答案:D
解析:由v-t图象知,发电机的频率f=50Hz,选项A错误;其有效值为U==250V,选项B错误;输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定,选项B错误;当用户用电器的总电阻增大时,其电流将减小,输电线损失功率也减小,选项D正确。
3.某水电站,用总电阻为5Ω的输电线给940km外的用户送电,其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电,则下列说法正确的是( )
A.输电线上输送的电流大小为1×105A
B.输电线上损失电压为30kV
C.该输电系统的输电效率为95%
D.若改用10kV电压输电,则输电线上损失的功率为4.5×108kW
答案:B
解析:I==A=6×103A,A选项错误;U损=IR=6×103
×5V=30kV,B选项正确;P损=I2R=1.8×108W,η=×100%=94%,C选项错误;对于D选项,损失的功率大于输出的功率,显然是错误的。
4.(辽宁锦州市2020~2020学年高二下学期期末)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R,降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41,降压变压器副线圈两端交变电压u=220sin(100πt)V,降压变压器的副线圈与阻值R0=11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器,则下列说法中正确的是( )
A.通过R0电流的有效值是20A
B.降压变压器T2原、副线圈的电压比为41
C.升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率
答案:ABD
解析:A.降压变压器副线圈两端交变电压有效值为220V,负载电阻为11Ω,所以通过R0电流的有效值是20A,故A正确;B.因为降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41,所以原、副线圈的电压之比为41.故B正确;C.由于输电线上电阻导致降压变压器T2的输入电压低于升压变压器T1的输出电压.故C错误;D.升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率,原因是导线上电阻消耗功率.故D正确。
5.(辽宁省抚顺市六校联合体2020~2020学年高二下学期期末)如图所示,某小型发电站发电机输出的交流电压为500V,输出的电功率为50kW,用电阻为3Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(两个变压器均为理想变压器),对整个送电过程,下列说法正确的是( )
A.输电线上的损失功率为300W
B.升压变压器的匝数比为1100
C.输电线上的电流为10A
D.降压变压器的输入电压为4 970V
答案:ACD
解析:P损=0.6%P=300W,A正确;I线==10A,C正确;U线=I线R线=30V,U2==5 000V,U3=U2-U线=4 970V,D正确;==,B错误。
二、非选择题
6.理想变压器原、副线圈匝数比n1 ∶n2=4 ∶1,原线圈输入电压U=1 410sin100πt(V),副线圈通过电阻R=1Ω的输电线对用户供电,则用户处最多接多少盏“220V 40W”的电灯可保证正常发光?
答案:165
解析:由公式U=1 410sin100πtV知原线圈的输入电压有效值U1=1 000V,由公式=可求U2=250V,因为用户处电灯可保证正常发光,所以U用户=220V,则U线=U2-U用户=30V;又因为U线=I2R,得I2=30A;电灯的额定电流是I0=A,用户的电灯又是并联,可知I2=NI0得灯的盏数,N==165盏。
7.(湖北宜昌市部分重点中学2020~2020学年高二下学期期中)如图所示,某水电站发电机的输出功率为100kW,发电机的电压为250V,通过升压变压器升高电压后向远处输电,输电线总电阻为8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为220V,若输电线上损失的功率为5kW,不计变压器的损耗。求:
(1)输电导线上输送的电流;
(2)升压变压器的输出电压U2;
(3)降压变压器的匝数比;
(4)若改用10kv电压输电,则输电线上损失的功率是多大?
答案:(1)25A (2)4000V (3)19011 (4)800W
解析:(1)由P=I2R知输电线上的电流
I==A=25A
(2)升压变压器的输出电压U2==V=4000V
(3)降压变压器的输入电压U3=U2-IR=4000-25×8=3800V
降压变压器的匝数比==
(4)改为10kv电压后输电线上的电流I′==A=10A
输电线上损失的功率为ΔP=I′2R=102×8W=800W
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