高中物理 第5章 交变电流 5 电能的输送同步备课教学案 新人教版选修

1、我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散5电能的输送学习目标 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题一、降低输电损耗的两个途径导学探究 如图1所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)那么：图1(1)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？答案(1)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和(2)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因功率损失表达式：PI2rr，所以降低功率损耗的两个途径为：减小输电线的电阻r；减小输电电流I，即提高输送电压U.知识梳理减小输电线损耗的方法：(1)电压损失：输电线始端电

2、压U与末端电压U的差值UUUIR.(2)功率损失：电流的热效应引起功率损失PI2R.(3)减少电压、功率损失的方法：减小电阻：由R可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻提高输送电压：由PUI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流，即采用高压输电即学即用判断下列说法的正误(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电电流的平方成正比()(2)由P可知，输电电压越小，输电线上的损失就越小()(3)由PI2r可知，减小输电线的电阻和降低输电电流可减小输电损失()(4)高压输电是通过提高电压，减小输电电流来减少电路发热损耗的()答案(1)(2)(3)(4)二、远距离输电电路中的各种关系导学探究某发电站向远处送电的示意图如图2所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路图2(1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)(2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案(1)第一个回路：P1U1I1第二个回路：U2UU3，P2PP3

3、IRP3第三个回路：P4U4I4(2)、P1P2；、P3P4.知识梳理远距离输电过程的几个基本关系：(1)功率关系：P1P2，P2P线P3，P3P4，P线I2UIR.(2)电压关系：，U2U3U.(3)电流关系：n1I1n2I2，n3I3n4I4，I2.即学即用判断下列说法的正误(1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压()(2)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1n，降压变压器匝数比为n1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等()(3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率比电厂发出的交流电的频率小得越多()(4)远距离输电时，输送电压越高越好()答案(1)(2)(3)(4)一、输电线上功率损失的计算输电线路上的功率损失，主要是输电线电阻发热造成的损失常用计算公式：(1)PI2R其中I为输电线路上的电流(2)PUI或P，其中U为输电线上的电压损失例1三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？(3)

4、若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？答案(1)2 500 A(2)1.25108 W(3)1 000 A2107 W解析(1)由PUI得I2 500 A(2)输电线上损失的功率PI22r2 5002210 W1.25108 W损失功率与输出功率之比为(3)将电压升高至50万伏时，I1 000 A输电线上损失的功率PI22r1 0002210 W2107 W损失功率与输出功率之比为.二、高压输电线路的分析与计算解决远距离输电问题时，需要画输电的电路图，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3所示)图32抓住两个联系(1)理想升压变压器联系回路1和回路2即，I1n1I2n2，P1P2.(2)理想降压变压器联系回路2和回路3即，I3n3I4n4，P3P43掌握一个定律根据能量守恒定律得P2PP3.例2如图4所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户(升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器)，若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1

5、25，图4(1)求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压答案(1)6 250 V16 A(2)15.625 6 000 V解析(1)对升压变压器，据公式，有U2U1250 V6 250 VI2 A16 A(2)P损IR线，P损0.04P1所以R线15.625 因为UU2U3I2R线所以U3U2I2R线6 000 V.1夏天由于用电器的增多，每年夏天都会出现“用电荒”，只好拉闸限电若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是()A若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍B若输送电压不变，则用电高峰时输电线上损失的功率为正常供电时的2倍C若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍D若用电高峰时的输送电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍答案A解析高压输电时PUI，I是输送电路上的电流用电高峰时，若输送电压不变，则I为正常时的2倍，A正确；输电线上的热耗功率PI2R线，则热耗功

6、率变为正常时的4倍，B错误；用电高峰时，若输送电压加倍，则I不变，与正常时相同，C错误；由PI2R线，知热耗功率不变，D错误2(多选)如图5为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1n2n4n3.当用户用电器的总电阻减少时()图5AU1U2U4U3B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n1n2n4n3，知U1U2U4U3，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知，输电线上损耗的功率增大，根据UIR知，输电线上的电压损失变大，发电机的输出电压不变，则升压变压器的输出电压不变，降压变压器的输入电压变小，用户的电压U4减小，故C正确，B错误用户消耗的功率等于发电机的输出功率与输电线上损失的功率之差，故D错误3(多选)在如图6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()图6A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

7、增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案CD解析发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(UIR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(PI2R)增大，选项C正确；输电线上损耗的功率PI2R2R，输电线上损耗的功率占总功率的比例P输，选项D正确4如图7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()图7A用户端的电压为B输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为IrD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I1U1I2U2，所以用户端的电压U2，选项A正确；输电线上的电压降UI1rUU1，选项B错误；变压器的输入功率P1I1UIrI1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率PIrI1(UU1)，选项D错误一、选择题

8、(15题为单选题，610题为多选题)1农村进行电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有()A提高输送功率B增大输送电流C提高输电电压D减小输电导线的横截面积答案C解析电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径：一、减小输电导线中的电流，即提高输电电压；二、减小输电线的电阻，即增大输电导线的横截面积，故C正确2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()AP BP()2RCP D()2R答案B解析用户得到的功率P得PI2RP()2R，所以B正确3某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 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2.0105 AB输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kWD输电线上损失的功率为P，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 A6103 A，A项错误；输电线上损失的电压为U损IR61032.5 V1.5104 V15 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3106 kW，与实际情况相矛盾，故C项错误；当用公式P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4图1为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()图1A() B()C4r()2()2 D4r()2()2答案C解析原线圈电压的有效值：U1，根据可得U2 ，又因为是理想变压器，所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I，输

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