Question

9．阅读短文，回答问题：
                                                                          远距离输电
发电厂往往建在能源丰富的地方，电能由发电机发出，会沿着导线输送到几百千米甚至几千千米之外用电的地方．电流流过导线时，能量会有损失，主要损失是由电流的热效应引起的．为了减少输送中电能的损失，由P=I²R可知，应尽量减小导线的电阻，由于输电距离不能改变，只能使导线粗一些，但导线过粗不但会消耗大量的金属材料，而且给架线带来困难，另一种办法是减小导线中的电流，由P=UI可知，在输送电功率不变的前提下，要减小电流，必须提高电压，所以远距离输电主要采取高压输电的方式来减少线路上的损失，如图甲是电能输送的示意图．
高压线和高压带电设备在正常运行时，所带电压常常是几千伏，几万伏甚至是几十万伏，在人体离它们较近时，高压线或高压设备所带的高电压，有可能击穿它们与人体之间的空气，发生放电现象，在电流通过人体时，造成电烧伤，甚至死亡，这就是所谓的高压电弧触电．

（1）在变电站旁常常立有如图1乙所示的警示牌，这样做的目的主要是提醒人们不能靠近高压带电体，从而避免发生高压电弧触电．
（2）如图1所示是高压输电线上的一个金属支架，通过它的四根导线并联起来作为一根输电线使用，可以减小导线的电阻从而减少了高压输电线上的电能损失．
（3）关于距离输电，下列表述错误的是D
A．在输送功率不变时，提高输电电压会增大输电电流，从而增大输电损失
B．在输送功率不变时，提高输电电压可以减小输电线电阻，从而减小输电损失
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，将不需要高压输电方式
（4）如果用220V和11kV两种电压来输电，设备送的电功率，输电线上的功率损失、导线的长度和材料都相同，已知输电线电阻与横截面积反比，则所用输电线的横截面积之比是2500：1．
（5）如图2为位于某电网线路上相距几十千米的甲、乙两地之间输电线和处于乙地的熔冰装置示意图，它接上电流后几十千米电线上的冰雪会融化，从而避免电网被冰雪压断，熔冰装置上的“+”、“-”是两个接线端子，若要对甲、乙两地之间的“1”和“3”两根输电线同时熔冰，请你在图中以笔画线代替导线，进行切实可行的连接，实现熔冰（进行熔冰时交流电已切断）

Answer 1

分析 （1）对于高压带电体，我们不仅不能接触，也不能靠近；高压触电有两种方式，是高压电弧触电和跨步电压触电；
（2）根据电阻定律，分析导体的横截面积与电阻的关系，从而可以确定横截面积的变化造成导体的电阻如何变化；
（3）输电线上损失的功率P_损=I²R，跟输电线上的电流及输电线上的电阻有关，输电线上的电流I=$\frac{P}{U}$；
（4）根据P=UI得出输电电流比，再根据P_损=I²R得出输电线的电阻之比，在导线的长度和材料都相同时，电阻与横截面积成反比；
（5）要使2和3两根输电线同时熔冰，应将两导线串联，接在电源两端．

解答 解：（1）如图所示的警示牌，主要是提醒人们不能靠近高压带电体，从而避免发生高压电弧触电；
（2）在导线材料与长度一定的情况下，导线的横截面积越大，导线电阻越小，导线电阻变小，可以减少输电线上电能的损失，图示装置是导体，它把四根导线固定在一起，四根导线并联，增大了导线的横截面积，从而使输电导线电阻变小，输电损失的电能减小；
（3）A、在输送功率不变时，提高输电电压，输电线的电流I=$\frac{P}{U}$变小，故A错误；
B、输电线的电阻只与导线的材料、长度、横截面积有关，与输电压的大小无关，故B错误；
C、在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电线的电流I=$\frac{P}{U}$越大，输电线上损失的功率P_损=I²R越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；
D、在输送功率不变时，提高输电电压，输电线的电流I=$\frac{P}{U}$变小，输电线上损失的功率P_损=I²R越小，输电过程中的电能损失越小；若能研制出常温下的超导体，用它制作远距离输电导线，导线没有电阻，输电过程中的电能没有损失，故D正确；
（4）根据P=UI得，设备送的电功率相同，已知输送电压之比220V：11×10³V=1：50，则输送电流之比50：1，根据P_损=I²R得出，输电线电阻之比为1：2500，又因为在导线的长度和材料都相同时，电阻与横截面积成反比，则所用输电线的横截面积之比是2500：1；
（5）要使1、3同时熔冰，则应将1、3两根导线串联接在电源两端，使两导线同时发热，故答案如图所示：

故答案为：（1）高压电弧；（2）减小导线的电阻；（3）D；（4）2500：1；（5）如上图．

点评 本题考查高压触电、输电线的功率、电阻、电流的有关物理知识在生活中的应用，应认真审题，明确题目中的物理情景，合理选用物理规律求解．