物理選必二第一章安培力與洛倫茲力自學(xué)探究學(xué)案學(xué)習(xí)內(nèi)容：3.4電能的輸送主備:閑云時(shí)間：2月28日班級(jí)姓名教學(xué)目標(biāo)科學(xué)素養(yǎng)物理觀念：1.知道遠(yuǎn)距離輸電時(shí)輸電線的損耗與哪些因素有關(guān)，理解高壓輸電的道理．2．知道遠(yuǎn)距離輸電線路的基本構(gòu)成，會(huì)對(duì)簡單的遠(yuǎn)距離輸電線路進(jìn)行定量計(jì)算.3.知道電能輸送的基本要求及電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)．科學(xué)思維：通過降低輸電損耗的分析，體會(huì)科學(xué)思維的在構(gòu)建物理模型中的重要作用。?？茖W(xué)探究:培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律和公式分析解決實(shí)際問題的能力?？茖W(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過對(duì)簡單的遠(yuǎn)距離輸電線路分析與計(jì)算，體會(huì)科技對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想。自主學(xué)習(xí)（認(rèn)真閱讀課本，獨(dú)立思考，相信你一定行﹗）一．輸送電能的基本要求(1)可靠：保證供電線路可靠地工作，少有．(2)保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量和穩(wěn)定．(3)經(jīng)濟(jì)：輸電線路建造和運(yùn)行的低、損耗少．二．降低輸電損耗的兩個(gè)途徑假定輸電線路中的電流是I，發(fā)電廠輸出電壓為U,用戶端的電壓是U'，兩條輸電導(dǎo)線的總電阻是r.阻集中畫為一個(gè)電阻r.輸電線損失的電功率為?P(1)輸電線上的功率損失：ΔP＝，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[來源:]1.減小輸電線的：在輸電距離一定的情況下，為了減小，應(yīng)當(dāng)選用的金屬材料，還要盡可能增加導(dǎo)線的．2.減小輸電導(dǎo)線中的：思考討論：在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的1n，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？②在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的1n③通過對(duì)第①②兩問的兩項(xiàng)計(jì)算，你認(rèn)為哪個(gè)途徑對(duì)于降低輸電線路的損耗更為有效？④在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？要保證向用戶提供一定的電功率，就要．三．遠(yuǎn)距離高壓輸電（1）．遠(yuǎn)距離輸電的基本電路：如圖所示．在發(fā)電站內(nèi)用變壓器，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過變壓器降壓降到所需的電壓．（2）.電路分析：1.三個(gè)回路：回路1，回路2，回路3.2.幾個(gè)電壓：①發(fā)電電壓：發(fā)電機(jī)輸出的電壓，如圖中的；②輸電電壓：輸電線始端電壓，既升壓變壓器的輸出電壓，如圖中的；③用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的；④損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值，既輸電線上的電壓，如圖中的；3.遠(yuǎn)距離輸電的基本關(guān)系(如上圖所示)：①功率關(guān)系：P1＝U1I1,P1＝P2，P3＝P4=P用，P2＝?P＋②電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝，eq\f(U3,U4)＝，U2＝ΔU＋U3。③電流關(guān)系：eq\f(I2,I1)＝，eq\f(I4,I3)＝，I2＝I3＝I線。④輸電電流：I線＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(U2－U3,R線)=?UR線。⑤功率損失：P損＝I線ΔU＝?U2R線=Ieq\o\al(2,線)R線＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P2,U2)))2R線。⑥輸電導(dǎo)線上的電壓損失：ΔU＝I線R線＝U2－U3（3）．高壓輸電1.現(xiàn)代遠(yuǎn)距離輸電的電壓都，目前我國遠(yuǎn)距離送電采用的電壓有110kV、220kV、330kV，輸電干線已經(jīng)采用500kV和750kV的超高壓，西北電網(wǎng)甚至達(dá)到的特高壓．2.高壓輸電也不是越高越好．電壓越高，對(duì)輸電線路和變壓器的要求就越高，線路修建費(fèi)用會(huì)增多．3.實(shí)際輸送電能時(shí)要綜合考慮、距離、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等要求選擇合適的電壓．四．電網(wǎng)供電（1）．電網(wǎng)：通過的輸電線、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)．（2）．電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn)1.降低一次能源的，獲得最大的．2.減小斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑電力供需的平衡．3.合理電力，使電力的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高．強(qiáng)化練習(xí)1．中央電視臺(tái)某節(jié)目多次報(bào)道某些邊遠(yuǎn)落后農(nóng)村電價(jià)過高，農(nóng)民負(fù)擔(dān)過重的問題，不利于國家扶貧政策的展開，為減少遠(yuǎn)距離輸電的損耗，某發(fā)電站采用高壓向外輸送電能。若輸送的總功率為P0，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I＝eq\f(U,R)B．輸電線上的電流I＝eq\f(P0,U)C．輸電線上損失的功率eq\f(U2,R)D．輸電電壓提高一倍，損失的功率減小為原來的一半2．(生活情境命題)我國北方地區(qū)的高壓輸電線有時(shí)因遭遇寒流雨雪結(jié)冰(如圖所示)負(fù)重增加造成斷裂事故?？蒲泄リP(guān)小組設(shè)想利用電流的熱效應(yīng)來快速融冰。若正常供電時(shí)，高壓線上輸電電壓為U，輸電電流為I，熱耗功率為P；融冰時(shí)在發(fā)電功率、輸電線電阻不變的情況下，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器的變壓比，使輸電線上的熱耗功率變?yōu)?5P，則融冰時(shí)()A．輸電電流為5IB．輸電電流為25IC．輸電電壓為eq\f(1,5)UD．輸電電壓為eq\f(1,25)U3．(2020·全國Ⅱ卷)特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實(shí)際應(yīng)用了特高壓輸電技術(shù)。假設(shè)從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU，在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電。輸電線上損耗的電功率變?yōu)棣′，到達(dá)B處時(shí)電壓下降了ΔU′。不考慮其他因素的影響，則()A．ΔP′＝eq\f(1,4)ΔPB．ΔP′＝eq\f(1,2)ΔPC．ΔU′＝eq\f(1,4)ΔUD．ΔU′＝eq\f(1,2)ΔU4.如圖所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓及輸電線的電阻Ｒ均不變．在用電高峰期，發(fā)電廠輸出功率將增大，下列說法正確的是Ａ．升壓變壓器副線圈中電流變?。拢祲鹤儔浩鞲本€圈中電流變?。茫旊娋€上損耗的功率減?。模脩粝牡墓β收及l(fā)電廠輸出總功率的比例減小 5．如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖。發(fā)電廠輸出的電壓恒定，升壓、降壓變壓器均為理想變壓器。由于用戶負(fù)載的變化會(huì)造成其得到的電壓發(fā)生變化，供電部門要實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控電表為理想電表。若某次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)V2表的示數(shù)減小，則下列判斷正確的是()A．電流表A1的示數(shù)增大B．電流表A2的示數(shù)減小C．電壓表V1的示數(shù)增大D．輸電線上損失的功率減小6．如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為()A.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))eq\f(U\o\al(2,m),4r)B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)))eq\f(U\o\al(2,m),4r)C．4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2)))2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))2rD．4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1)))2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,Um)))2r7．如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P＝100kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1＝250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線＝8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4＝220V。已知輸電線上損失的功率P線＝5kW，假設(shè)兩個(gè)變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是()A．發(fā)電機(jī)輸出的電流I1＝40AB．輸電線上的電流I線＝625AC．降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4＝190∶11D．用戶得到的電流I4＝455A8．疫情期間，為保障高中工作正常開展，防止停電事故發(fā)生，某中學(xué)領(lǐng)導(dǎo)班子決定購買一臺(tái)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)，要求如下：一是保證全校66間教室所有日光燈都能正常發(fā)光；二是為了避免噪音干擾，發(fā)電機(jī)需遠(yuǎn)離教學(xué)區(qū)；三是盡量利用已有設(shè)備和線路。為此學(xué)校讓物理老師和興趣小組先進(jìn)行調(diào)查，得到以下數(shù)據(jù)：每間教室有日光燈20盞，每盞功率為20W，額定電壓均為220V；發(fā)電機(jī)安裝位置距離并網(wǎng)接口約500m，計(jì)算得出所用電線每米電阻約2.0×10－3Ω，其余部分電阻不計(jì)；學(xué)校已有升壓變壓器和降壓變壓器各一臺(tái)，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶4，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n3∶n4＝4∶1，興趣小組同學(xué)畫出如圖所示示意圖。則：(1)發(fā)電機(jī)輸出的電壓U1是多少才能保證所有日光燈正常發(fā)