電能的輸送-高二物理新教材基礎(chǔ)+鞏固+提升三級(jí)跳

新教材基礎(chǔ)鞏固提升三級(jí)跳第三章交變電流3.4電能的輸送基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)梳理：知識(shí)點(diǎn)一、1、輸送電能的基本要求2、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑(1)輸電線上的功率損失:ΔP=I2(2)降低輸電損耗的兩個(gè)途徑:①減小輸電線的電阻:在輸電距離一定的情況下,為了減小電阻,應(yīng)當(dāng)選用電阻率小的金屬材料,還要盡可能增加導(dǎo)線的橫截面積。②減小輸電導(dǎo)線中的電流:為減小輸電電流,同時(shí)又要保證向用戶提供一定的電功率,就要提高輸電電壓。知識(shí)點(diǎn)二、遠(yuǎn)距離高壓輸電(1)基本電路(如圖)(2)基本關(guān)系①電壓關(guān)系②電流關(guān)系③功率關(guān)系P1=P2,P3=P4,聯(lián)系式:P2=ΔP+P3。(3)區(qū)分幾個(gè)概念①輸電電壓、輸電線上損失的電壓與用戶得到的電壓在上圖中,輸電電壓是指U2,輸電線上損失的電壓是指ΔU,用戶得到的電壓是指U4,顯然輸電電流②輸送功率、輸電線上損失的功率與用戶得到的功率在上圖中輸送功率是指P2(P1=P2),輸電線上損失的功率是指ΔP,P3=P4是用戶得到的功率,顯然P2=ΔP+P3,所以計(jì)算輸電線上損失的功率可以借助以下公式:【拓展】電網(wǎng)供電(1)遠(yuǎn)距離輸電基本原理:在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓,然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電,在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到所需的電壓。(2)電網(wǎng):通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站,將許多電廠和廣大用戶連接起來,形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)。(3)電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn):①降低一次能源的運(yùn)輸成本,獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。②減少斷電的風(fēng)險(xiǎn),調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡,保障供電的質(zhì)量。③合理調(diào)度電力,使電力的供應(yīng)更加可靠,質(zhì)量更高。【點(diǎn)睛】采用高壓輸電的優(yōu)越性(1)減小輸電線電阻的局限性（2）減小輸電線上功率損耗所以,采用高壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效的途徑。(3)保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定。【點(diǎn)睛】輸電線上的電壓損失(1)電壓損失ΔU輸電導(dǎo)線有電阻,電流通過輸電導(dǎo)線時(shí),會(huì)在導(dǎo)線上產(chǎn)生電勢(shì)降落,致使輸電線路末端的電壓U'比起始端電壓U低,差值ΔU=U-U'稱為輸電線路上的電壓損失。(2)造成電壓損失的原因①輸電線有電阻造成電壓損失。②輸電線的感抗和容抗造成電壓損失。注意:高中階段在計(jì)算中只考慮輸電線電阻所造成的電壓損失。(3)減小輸電線路上電壓損失的方法①減小輸電線路電阻用增大輸電導(dǎo)線橫截面積來減小電阻,對(duì)低壓照明電路有效,在高壓線路中,因容抗和感抗造成的電壓損失比電阻造成的還要大,故這種方法對(duì)高壓輸電效果不佳。②減小輸電電流I因?yàn)镮=PU高壓輸電既能減小功率損失,也能減小電壓損失,但在實(shí)際輸送電能時(shí),還需綜合考慮各種因素,依照不同的情況,選擇合適的輸電電壓。預(yù)習(xí)基礎(chǔ)：一、填空題1．某變電站用1100伏的電壓送電，導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的20%，若要使導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的5%，則輸出的電壓應(yīng)變?yōu)開________伏．2．保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——______和______穩(wěn)定。3．輸電線上的功率損失：P＝______，I為輸電電流，r為輸電線的電阻。4．電網(wǎng)：通過網(wǎng)狀的輸電線、______，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區(qū)性的輸電______。5．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑（1）輸電線上的功率損失：P=___________，I為輸電電流，r為輸電線的電阻。（2）降低輸電損耗的兩個(gè)途徑：①減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為了減小電阻，應(yīng)當(dāng)選用電阻率___________的金屬材料，還要盡可能___________導(dǎo)線的橫截面積。②減小輸電線中的電流：為了減小輸電電流，同時(shí)又要保證向用戶提供一定的電功率，就要___________輸電電壓。鞏固所學(xué)二、單選題6．一發(fā)電站采用高電壓向外輸送電能，輸送的總功率為P，輸電電壓為U，輸電導(dǎo)線的總電阻為R，則下列說法正確的是（）A．輸電線上的電流為 B．輸電線上的電流為C．輸電線上損失的電壓為U D．輸電線上損失的功率為7．特高壓輸電技術(shù)是中國實(shí)現(xiàn)能源大范圍優(yōu)化配置的戰(zhàn)略途徑，該技術(shù)是世界上最先進(jìn)的輸電技術(shù)之一。目前中國已建成投運(yùn)“八交十直”共計(jì)十八條特高壓輸電線路，其中8個(gè)1000kV特高壓交流輸電工程，10個(gè)±800kV特高壓直流輸電工程。其中特高壓交流輸電工程中，主要是因?yàn)楦邏狠旊娍梢詼p?。ǎ〢．輸電的電壓 B．輸電的時(shí)間 C．輸電的電流 D．輸電線的電阻8．如圖所示，一理想變壓器原線圈輸入正弦式交流電，交流電的頻率為50Hz，電壓表示數(shù)為11000V，燈泡L1與L2的電阻相等，原線圈與副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=50∶1，電壓表和電流表均為理想交流電表，則（）A．原線圈輸入的交流電壓的表達(dá)式為u=11000sin50πt（V）B．開關(guān)K未閉合時(shí)，燈泡L1兩端的電壓為220VC．開關(guān)K閉合后電流表的示數(shù)為通過燈泡L1中電流的D．開關(guān)K閉合后，原線圈輸入功率增大為原來的倍9．隨著科技的不斷發(fā)展，手機(jī)無線充電技術(shù)也是現(xiàn)在的一個(gè)熱門話題，而手機(jī)的無線充電原理圖可以簡(jiǎn)化為圖甲所示，實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)變壓器。技術(shù)是不斷革新的，現(xiàn)在市面上又出現(xiàn)了一個(gè)無線充電器同時(shí)給兩臺(tái)或多臺(tái)手機(jī)充電的技術(shù)，實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)有多個(gè)副線圈的變壓器，如圖乙所示。若無線充電器轉(zhuǎn)換器(原線圈)中的線圈匝數(shù)用n1表示，兩端電壓用U1表示，電流用I1表示，輸入功率用P1表示，兩臺(tái)手機(jī)電力接收線圈(兩個(gè)副線圈)中的線圈匝數(shù)分別用n2、n3表示，兩端電壓分別用U2、U3表示，電流分別用I2、I3表示，輸出功率分別用P2、P3表示，若不計(jì)原、副線圈磁通量損失，下面關(guān)于無線充電器轉(zhuǎn)換器和手機(jī)中的線圈匝數(shù)、電壓、電流、功率關(guān)系正確的是（）A．n1=n2＋n3 B．C． D．10．假設(shè)甲、乙兩地原來用500kV的超高壓輸電,輸電線上損耗的電功率為P。保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下,現(xiàn)改用1000kV特高壓輸電,若不考慮其他因素的影響,則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)椋ǎ〢． B． C．2P D．4P三、多選題11．遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交流電,若輸送電壓升高為原來的n倍,關(guān)于輸電線上的功率損失和電壓損失,正確的是(

)A．輸電線上的電功率損失是原來的倍 B．輸電線上的電功率損失是原來的倍C．輸電線上的電壓損失是原來的倍 D．輸電線上的電壓損失是原來的倍12．如圖所示為遠(yuǎn)距離交流輸電的簡(jiǎn)化電路圖。發(fā)電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則（）A．用戶端的電壓為 B．輸電線上的電壓降為UC．理想變壓器的輸入功率為I1U1 D．輸電線損耗的功率為能力提升四、解答題13．如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，已知電廠的輸出功率為100kW，輸出電壓為250V，升壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為1：20，降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為20：1，輸電線的總電阻，圖中變壓器可視為理想變壓器，求：（1）圖示中的送電電流（2）用戶得到的電壓（3）用戶得到的功率。14．一座小型水電站通過理想升壓變壓器和理想降壓變壓器向較遠(yuǎn)處的用戶輸送電能，如圖所示。已知發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=480V，輸出功率P=20kW；用戶處的電壓U4=220V，消耗的功率P用=19.50kW，輸送導(dǎo)線總電阻R=20Ω，其余線路電阻不計(jì)，求：（1）輸送電流I2；（2）升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比。15．遠(yuǎn)距離輸電原理是通過升壓變壓器、輸電線和降壓變壓器把電能輸送到用電系統(tǒng)。某次遠(yuǎn)距離輸電過程中，發(fā)電機(jī)輸出功率是，輸出電壓是，輸電線中的功率損失為輸出功率的4%，輸電線上的電流為。（1）畫出遠(yuǎn)距離輸電過程的電路圖；（2）求出輸電線的電阻；（3）升壓變壓器的初級(jí)、次級(jí)匝數(shù)比；（4）如果為生活區(qū)供電（），求降壓變壓器的初級(jí)、次級(jí)匝數(shù)比。（變壓器為理想變壓器）參考答案：1．2200【來源】甘肅省武威第十八中學(xué)2017-2018學(xué)年高二下學(xué)期第二次月考物理試題【詳解】[1]．損耗的功率為：，導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的20%，若要使導(dǎo)線損失電功率是輸出功率的5%，得使輸電電流變?yōu)樵瓉淼?，根?jù)P=UI得，P一定，輸出電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，為2200V．2．

電壓

頻率【來源】2021人教版選擇性必修第二冊(cè)第三章3.4電能的輸送導(dǎo)學(xué)案【詳解】略3．I2r【來源】2021人教版選擇性必修第二冊(cè)第三章3.4電能的輸送導(dǎo)學(xué)案【詳解】略4．

變電站

網(wǎng)絡(luò)【來源】2021人教版選擇性必修第二冊(cè)第三章3.4電能的輸送導(dǎo)學(xué)案【詳解】略5．

較小

增大

提高【來源】3.4電能的輸送課前預(yù)習(xí)【詳解】（1）輸電線上的功率損失I為輸電電流，r為輸電線的電阻。（2）[2][3][4]降低輸電損耗的兩個(gè)途徑：①減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為了減小電阻，應(yīng)當(dāng)選用電阻率較小的金屬材料，還要盡可能增大導(dǎo)線的橫截面積。②減小輸電線中的電流：為了減小輸電電流，同時(shí)又要保證向用戶提供一定的電功率，由可知就要提高輸電電壓。6．B【來源】福建省廈門市同安第一中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題【詳解】AB.輸電線上的電流為.當(dāng)U是導(dǎo)線上損失的電壓，可以用電流而本題中電壓U為輸電電壓，不是導(dǎo)線上的損失電壓，故A錯(cuò)誤，B正確；C.因U為輸電電壓，不是輸電線上損失的電壓，故C錯(cuò)誤；D．因U為輸電電壓，不是加在導(dǎo)線兩端的電壓，故不能用公式計(jì)算輸電線上損失的功率，故D錯(cuò)誤。故B正確。7．C【來源】廣東省湛江市嶺南師院附中東方實(shí)驗(yàn)學(xué)校2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期末物理試題【詳解】根據(jù)可知，當(dāng)輸送功率一定時(shí)，高壓輸電可以減小輸電的電流，從而減小輸電功率損耗。故選C。8．B【來源】2023版創(chuàng)新設(shè)計(jì)高考物理總復(fù)習(xí)第十一章第2節(jié)變壓器電能的輸送（精講）【詳解】A．原線圈的電壓最大值Um=11000V角速度ω=2πf=100πrad/s所以原線圈輸入的交流電壓的表達(dá)式為u=11000sin100πt（V）故A錯(cuò)誤；B．開關(guān)K未閉合時(shí)，燈泡L1兩端的電壓即為副線圈電壓則開關(guān)K未閉合時(shí)，燈泡L1兩端的電壓U2=220V，故B正確；C．開關(guān)K閉合后，L1與L2并聯(lián)，且電阻相等，所以電流表的示數(shù)與通過燈泡L1中電流相等，故C錯(cuò)誤；D．開關(guān)K閉合后，副線圈功率增大為原來的2倍，則原線圈輸入功率增大為原來的2倍，故D錯(cuò)誤。故選B。9．B【來源】2023新教材高考物理復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)（三十九）【詳解】A．變壓器原副線圈匝數(shù)之間無特定關(guān)系，A錯(cuò)誤；B．原、副線圈磁通量變化率相同，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈匝數(shù)成正比，則兩端電壓與線圈匝數(shù)成正比選項(xiàng)B正確；CD．原副線圈如果沒有能量損失，滿足P入=P出單個(gè)副線圈的情況下，滿足U1I1=U2I2所以電流與匝數(shù)成反比，多個(gè)副線圈的情況下，也滿足P入=P出即P1=P2＋P3U1I1=U2I2＋U3I3n1I1=n2I2＋n3I3CD錯(cuò)誤。故選B。10．A【來源】陜西省寶雞市長(zhǎng)嶺中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題【詳解】輸送功率與輸送電壓及輸送電流的關(guān)系為P=UI線路上損耗的功率為ΔP=I2R=可知損耗的功率與電壓的平方成反比,即ΔP1∶ΔP2=4∶1所以輸電線上損耗的功率為，A正確。故選A。11．BC【來源】黑龍江省哈爾濱市第三十二中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題【詳解】若輸送電壓升高為原來的n倍，由可知輸送電流原來的倍，輸電線上的電功率損失輸電線上的電壓損失故選BC。12．AC【來源】湖北省石首市2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中考試物理試題【詳解】A．理想變壓器輸入和輸出功率相同，設(shè)用戶端得到的電壓為U2，則有I1U1=U2I2解得故A正確；B．輸電線上的電壓降為ΔU=I1r或者ΔU=U-U1故B錯(cuò)誤；C．理想變壓器的輸入功率為P1=I1U1故C正確；D．輸電線路上損失的電功率為故D錯(cuò)誤。故選AC。13．(1)；(2)；(3)【來源】甘肅省定西市臨洮縣文峰中學(xué)2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期期中物理試題【詳解】(1)根據(jù)可得又因?yàn)閯t輸電線上的電流為(2)輸電線上損失的電壓為降壓前的電壓為用戶得到的電