2018-2019版高中物理电磁感应第5讲高压输电学案新人教版.docx

第5讲高压输电目标定位1.了解为什么要用高压输电.2.知道减少远距离输送电能损失的主要途径.3.了解电网在能源利用上的作用，认识科学技术对人类生活的深远影响.一、降低导线电阻1.采用导电性能好的材料做导线.2.使导线粗一些.3.降低导线电阻的措施的局限性：导线太粗，不仅要消耗大量金属材料，而且会给架线工作增加困难.想一想要降低导线的电阻可以采取哪些措施？减小导线的长度可以吗？ 答案根据电阻定律R可知，要降低导线的电阻，可以减小材料的电阻率或增大导线的横截面积，根据实际情况导线的长度不能改变.二、降低输电电流1.在输送一定功率的电能时，要减小输送的电流，就必须提高输电的电压.2.输电电压过高，会增加绝缘的困难，因而架线的费用增加，输电线路还容易向大气放电，增加电能的损失.想一想在输送一定功率的电能时，若输送电压增大到原来的2倍，损失的电能变为原来的多少倍？答案输电线上的电流I，损失的功率P损I2R，输电导线上损失的电能和输出电压的平方成反比，输出电压提高到原来的2倍，导线上电能的损失就减为原来的.三、电网供电1.电网的定义：将多个电厂发的电通过输电线、变压器连接起来，形成全国性或地区性输电网络，这就是电网.2.电网供电的作用(1)可以在一些能源产地使用大容量的发电机组，减少发电设施的重复建设，降低运输一次能源的成本，获得最大的经济利益；(2)可以保证发电和供电系统的安全与可靠，调整不同地区电力供需平衡，保障供电的质量；(3)使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理的调度电力，使电力供应更加可靠、质量更高.一、高压输电1.目的：输送电能.2.电能损失的原因：电流的热效应.3.关键：减小输电线上电能的损失：QI2R线t.4.减少电能输送时损失的途径(1)降低导线电阻选择导电性能好的材料做导线.增加导线的横截面积.降低导线电阻的措施的局限性：电阻率较小的金属一般比较贵重；导线横截面积增大不仅增加材料消耗，还会给架线增大困难.(2)降低输电电流高压输电由PUI知，在输送功率不变的情况下，减小电流就必须增大电压.由PUI和P热I2R可知，在P不变的情况下，电压提高一倍，热损耗功率将会减少为原来的.例1对于电能输送的以下说法，正确的是()A.输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济B.减少输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电C.减少输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积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AD解析由QI2Rt和R分析可知选项A、D正确，选项B、C错误.针对训练1 远距离输电中，在输送的电功率不变的条件下()A.只有增大输电线的电阻，才能减小电流，提高输电效率B.只有提高输电电压，才能减小电流，提高输电效率C.提高输电电压势必增大输电线上的能量损耗D.提高输电电压势必增大输电线上的电流答案B解析由于输电线上的电能损耗P损I2RR，U增大，P损减小，I减小，故B正确，A、C、D错误.二、输电过程中的电能损失1.远距离输电过程的示意图(如图351)图351理想变压器P1P2，P3P4，P2P3P损2.输电线上的功率损失和电压损失(1)输电线上的功率损失：P损IR线.其中输电线电阻为R线，输送功率为P，输电线上的电流为I线(2)输电线上的电压损失：UU2U3(3)电压的关系：，(4)用户实际得到的功率PPP损例2如图352所示是远距离输电的示意图，下列说法正确的是( )图352A.a的输出电压等于b的输入电压B.a是升压变压器，b是降压变压器C.a是降压变压器，b是升压变压器D.a的输出电压等于输电线上损失的电压答案B解析因电路导线有电阻，会有电压损失，故a的输出电压要大于b的输入电压.且a的输出电压减去输电线上的损失电压等于b的输入电压，选项A、D错误；因能量损失与输送电压的平方成反比，故为减小电路能量损耗，要用高压输电，到用户要进行降压，选项B正确，C错误.针对训练2输电线的电阻为r，输送电功率为P，用电压U送电，则用户得到的功率为()A.P B.PrC.P D.r答案B解析输电线上的电流I，损失的功率P损I2r，故用户得到的功率P用PP损Pr，B正确.高压输电的优点1.远距离输送交流电都采用高压输电，我国正在研究用比330 kV 高得多的电压进行输电，采用高压输电的优点是()A.可节省输电线的铜材料B.可根据需要调节交流电的频率C.可减少输电线上的能量损失D.可加快输电的速度答案AC解析由PIU得I，输送的电功率P一定，采用高压输电，U大则I小，输电线中的电流越小，由P线I2r，在要求输电线损耗一定的情况下，就可选电阻率略大一点的材料作为导线.若输电线确定，则可以减少输电线上的能量损失，故选项A、C正确；交流电的频率是固定的，不需调节.输电的速度就是电磁波的传播速度，是一定的，故选项B、D错误.2.关于减少远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是()A.由功率P，应降低输电电压，或增大导线电阻B.由PIU，应降低输电电压，或减小电流输电C.由PI2R，应减小导线电阻，或减小输电电流D.上述说法均不对答案C解析解此题关键是分清U是输电电压，而不是在输电线上的电阻引起的电压降落，故C正确，A、B、D错误.输电线路上的电功率损失 3.远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是()A.输电线上的电压损失跟输电电压成正比B.输电线上的功率损失跟输电电压的平方成正比C.输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D.输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比答案CD解析此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由P而错选选项B.正确的思路是由I线，可知UR线，故选项A错误；PR线，故选项C正确；由P知，选项D正确.4.水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1 100 V送电，则线路损失功率为10 kW；若以3 300 V送电，则线路损失功率变为()A.3.3 kW B.1.1 kWC.30 kW D.11 kW答案B解析设输送电功率为P，输电电压为U，线路电阻为R，则损耗功率P损I2R()2R.代入数据可得B选项正确.(时间：60分钟)题组一、高压输电的优点1.远距离输电要采用( )A.低压输电 B.高压输电C.强电流输电 D.弱电流输电答案BD2.远距离输电都采用高压输电的方式，其主要优点是( )A.可增大输电电流B.可加快输电速度C.可减少输电线上的能量损失D.可防止不法分子窃电答案C解析根据在输电的过程中输送的功率一定，PUI，输送电压越高，输送电流越小，选项A错误；输电电压不会改变输电的速度，选项B错误；输电电压越高，输电电流越小，根据P损I2R，知损失的功率越小，选项C正确；与不法分子窃电无关，选项D错误.3.关于远距离输电，下列说法中正确的是( )A.高压输电可以减少输电线上的功率损失，因此输电电压可以无限大B.因为铜的电阻率比较小，因此远距离输电中常使用铜作为输电线材料C.远距离输电中使用铝导线作为输电线材料，并且不需要包裹绝缘材料D.增大导线面积可减小电阻从而减小输电线上的电能损失，因此输电线为一根粗导线答案C解析远距离输电用裸露的铝导线高电压输电，并且是由多股导线缠绕而成，以增加电流的通过面积.因受到多种制约，输电电压不能无限增大，故C正确.4.某发电厂原来用11 kV的交流电输电，后来改用升压变压器将电压升高到220 kV输电，输送的电功率为P，若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是()A.根据公式I，提高电压后输电线上的电流降为原来的B.根据公式I，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C.根据公式PI2R，提高电压后输电线上功率损失为原来的D.根据公式P，提高电压后输电线上功率损失增为原来的400倍答案AC解析由I线知，I线为原来的，由P损R知，P损为原来的.选项A、C正确.题组二、输电线路上的电功率损失5.在远距离输电中，当输送的电功率相同时，则关于输电导线上损失的功率下列说法正确的是( )A.减小输电导线的横截面积，可以减小输电损失的功率B.降低输送电压从而增大输送电流，可有效减小输电损失的功率C.提高输送电压从而减小输送电流，可有效减小输电损失的功率D.输电损失的功率与输送电压的二次方成正比答案C解析减小输电导线的横截面积，则输电线上的电阻增大，损耗的功率变大，选项A错误；降低输电电压，由输电线上的电流I，知输电电流变大，损耗的功率变大，选项B错误；提高输电电压，由输电线上的电流I，知输电电流变小，损耗的功率变小，选项C正确；损失的功率P损I2R，知输电损失的功率与输送电压的二次方成反比，选项D错误.6.某学校用发电机直接供电，已知发电机的输出电压为U0，发电机至学校之间输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，学校的输入电压为U1.下列几个计算输电导线上功率损失的关系式，其中正确的是( )A. B.I2RC. D.IU0I2R答案B解析输电线上损失的电压UU0U1，输电导线损失的电功率PI2R，P，选项B正确.7.进行远距离输电时，在输送的电功率和输电线电阻都保持不变的条件下，输电的电压为U1时，输电线上损失的功率为P1；输电电压为U2时，输电线上损失的功率为P2.则P1P2为( )A.UU B.U1U2C.UU D.U2U1答案C解析输送的功率一定，由PUI知，I，则P损I2R，知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比.故A、B、D错误，C正确.8.中央电视台焦点访谈多次报道某些边远落后的农村用电电价过高，农民负担过重，其中客观原因是电网陈旧老化.近年来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，下列措施可行的是( )A.提高输送电功率 B.提高输送电压C.加快输电的速度 D.调节交流电的频率答案B解析根据输送功率PUI，则I，则输电线上损耗的功率P损I2R，知降低输送功率、减小电阻和增大输送电压，可减小损耗的功率.故B正确，A、C、D错误.9.输电导线的电阻为R，输送电功率为P.现在分别用U和2U两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为()A.12 B.21C.14 D.41答案D解析由PUI得输电线中的电流I.输电线中损失的功率P损I2R()2R.即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比.所以P损1P损2UU41.10.如图353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