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7.阅读以下材料，回答问题。
我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年约70%的发电量供应香港，30%的发电量供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式，核电站的发电输出电功率为$2×10^7$ W，用10 kW的高压进行输电。
(1)核电站中绕制发电机线圈的材料可能是（选填“铜”“铁”或“超导材料”）。
(2)关于远距离输电，下列表述错误的是（填字母）。
A.在保证输送功率不变的情况下，提高输电电压会减小输电电流，从而减少输电损失
B.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大
(3)核电站在输送功率不变时，若改用100 kV的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为。
我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年约70%的发电量供应香港，30%的发电量供应广东电网。在保证输送功率不变的情况下，远距离送电采取高压送电的方式，核电站的发电输出电功率为$2×10^7$ W，用10 kW的高压进行输电。
(1)核电站中绕制发电机线圈的材料可能是（选填“铜”“铁”或“超导材料”）。
(2)关于远距离输电，下列表述错误的是（填字母）。
A.在保证输送功率不变的情况下，提高输电电压会减小输电电流，从而减少输电损失
B.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大
(3)核电站在输送功率不变时，若改用100 kV的电压输电，则此时导线上的热损耗功率与原来导线上的热损耗功率之比为。
答案
解：
(1) 铜
(2) B
(3) 已知输送功率P保持不变，由$P=UI$可得输电电流$I=\frac{P}{U}$。
输电线上的热损耗功率为$P_{损}=I^2 R_{线}$，输电线电阻$R_{线}$不变，因此两次热损耗功率之比：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=\frac{I_2^2 R_{线}}{I_1^2 R_{线}}=(\frac{I_2}{I_1})^2=(\frac{P/U_2}{P/U_1})^2=(\frac{U_1}{U_2})^2$
代入$U_1=10\ \mathrm{kV}$，$U_2=100\ \mathrm{kV}$，得：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=(\frac{10\ \mathrm{kV}}{100\ \mathrm{kV}})^2=\frac{1}{100}$
答案为$1:100$。
(1) 铜
(2) B
(3) 已知输送功率P保持不变，由$P=UI$可得输电电流$I=\frac{P}{U}$。
输电线上的热损耗功率为$P_{损}=I^2 R_{线}$，输电线电阻$R_{线}$不变，因此两次热损耗功率之比：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=\frac{I_2^2 R_{线}}{I_1^2 R_{线}}=(\frac{I_2}{I_1})^2=(\frac{P/U_2}{P/U_1})^2=(\frac{U_1}{U_2})^2$
代入$U_1=10\ \mathrm{kV}$，$U_2=100\ \mathrm{kV}$，得：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=(\frac{10\ \mathrm{kV}}{100\ \mathrm{kV}})^2=\frac{1}{100}$
答案为$1:100$。
解析
【分析】
本题围绕核电站及远距离输电展开，分三个小问题分析：
1. 第(1)题：发电机线圈需导电性能优良且能承载大电流的材料，结合铜、铁、超导材料的特性判断；
2. 第(2)题：根据远距离输电减少电能损耗的原理，结合公式$P=UI$、$P_{损}=I^2R$分析各选项的正误；
3. 第(3)题：利用输送功率不变时电流与电压的关系，结合输电损耗功率公式推导比值，代入数值计算。
【解析】
解：
(1) 发电机线圈需要导电性能优良且能承受大电流的材料：铜的导电性好，适合做线圈；铁主要用于导磁，电阻大不适合；超导材料目前无法应用于发电机线圈（需低温环境，难以满足发电机工作需求），故答案为铜。
(2) 分析各选项：
A. 输送功率$P$不变，由$P=UI$得$I=\frac{P}{U}$，提高输电电压$U$会减小输电电流$I$，根据$P_{损}=I^2R$，输电线电阻$R$不变，输电损失减小，A表述正确；
B. 提高输电电压是通过减小输电电流来减小损耗，并非减小输电线电阻，B表述错误；
C. 输送电压$U$一定，由$I=\frac{P}{U}$，输送电功率$P$越大，输电电流$I$越大，输电过程中电能损失越大，C表述正确；
故错误的是B。
(3) 输送功率$P$保持不变，由$P=UI$得输电电流$I=\frac{P}{U}$；
输电线上的热损耗功率$P_{损}=I^2R_{线}$，输电线电阻$R_{线}$不变，因此两次热损耗功率之比：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=\frac{I_2^2 R_{线}}{I_1^2 R_{线}}=(\frac{I_2}{I_1})^2=(\frac{P/U_2}{P/U_1})^2=(\frac{U_1}{U_2})^2$
代入$U_1=10\ \mathrm{kV}$，$U_2=100\ \mathrm{kV}$，得：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=(\frac{10\ \mathrm{kV}}{100\ \mathrm{kV}})^2=\frac{1}{100}$，即比值为$1:100$。
【答案】
(1) 铜；(2) B；(3) $1:100$
【知识点】
发电机材料选择、远距离输电原理、电功率与热损耗计算
【点评】
本题结合实际的核电站与远距离输电场景，考察基础物理知识的应用，难度适中，需掌握输电功率、电压、电流的关系及电能损耗的计算方法，属于常规题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕核电站及远距离输电展开，分三个小问题分析：
1. 第(1)题：发电机线圈需导电性能优良且能承载大电流的材料，结合铜、铁、超导材料的特性判断；
2. 第(2)题：根据远距离输电减少电能损耗的原理，结合公式$P=UI$、$P_{损}=I^2R$分析各选项的正误；
3. 第(3)题：利用输送功率不变时电流与电压的关系，结合输电损耗功率公式推导比值，代入数值计算。
【解析】
解：
(1) 发电机线圈需要导电性能优良且能承受大电流的材料：铜的导电性好，适合做线圈；铁主要用于导磁，电阻大不适合；超导材料目前无法应用于发电机线圈（需低温环境，难以满足发电机工作需求），故答案为铜。
(2) 分析各选项：
A. 输送功率$P$不变，由$P=UI$得$I=\frac{P}{U}$，提高输电电压$U$会减小输电电流$I$，根据$P_{损}=I^2R$，输电线电阻$R$不变，输电损失减小，A表述正确；
B. 提高输电电压是通过减小输电电流来减小损耗，并非减小输电线电阻，B表述错误；
C. 输送电压$U$一定，由$I=\frac{P}{U}$，输送电功率$P$越大，输电电流$I$越大，输电过程中电能损失越大，C表述正确；
故错误的是B。
(3) 输送功率$P$保持不变，由$P=UI$得输电电流$I=\frac{P}{U}$；
输电线上的热损耗功率$P_{损}=I^2R_{线}$，输电线电阻$R_{线}$不变，因此两次热损耗功率之比：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=\frac{I_2^2 R_{线}}{I_1^2 R_{线}}=(\frac{I_2}{I_1})^2=(\frac{P/U_2}{P/U_1})^2=(\frac{U_1}{U_2})^2$
代入$U_1=10\ \mathrm{kV}$，$U_2=100\ \mathrm{kV}$，得：
$\frac{P_{损2}}{P_{损1}}=(\frac{10\ \mathrm{kV}}{100\ \mathrm{kV}})^2=\frac{1}{100}$，即比值为$1:100$。
【答案】
(1) 铜；(2) B；(3) $1:100$
【知识点】
发电机材料选择、远距离输电原理、电功率与热损耗计算
【点评】
本题结合实际的核电站与远距离输电场景，考察基础物理知识的应用，难度适中，需掌握输电功率、电压、电流的关系及电能损耗的计算方法，属于常规题型。
【难度系数】
0.6
8. 提升题如图5所示，由于人们没有按安全用电的原则用电，造成了电路中电流过大，从而使插线板发热甚至会燃烧，利用你所学过的知识来回答下面问题。
(1)上面所说的“电路中电流过大”产生的原因是什么？
(2)在家庭电路中，人们安装了保险丝来防止这种现象所带来的危害。保险丝是利用什么原理制成的？
(3)小明家的保险丝经常熔断，在不改电路其他元件的情况下，小明的爸爸想换一个规格大些的是否可行？
(1)上面所说的“电路中电流过大”产生的原因是什么？
(2)在家庭电路中，人们安装了保险丝来防止这种现象所带来的危害。保险丝是利用什么原理制成的？
(3)小明家的保险丝经常熔断，在不改电路其他元件的情况下，小明的爸爸想换一个规格大些的是否可行？
答案
解：
(1) 图中多个大功率用电器同时接在同一个插线板上工作，家庭电路电压为220V恒定不变，根据电功率公式$P=UI$，可知电路的总功率过大时，电路中的电流会过大，因此这里电流过大的原因是接入电路的用电器总功率过大。
(2) 保险丝是利用电流的热效应原理制成的，它由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成，当电路中电流过大时，保险丝产生的热量迅速增多，温度升高达到自身熔点后自动熔断，切断电路，从而保护电路。
(3) 不可行。若更换规格更大的保险丝，其允许通过的额定电流大于电路原本的设计值，当电路中电流过大时，保险丝无法及时熔断，不能起到保护电路的作用，会导致电路导线过热，甚至引发火灾等安全事故。
(1) 图中多个大功率用电器同时接在同一个插线板上工作，家庭电路电压为220V恒定不变，根据电功率公式$P=UI$，可知电路的总功率过大时，电路中的电流会过大，因此这里电流过大的原因是接入电路的用电器总功率过大。
(2) 保险丝是利用电流的热效应原理制成的，它由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成，当电路中电流过大时，保险丝产生的热量迅速增多，温度升高达到自身熔点后自动熔断，切断电路，从而保护电路。
(3) 不可行。若更换规格更大的保险丝，其允许通过的额定电流大于电路原本的设计值，当电路中电流过大时，保险丝无法及时熔断，不能起到保护电路的作用，会导致电路导线过热，甚至引发火灾等安全事故。
解析
【分析】
本题围绕家庭电路安全用电展开，解题思路：（1）观察题图可知多个大功率用电器接在同一插线板，结合家庭电路电压恒定，通过电功率与电流的关系分析电流过大的原因；（2）回忆保险丝的制作原理，明确其利用电流热效应的特点；（3）从保险丝需匹配电路额定电流、起到保护作用的角度，判断更换大规格保险丝是否可行。
【解析】
（1）家庭电路电压为220V且恒定不变，当多个大功率用电器同时接在同一插线板工作时，电路总功率过大。根据公式$I=\frac{P}{U}$，电压U不变，总功率P过大时，电路电流I会过大，因此电流过大的原因是用电器总功率过大。
（2）保险丝利用电流的热效应原理制成，由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成。当电路电流过大时，保险丝产生的热量快速增多，温度升高至自身熔点后自动熔断，切断电路，实现保护作用。
（3）不可行。保险丝的额定电流需与电路设计电流匹配，若更换规格更大的保险丝，其允许通过的额定电流大于电路设计值，当电路电流过大时，保险丝无法及时熔断，不能起到保护作用，易引发导线过热、火灾等安全事故。
【答案】
(1) 接入电路的用电器总功率过大；(2) 电流的热效应；(3) 不可行
【知识点】
家庭电路电流过大的原因；保险丝的原理；安全用电原则
【点评】
本题结合生活用电实例，考查家庭电路电流过大的原因、保险丝的原理及正确使用，贴近生活实际，帮助学生理解安全用电的重要性，避免错误操作。
【难度系数】
0.6
本题围绕家庭电路安全用电展开，解题思路：（1）观察题图可知多个大功率用电器接在同一插线板，结合家庭电路电压恒定，通过电功率与电流的关系分析电流过大的原因；（2）回忆保险丝的制作原理，明确其利用电流热效应的特点；（3）从保险丝需匹配电路额定电流、起到保护作用的角度，判断更换大规格保险丝是否可行。
【解析】
（1）家庭电路电压为220V且恒定不变，当多个大功率用电器同时接在同一插线板工作时，电路总功率过大。根据公式$I=\frac{P}{U}$，电压U不变，总功率P过大时，电路电流I会过大，因此电流过大的原因是用电器总功率过大。
（2）保险丝利用电流的热效应原理制成，由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成。当电路电流过大时，保险丝产生的热量快速增多，温度升高至自身熔点后自动熔断，切断电路，实现保护作用。
（3）不可行。保险丝的额定电流需与电路设计电流匹配，若更换规格更大的保险丝，其允许通过的额定电流大于电路设计值，当电路电流过大时，保险丝无法及时熔断，不能起到保护作用，易引发导线过热、火灾等安全事故。
【答案】
(1) 接入电路的用电器总功率过大；(2) 电流的热效应；(3) 不可行
【知识点】
家庭电路电流过大的原因；保险丝的原理；安全用电原则
【点评】
本题结合生活用电实例，考查家庭电路电流过大的原因、保险丝的原理及正确使用，贴近生活实际，帮助学生理解安全用电的重要性，避免错误操作。
【难度系数】
0.6
