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当输送功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的
1,在远距离输电时,输送的电功率为P,输电电压为U,所用导线电阻率为ρ,横截面积为S,总长度为l,输电线损失的电功率为P′,用户得到的电功率为P用,则下列关系式中正确的是( )
A.P′=
B.P′=
C.P用=P-
D.P用=P(1-
)
2,(2010·
浙江理综·
17)某水电站,用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户,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2.0×
105A
B.输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C.若改用5kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×
108kW
D.输电线上损失的功率为ΔP=U2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻
3,如图所示,有一台交流发电机E,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2;
T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定,当用户消耗的电功率变大时,有( )
图10
A.U2减小,U4变大B.U2不变,U3变大
C.P1变小,P2变小D.P2变大,P3变大
4,(2010·
江苏·
7改编)在如图11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.输电线上损耗的功率增大
D.输电线上损耗的功率占总功率的比例减小
5,2008年1月10日开始的低温雨雪冰冻造成我国部分地区严重灾害,其中高压输电线因结冰而损毁严重,为消除高压输电线上的冰,事后有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思路.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ΔP;
除冰时,在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下,通过自动调节高压输电变压器的变压比,使输电线上的热耗功率变为16ΔP,则除冰时( )
A.输电电流为4IB.输电电流为16I
C.输电电压为4UD.输电电压为
6.图为某小型水电站的电能输送示意图,A为升压变压器,其输入功率为P1,输出功率为P2,输出电压为U2;
B为降压变压器,其输入功率为P3,输入电压为U3.A、B均为理想变压器,输电线的总电阻为r,则下列关系式正确的是( )
图16
A.P1>
P2B.P2=P3C.U2>
U3D.U2=U3
7.随着社会经济的发展,人们对能源的需求也日益扩大,节能变得越来越重要.某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电,若发电厂输出电压为U1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是( )
A.输电线上损耗的功率为
B.输电线上损耗的功率为
C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
D.采用更高的电压输电会降低输电的效率
8.如图2所示为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述不正确的是( )
图2
A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗的
C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小
D.高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好
9.如图6所示为远距离输电的示意图,若电厂输出电压u1=4400
sin100πtV,电流I1=1000A,不计变压器损耗,则下列判断正确的是( )
A.U1=4400
V
B.I2=1000A
C.I2U2=4.4×
106W
D.用户得到的交流电频率为100πHz
10.(河北省唐山一中2012届高三下学期2月五校联考理综卷)“5·
12”汶川大地震发生后,常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机。
该发电机说明书的部分内容如表所示,现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图所示.发电机到安置区的距离是400m,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线,该型号导线单位长度的电阻为2.5×
10-4Ω。
安置区家用电器的总功率为44kW,当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时()
A.输电线路中的电流为20A
B.发电机的实际输出电压为300VC.在输电线路上损失的电功率为8kW
D.如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流,则其输出电压最大值是300V
18.C解析:
输电线路中的电流I=P总/U额=44kW/220V=200A,所以选项A错误;
输电导线的总电阻为R=2×
400m×
2.5×
10-4Ω=0.2Ω,所以输电导线上的损耗电压为U损=IR=40V,发电机的实际输出电压为U=220V+40V=260V,在输电线路上损失的电功率为P损=I2R=8kW,选项B错误,C正确;
发电机的实际输出电压为U=260V指的是有效值,其最大值为Um=
U=260
V≈368V,选项D错误。
本题答案为C。
11.(广东省茂名市2012届高三上学期第一次模拟考试理综卷)远距离输电装置如图所示,升压变压器和降压变压器均是理想变压器。
当K由2改接为1时,下列说法正确的是()
A.电压表读数变大B.电流表读数变大
C.电流表读数变小D.输电线损失的功率减小
20.AB解析:
当K由2改接为1时,升压变压器的原线圈匝数不变,副线圈匝数变大,所以输送电压变大,降压变压器的输入电压和输出电压均变大,电压表示数变大,选项A正确;
降压变压器的输出电压变大时,流过灯泡的电流I灯也变大,输电线上的电流I线也随着I灯的变大而变大,所以电流表读数变大,选项B正确,C错误;
I线变大时,输电线损失的功率P线=I线2R变大,选项D错误。
本题答案为AB。
12.(江西南昌市2012届高三第三次模拟理综)图中B为理想变压器,接在交变电压有效值保持不变的电源上。
L为指示灯,灯泡L1和L2完全相同(其阻值均恒定不变),R是一个定值电阻,电压表、电流表都为理想电表。
开始时开关S是闭合的,当S断开后,下列说法正确的是
A.电压表的示数变大B.电流表A1的示数变大
C.电流表A2的示数变大D.灯泡L1的亮度变亮
13.(江苏省常州市2012届高三上学期期末考试)有一台交流发电机E,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R。
T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2;
T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。
设T1的输入电压U1一定,当用户消耗的电功率变大时,有()
A.U2不变,U3变小B.U2减小,U4变大C.P1变小,P2变小D.P2变大,P3变大
14.(江苏省淮安市2012届高三上学期第一次调研测试)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1。
电池和交变电源的电动势都为6V,内阻均不计。
下列说法正确的是()
A.S与a接通的瞬间,R中无感应电流
B.S与a接通稳定后,R两端的电压为0
C.S与b接通稳定后,R两端的电压为3V
D.S与b接通稳定后,原、副线圈中电流的频率之比为2∶1
15,风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。
风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等。
如图所示。
(1)利用总电阻R=10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能。
输送功率P0=300kW,输电电压U=10kV,求导线上损失的功率与输送功率的比值;
(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。
设空气密度为ρ,气流速度为v,风轮机叶片长度为r。
求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm;
在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,简述可采取的措施。
(3)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。
某风力发电机的风速v1=9m/s时能够输出电功率P1=540kW。
我国某地区风速不低于v2=6m/s的时间每年约为5000小时,试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。
(1)导线上损失的功率为:
所以,损失的功率与输送功率的比值为:
。
(2)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大。
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为:
风能的最大功率可表示为:
要提高单位时间内接受的风能,应采取的合理措施有:
如增加风轮机叶片长度,安装调向装置保持风轮机正面迎风等。
(3)按题意,风力发电机的输出功率为:
最小年发电量约为:
W=P2t=160×
5000kW·
h=8×
105kW·
h
16,一座小型水电站,水以3m/s的速度流入水轮机,而以1m/s的速度流出.流出水位比流入水位低1.6m,水的流量为1m3/s.如果水流能量的75%供给发电机,20%使水温度升高.求:
(1)水温升高多少?
(2)若发电机效率为80%,则发电机的输出功率多大?
(3)若发电机的输出电压为240V,输电线路总电阻为Ω,允许损失的电功率为输出功率的5%,用户所需电压为220V,则在送电过程中所用的升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少?
[变压器为理想变压器,g取10m/s2,水的比热容为4.2×
103
J/(kg·
℃)]
(1)每秒水流机械能损失为
其中有20%能量使水温升高,则所以.
(2)发电机的输出功率为,代入数据得
(3)发电机经变压器到用户的供电线路示意图如下图所示
因为,所以I线=6A
又因为I2=I线=6A,I1==50A
所以对升压变压器有,即
又因为,
所以,对降压变压器有.
17,(福建2014)图为模拟远距离输电实验电路图,两理想闫雅琪的匝数n1=n4<n2=n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻RL>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化。
当A、B端接入低压交流电源时
A.A1、A2两表的示数相同
B.L1、L2两灯泡的量度相同
C.R1消耗的功率大于R3消耗的功率
D.R2两端的电压小于R4两端的电压
定量分析:
假设
1)计算A1读数
:
由
得:
(用阻抗变换可更快得到此式)
A2读数:
一般
,又
可推知
故AC错,D对
2)
,故
消耗功率必比
大,B错
18,如图甲所示,相距为L的两平行金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上,处于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,导轨足够长且电阻不计.两根相同的金属棒c和d与导轨垂直放置,它们的质量均为m,电阻均为R,间距为s0,与导轨间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦
力与滑动摩擦力相等.在t=0时刻,对c棒施加一水平向右的力,使其从静止开始做匀加速直线运动.在t0时刻,d棒开始运动,此后保持水平力不变,由速度传感器测得两金属棒的v-t图象如图乙所示,从t1时刻开始两金属棒以相同的加速度做匀加速直线运动,此时两金属棒的间距为s,试求:
(1)在0至t1时间内通过金属棒c的电荷量;
(2)t0时刻回路的电功率和金属棒c的速度大小;
(3)t1时刻两金属棒的加速度大小.
34、
(1)在0至t1这段时间内I=
又I=
解得:
q=
(2)设在t0时刻回路的瞬时感应电流为I,则对金属棒d由平衡条件得:
BIL=μmg
t0时刻回路的电功率P=I2·
2R
P=
由欧姆定律得:
I=
解得vc=
(3)设在t0时刻,水平外力为F0,金属棒c的加速度为a0,由牛顿第二定律得:
F0-μmg-BIL=ma0
而a0=
从t1时刻起,对两金属棒组成的系统,由牛顿第二定律有F0-2μmg=2ma
a=
19.如图(甲)所示,一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合.在水平力F作用下由静止开始向左运动,经过5s线框被拉出磁场.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如(乙)图所示,在金属线框被拉出的过程中.
(1)求通过线框导线截面的电荷量及线框的电阻;
(2)写出水平力F随时间t变化的表达式;
(3)已知在这5s内力F做功1.92J,那么在此过程中,线框产生的焦耳热是多少?
35、
(1)根据q=
t,由I-t图象得:
q=1.25C
又根据
得R=4Ω.
(2)由电流图象可知,感应电流随时间变化的规律:
I=0.1t
由感应电流I=
,可得金属线框的速度随时间也是线性变化的,v=
=0.2t
线框做匀加速直线运动,加速度a=0.2m/s2
线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动,
F-FA=ma
得力F=(0.2t+0.1)N.
(3)t=5s时,线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1m/s
线框中产生的焦耳热Q=W-
mv
=1.67J
20.如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上.圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在匀强磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图(b)所示,两磁场方向均竖直向上.在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧底端.设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g.
(1)问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?
为什么?
(2)求0到t0时间内,回路中感应电流产生的焦耳热量.
(3)探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向.
36.解:
(1)感应电流的大小和方向均不发生改变,因为金属棒滑到圆弧任意位置时,回路中磁通量的变化率相同.
(2)0~t0时间内,设回路中感应电动势大小为E0,感应电流为I,感应电流产生的焦耳热量为Q,由法拉第电磁感应定律:
①
根据闭合电路的欧姆定律:
②
由焦耳定律及①②有
③
(3)设金属棒进入磁场B0一瞬间的速度为v,金属棒在圆弧区域下滑的过程中,机械能守恒:
④
在很短的时间Δt内,根据法拉第电磁感应定律,金属棒进入磁场B0瞬间的感应电动势为E,则:
⑤
由闭合电路欧姆定律及④⑤,求得感应电流:
⑥
根据⑥讨论:
Ⅰ.当
时,I=0
Ⅱ.当
时,
,方向为b→a
Ⅲ.当
,方向为a→b
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