5.5 电能的输送—2020-2021学年人教版高中物理选修3-2学案（Word含答案）

电能的输送 一、输电线上功率损失的计算 降低输电损耗的两个途径 1．输电线上的电压损失：ΔU＝U－U′＝Ir＝r. 2．输电线上的功率损失 (1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流． (2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，其中ΔU为输电线上的电压损失． 3．减少电压损失和功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρ，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难． (2)减小输电电流I，根据I＝，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的，输电线上的功率损耗将降为原来的. 1．输电线路的总电阻为R，发电站输出功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为(　　) A．P B．P－()2·R C．P－ D．()2·R 答案　B 解析　用户得到的功率P得＝P－I2R＝P－()2·R，所以B正确． 2．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线给500 km外的用户输电，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV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2.0×105 A B．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV C．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW D．输电线上损失的功率为ΔP＝，U为输电电压，R为输电线的电阻 答案　B 解析　输电线上输送的电流为I＝＝ A＝6×103 A，A项错误；输电线上损失的电压为U损＝IR＝6×103×2.5 V＝1.5×104 V＝15 kV，B项正确；当用5 kV电压输电时，输电线上损失的功率超过3×106 kW，与实际情况相矛盾，故C项错误；当用公式ΔP＝计算损失的功率时，U为输电线上损失的电压而不是输电电压，D项错误． 3．(多选)远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为l，输电线损失的功率为ΔP，用户得到的功率为P′，则下列关系式正确的是(　　) A．ΔP＝ B．ΔP＝ C．P′＝P－ D．P′＝P 答案　BD 解析　输电线电阻为R线＝ρ，输电电流为I＝，故输电线上损失的电功率为ΔP＝I2R线＝2·ρ＝，用户得到的电功率为P′＝P－ΔP＝P. 二、远距离高压输电线路的分析与计算 远距离高压输电电路中的各种关系 解决远距离输电问题时，需要画输电电路图，理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律． 1．画图、理清三个回路(如图所示) 2．抓住两个联系 (1)理想升压变压器联系回路1和回路2 即＝，I1n1＝I2n2，P1＝P2. (2)理想降压变压器联系回路2和回路3 即＝，I3n3＝I4n4，P3＝P4. 3．掌握一个定律 根据能量守恒定律得P2＝ΔP＋P3. 1．如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则(　　) A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U C．理想变压器的输入功率为I12r D．输电线路上损失的电功率为I1U 答案　A 解析　根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝，选项A正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；变压器的输入功率P1＝I1U－I12r＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率P′＝I12r＝I1(U－U1)，选项D错误． 2．(多选)如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的总电阻r、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3.当用户用电器的总电阻减小时(　　) A．U1∶U2＝U4∶U3 B．用户的电压U4增加 C．输电线上的损失功率增大 D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率 答案　AC 解析　根据＝，＝以及n1∶n2＝n4∶n3，知U1∶U2＝U4∶U3，故A正确．用户用电器总电阻减小，则电流增大，所以输电线上的电流增大，根据P损＝I2r ... ...