高中物理远距离输电(可编辑修改word版)

高中物理远距离输电在电力系统中，电能从发电厂输送到用户端需要经过长距离的传输。

由于发电厂和用户之间的距离往往较远，因此需要采取一些措施来确保电能能够安全、高效地传输。

高中物理课程中涉及到的远距离输电原理和基础知识，对于我们了解电力系统的基本概念和解决相关问题具有重要意义。

一、远距离输电的基本原理在远距离输电中，发电厂将产生的电能通过升压变压器升压，然后通过高压输电线路传输到降压变压器，最后将电压降低到用户端所需要的电压等级，输送到用户端。

在这个过程中，升压变压器将电压升高，使得电流减小，从而降低传输过程中的电能损失。

二、远距离输电的优缺点远距离输电的优点主要包括：1、能够将电能输送到较远的距离，覆盖更大的供电范围；2、传输容量大，能够满足大型城市和工业园区的电力需求；3、传输效率较高，能够减少传输过程中的电能损失。

远距离输电的缺点主要包括：1、建设成本较高，需要投入大量资金建设输电线路和配套设施；2、容易受到气候、地理环境等因素的影响，如雷击、冰灾等自然灾害会对输电线路造成损害；3、需要采取措施来保护环境和生态平衡，避免在输电线路建设过程中对环境和生态造成破坏。

三、高中物理课程中的远距离输电知识在高中物理课程中，远距离输电是电磁感应和交流电理论应用的一个重要方面。

学生需要了解变压器的工作原理、交流电的频率和波形、三相交流电的产生和传输等方面的知识。

学生还需要了解输电线路的电阻和电感对传输电流的影响，以及如何采取措施来降低传输过程中的电能损失。

四、结论远距离输电是电力系统中的重要组成部分，对于保障人们的生产和生活用电需求具有重要意义。

高中物理课程中涉及到的远距离输电原理和基础知识是理解电力系统基本概念和解决相关问题的基础。

在未来的学习和工作中，我们还需要进一步深入学习和研究电力系统中的远距离输电技术，为保障电力系统的安全、稳定、高效运行做出贡献。

顾城的《远和近》是一首极富哲理性和情感深度的小诗，它以独特的视角揭示了人际关系中的微妙复杂性和心理距离的深远影响。

2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．在超导托卡马克实验装置中，质量为1m 的21H 与质量为2m 的31H 发生核聚变反应，放出质量为3m 的10n ，并生成质量为4m 的新核。

若已知真空中的光速为c ，则下列说法正确的是（ ）A ．新核的中子数为2，且该新核是32He 的同位素B ．该过程属于α衰变C ．该反应释放的核能为()23412m m m m c +--D ．核反应前后系统动量不守恒2．如图所示，带电荷量为Q 的等量同种正电荷固定在水平面上，在其连线的中垂线（竖直方向）上固定一光滑绝缘的细杆，细杆上套一个质量为m ，带电荷量为q +的小球，小球从细杆上某点a 由静止释放，到达b 点时速度为零，b 间的距离为h ，重力加速度为g 。

以下说法正确的是（ ）A ．等量同种正电荷在a 、b 两处产生的电场强度大小关系a b E E >B ．a 、b 两处的电势差ab mgh U q= C ．小球向下运动到最大速度的过程中小球电势能的增加量等于其重力势能的减少量D ．若把两电荷的位置往里移动相同距离后固定，再把带电小球从a 点由静止释放，则小球速度减为零的位置将在b 点的上方3．如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，斜面上放有一重力为G 的物块A ，有一水平轻弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与物块A 接触。

若物块A 静止时受到沿斜面向下的摩擦力大小为2G ，此时弹簧的弹力大小是（ ）A ．33B ．233G C ．GD ．33G + 4．有一匀强电场，场强方向如图所示，在电场中有三个点A 、B 、C ，这三点的连线恰好够成一个直角三角形，且AC 边与电场线平行。

已知A 、B 两点的电势分别为A =5V ϕ，B =1.8V ϕ，AB 的距离为4cm ，BC的距离为3cm 。

第四节远距离输电[学习目标] 1.知道影响输电中电功率和电压损耗的因素，会计算电功率损耗和电压损耗.2.知道高压交流输电的优点，能利用变压器、电路知识对远距离输电线路进行定量计算.3.了解高压直流输电．一、远距离输电中的电功率和电压损耗1．远距离输电中的电功率损耗P损＝P总－P用＝I2r.(其中r为输电线电阻)2．远距离输电中的电压损耗U损＝U－U用＝Ir.(其中r为输电线电阻)二、高压交流输电1．降低输电损耗的两个途径根据P损＝I2r，减少电能损耗的方法有两种：(1)减小输电线的电阻：在输电导线长度一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小、横截面积大的导线．(2)减小输电导线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．2．高压交流输电(1)基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．(2)输电方案：采用电能输配电网．三、直流输电(1)优点：避免输电线路因电感导致的电能损耗．(2)直流输电示意图．1．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，与输电线电流的平方成正比．(√)(2)由P ＝U 2r可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小．( × )(3)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．( √ ) (4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n ，降压变压器匝数比为n ∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．( × )2．输电线的总电阻为R ，输送电功率为P .现用电压U 来输电，输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________．如果用2U 电压来输电，则输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________．两次损失的功率之比为________． 答案 P U P 2R U 2 P 2U P 2R4U 24∶1一、远距离输电中的电功率和电压损耗导学探究 如图1所示，假定发电站输出的电压为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)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电站输出的电能相等吗？(3)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)U ′＝U －U 损＝U －P Ur .(2)不相等，由能量守恒知，发电站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．(3)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：P 损＝I 2r ＝P 2U 2r ，所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r ；②减小输电电流I ，即提高输送电压U . 知识深化1．输电电路的电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U ′的差值．U 损＝U －U ′＝Ir ＝PUr ，其中I 为输电线上的电流，r 为输电线的电阻． 2．输电电路的功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率P 损＝I 2r . (2)若输电线上损失的电压为U 损，则功率损失还可以表示为P 损＝U 损2r ，P 损＝U 损·I .3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻由R ＝ρlS 可知，距离l 一定时，使用电阻率小的材料，增大导线横截面积可减小电阻．(2)减小输电电流I ，根据I ＝PU ，在输送功率P 一定，输电线电阻r 一定的条件下，输电电压提高到原来的n 倍，输电电流可减为原来的1n ，输电线上的功率损失将降为原来的1n2.三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)在(1)情况下，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？它与输出功率的比值是多少？(3)若将输出电压升高至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？它与输出功率的比值是多少？ 答案 (1)2 500 A (2)1.25×108 W 14(3)1 000 A 2×107 W125解析 (1)由P ＝UI 得I ＝P U ＝5×108 W2×105 V＝2 500 A(2)输电线上损失的功率P 损＝I 2·2r ＝2 5002×2×10 W ＝1.25×108 W 损失功率与输出功率之比为P 损P ＝1.25×108 W 5×108 W＝14(3)将输出电压升高至50万伏时，I ′＝PU ′＝5×108 W 5×105 V ＝1 000 A输电线上损失的功率P 损′＝I ′2·2r ＝1 0002×2×10 W ＝2×107 W 损失功率与输出功率之比为P 损′P ＝2×107 W 5×108 W ＝125.针对训练1 (多选)特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低．我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术．假设从A 处采用550 kV 的超高压向B 处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP ，到达B 处时电压下降了ΔU .在保持A 处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV 特高压输电．输电线上损耗的电功率变为ΔP ′，到达B 处时电压下降了ΔU ′.不考虑其他因素的影响，则( ) A ．ΔP ′＝14ΔPB ．ΔP ′＝12ΔPC ．ΔU ′＝14ΔUD ．ΔU ′＝12ΔU答案 AD解析 由输电电流I ＝P U 知，输送的电功率不变，输电电压加倍，输电电流变为原来的12，损耗的电功率ΔP ＝I 2r ，故输电电压加倍，损耗的电功率变为原来的14，即ΔP ′＝14ΔP ；输电线上损失电压为ΔU ＝Ir ，即输电电压加倍，损失电压变为原来的12，即ΔU ′＝12ΔU .故A 、D正确．二、高压交流输电导学探究 某发电站向远处输电的示意图如图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、n 1、n 2、n 3、n 4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：P 1＝U 1I 1第二个回路：U 2＝U 损＋U 3，P 2＝P 损＋P 3＝I 22R 线＋P 3，I 2＝I 3 第三个回路：P 4＝U 4I 4(2)U 1U 2＝n 1n 2、I 1I 2＝n 2n 1、P 1＝P 2；U 3U 4＝n 3n 4、I 3I 4＝n 4n 3、P 3＝P 4. 知识深化解决远距离高压输电问题的基本方法1．首先应画出远距离输电的示意图(如图3)，并将已知量和待求量写在示意图的相应位置．图32．理清三个回路： 回路1：P 1＝U 1I 1回路2：U 2＝U 损＋U 3，P 2＝P 损＋P 3＝I 22R 线＋P 3，I 2＝I 3 回路3：P 4＝U 4I 4. 3．常用关系(1)功率关系：P 1＝P 2，P 2＝P 损＋P 3，P 3＝P 4. (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2，U 2＝U 损＋U 3，U 3U 4＝n 3n 4.(3)电流关系：I 1I 2＝n 2n 1，I 2＝I 线＝I 3，I 3I 4＝n 4n 3.(4)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 损R 线. (5)输电线上损耗的电功率： P 损＝P 2－P 3＝I 线2 R线＝U 损2R 线＝U 损·I 线． (6)输电线上的电压损失：U 损＝I 线R 线＝U 2－U 3.发电机两端的电压为220 V ，输出功率为44 kW ，输电导线的总电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，两个变压器均为理想变压器． (1)画出全过程的线路示意图； (2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接送给用户，求用户得到的电压和功率． 答案 (1)见解析图 (2)219.6 V 4.392×104 W (3)180 V 3.6×104 W 解析 (1)线路示意图如图所示：(2)由图可知，升压变压器副线圈两端的输出电压U 2＝n 2n 1U 1＝2 200 V ．根据理想变压器P 入＝P 出，则升压变压器副线圈的输出电流I 2＝P 出U 2＝44×1032 200 A ＝20 A ，输电线上的功率损耗和电压损失分别为P 损＝I 22R 线＝202×0.2 W ＝80 W ， U 损＝I 2R 线＝20×0.2 V ＝4 V.所以降压变压器原线圈的输入电压和电流分别为 U 3＝U 2－U 损＝2 200 V －4 V ＝2 196 V ， I 3＝I 2＝20 A.降压变压器副线圈的输出电压和电流分别为 U 4＝n 4n 3U 3＝110×2 196 V ＝219.6 V ，I 4＝n 3n 4I 3＝10×20 A ＝200 A.用户得到的功率为P 4＝U 4I 4＝219.6×200 W ＝4.392×104 W. (3)若直接给用户供电， 线路示意图如图所示则输电电流I ′＝P U 1＝44×103220 A ＝200 A.输电线路上的电压损失U 损′＝I ′R 线＝200×0.2 V ＝40 V. 所以用户得到的电压U 2′＝U 1－U 损′＝220 V －40 V ＝180 V. 用户得到的功率为P ′＝U 2′I ′＝180×200 W ＝3.6×104 W.针对训练2 (多选)如图4所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V ，输出的电功率为50 kW ，用总电阻为3 Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V 供用户使用(两个变压器均为理想变压器)．对整个送电过程，下列说法正确的是( )图4A ．输电线上的损失功率为300 WB ．升压变压器的匝数比为1∶100C ．降压变压器的输入电压为4 970 VD ．降压变压器的匝数比为100∶1 答案 AC解析 输电线上的损失功率为P 损＝P ×0.6%＝50 kW ×0.6%＝300 W ，A 项正确；输电线上的电流为I 2＝P 损R＝3003 A ＝10 A ，升压变压器副线圈两端的电压为U 2＝P I 2＝50×10310V ＝5×103 V ，由U 1U 2＝n 1n 2得，n 1n 2＝110，B 项错误；输电线上损失的电压为U 损＝I 2R ＝10×3 V ＝30 V ，降压变压器输入电压为U 3＝5 000 V －30 V ＝4 970 V ，C 项正确；由U 3U 4＝n 3n 4得n 3n 4＝49722，D 项错误．1．(输电线路的功率损耗)(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P ，输电电压为U ，所有输电导线的电阻率均为ρ，横截面积均为S ，两地的距离为L ，输电线上损耗的电功率为P 1，用户得到的电功率为P 2.下列关于P 1和P 2的表达式中正确的是( ) A ．P 2＝P (1－2PρLU 2S )B ．P 2＝P －U 2S2ρLC ．P 1＝2P 2ρLU 2SD ．P 1＝U 2SρL答案 AC解析 输电线上的电流I ＝P U ，输电导线的电阻R ＝2ρLS ，输电线上损耗的电功率为P 1＝I 2R ＝2P 2ρL U 2S，用户得到的电功率为P 2＝P －P 1＝P ⎝⎛⎭⎫1－2PρL U 2S ，故A 、C 正确． 2．(输电线路的电压损耗和功率损耗)某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是3×106 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2×105 A B ．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC ．输电线上损失的功率为P 损＝U 2r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻D ．输电线上损失的功率为9×107 kW 答案 B解析 由P ＝IU 得用500 kV 电压输电时输电线上输送的电流I ＝P U ＝3×1095×105 A ＝6×103 A ，故A 错误；由U 损＝Ir 得输电线上的电压损失U 损＝6×103×2.5 V ＝15×103 V ＝15 kV ，故B 正确；输电线上损失的功率为P 损＝U 损2r ，U 损为输电线上损失的电压，故C 错误；输电线上损失的功率P 损＝I 2r ＝(6×103)2×2.5 W ＝9×107 W ，故D 错误．3．(远距离高压输电的分析与计算)一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500 kW ，升压变压器原线圈两端的电压为500 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两变压器间输电线的总电阻为1.5 Ω，降压变压器的输出电压为220 V ，不计变压器能量损耗，求： (1)升压变压器副线圈两端的电压；(2)输电导线上的功率损失及用户得到的功率； (3)降压变压器原、副线圈的匝数比．答案 (1)2 500 V (2)60 kW 440 kW (3)10∶1 解析 输电线路原理图如图所示(1)根据U 1U 2＝n 1n 2可知，升压变压器副线圈两端的电压U 2＝n 2U 1n 1＝2 500 V.(2)输电导线上的电流 I 2＝P 2U 2＝P 1U 2＝200 A 输电导线上的功率损失P 损＝I 22r 线＝60 kW用户得到的功率P 用＝P 1－P 损＝440 kW (3)输电导线上损失的电压 U 损＝I 2r 线＝300 V降压变压器原线圈两端的电压 U 3＝U 2－U 损＝2 200 V降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝10∶1.考点一 远距离输电中的电压损耗和功率损耗1．下列关于减少远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是( )A ．因为热功率P ＝U 2R ，所以应降低输电电压，增大输电导线的电阻，才能减少输电导线上的热损耗B ．因为热功率P ＝IU ，所以应采用低电压、小电流输电，才能减少输电导线上的热损耗C ．因为热功率P ＝I 2R ，所以可采用减小输电线电阻或减小输电电流的方法来减少输电导线上的热损耗D ．以上说法均不正确 答案 C2．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高到原来的n (n >1)倍，则( ) A ．输电线上的电压损失增大 B ．输电线上的功率损失增大 C ．输电线上的电压损失不变D ．输电线上的功率损失减小为原来的1n 2答案 D解析 在输送功率一定时，由I ＝PU 知，输电电压提高到原来的n 倍，则输电电流变为原来的1n ，根据U 损＝Ir 可知输电线上的电压损失减小为原来的1n，A 、C 错误．由P 损＝I 2r ，输电线上的功率损失减小为原来的1n2，B 错误，D 正确．3．(多选)供电电路电源的输出电压为U 1，线路导线上的电压为U 2，用电器得到的电压为U 3，导线中电流为I ，线路导线的总电阻为R ，若要计算线路上的损失功率，可用的公式有( ) A.U 12R B ．I (U 1－U 3) C ．I 2RD.U 22R答案 BCD解析 U 1不等于线路导线上的电压，A 错误；线路导线上的电压为U 2＝U 1－U 3，导线中电流为I ，线路上的损失功率P ＝U 2I ＝I (U 1－U 3)，B 正确；导线中电流为I ，线路导线的总电阻为R ，线路上的损失功率P ＝I 2R ，C 正确；线路导线上的电压为U 2，线路导线的总电阻为R ，线路上的损失功率P ＝U 22R，D 正确．4．输电线的电阻为r ，输送的电功率为P ，用电压U 输送电能，则用户得到的功率为( ) A ．P B ．P －P 2rU 2C ．P －U 2rD.P 2U2r 答案 B5．用户与发电厂相距L ，输电线上的电流为I ，为使输电线上的电压损失不超过U ，已知输电线的电阻率为ρ，那么输电线的横截面积最小值应是( ) A.ρLI U B.2ρLI U C.U ρLI D.2UI ρL 答案 B解析 根据欧姆定律得R ＝U I ，根据电阻定律得R ＝ρl S ，又l ＝2L ，解得S ＝2ρLI U .故B 项正确，A 、C 、D 项错误．6．降雪很大时，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出了通过增大输电线上损耗功率来融冰的方案．假设输电电压是220 kV ，当输送功率保持不变时，为使输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电电压应变为( ) A ．55 kV B ．110 kV C ．440 kV D ．880 kV 答案 B解析 根据输电功率公式P ＝UI 和损耗功率公式P 损＝I 2R 线，有P 损＝(PU)2R 线，要使P 损增大为原来的4倍，则在P 和R 线不变的情况下，可使输电电压U 变为原来的12，所以输电电压应变为110 kV ，故B 正确，A 、C 、D 错误． 考点二 电网输电7．(多选)如图1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I 1，其末端间的电压为U 1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2.则( )图1A ．用户端的电压为I 1U 1I 2B ．理想变压器的输入功率为I 12rC ．输电线路上损失的电功率为I 1UD ．当用户消耗的功率增大时，输电效率将下降 答案 AD解析 根据变压器原理：U 1I 1＝U 2I 2，得U 2＝I 1U 1I 2，A 正确；理想变压器的输入功率为U 1I 1＝UI 1－I 12r ；输电线路上损失的电功率为I 12r ，B 、C 错误；设发电厂的输出功率为P ，输电效率η＝P －(P U )2rP ×100%＝(1－PrU 2)×100%，当用户消耗的功率增大时，输电线上的电流增大，发电厂的输出功率P 增大，η减小，D 正确．8．(多选)如图2所示为远距离输电示意图，线路总电阻为r ，发电厂输出电压不变，三个回路的电流依次为I 1、I 2、I 3，两变压器均为理想变压器，左侧变压器输入电压为U 1，输出电压为U 2；右侧变压器输入电压为U 3，输出电压为U 4，以下选项正确的是( )图2A ．若用户消耗的功率增大，I 2随之增大B ．若用户消耗的功率增大，U 4随之增大C ．U 2＝U 3＋I 2rD ．U 1I 1＝I 22r ＋U 4I 3 答案 ACD解析 若用户消耗的功率增大，则I 3会变大，由变压器匝数比等于电流比的倒数可知，I 2随之增大，输电线电阻r 上的电压变大，则U 3减小，U 4减小，选项A 正确，B 错误；由串联电路的特点可知：U 2＝U 3＋I 2r ，选项C 正确；由能量关系可知：U 1I 1＝I 22r ＋U 3I 2＝I 22r ＋U 4I 3，选项D 正确．9．(多选)如图3为远距离输电的示意图，若电厂的输出电压u 1＝2202sin 100πt (V)，则下列表述正确的是( )图3A ．U 1<U 2，U 3>U 4B ．U 1＝220 VC ．若U 2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100D ．用户得到的交变电流频率为25 Hz 答案 ABC解析 电厂发出的电，经过升压变压器升压，后经过降压变压器降压输送给用户，所以U 1<U 2，U 3>U 4，选项A 正确；根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系，可知U 1＝22022 V ＝220 V ，选项B 正确；若U 2提高为原来的10倍，则输电电流为原来的110，根据P 损＝I 2R 线可知，输电线上损失的功率为原来的1100，选项C 正确；输电过程中交变电流的频率不变，所以用户得到的交变电流的频率仍为50 Hz ，选项D 错误．10．(多选)图4为某小型电站高压输电示意图．发电机输出功率恒定，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U 1和U 2.下列说法正确的是( )图4A ．采用高压输电可以增大输电线中的电流B ．升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2C ．输电线损耗的功率为U 22rD ．将P 上移，用户获得的电压将增大 答案 BD解析 发电机输出功率恒定，根据P ＝UI 可知，采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A 错误；升压变压器原、副线圈匝数比等于输入电压和输出电压比，则n 1n 2＝U 1U 2，故B 正确；输电线损耗的功率为P 损＝(PU 2)2r ，故C 错误；将P 上移，降压变压器的原线圈匝数减少，由变压器的电压与匝数的关系可知，用户获得的电压将增大，故D 正确．11.如图5所示为远距离输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW ，输出电压U 1＝500 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝1∶20，输电线电阻为40 Ω，用户需要的电压U 4＝220 V ，变压器均为理想变压器．则( )图5A ．输电线上的输送电流为250 AB ．输电线上损失的电压为280 VC ．输电线上损失的电功率为4 kWD ．降压变压器的原、副线圈的匝数比为n 3∶n 4＝48∶11 答案 C解析 根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，得U 1U 2＝n 1n 2，所以U 2＝U 1·n 2n 1＝10 000 V ，发电机的输出功率为100 kW ，所以有P 2＝P 1＝100 kW ，输电线中电流为I 2＝P 2U 2＝10 A ，选项A 错误；输电线上的电压损失U ′＝I 2r ＝400 V ，选项B 错误；输电线上损失的电功率为P ′＝I 22r ＝4 kW ，选项C 正确；U 3＝U 2－U ′＝9 600 V ，降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3n 4＝U 3U 4＝48011，选项D 错误．12．如图6所示，某学校有一台应急备用发电设备，内阻不计．升压变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝1∶4，降压变压器原、副线圈的匝数比为n 3∶n 4＝4∶1，输电线总电阻为r ＝4 Ω，其他导线电阻可忽略不计．全校有22间教室，每间教室安装“220 V 40 W ”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：图6(1)输电线上的电流大小； (2)升压变压器的输入电压． 答案 (1)6 A (2)226 V解析 (1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P 总＝40×6×22 W ＝5 280 W ＝P 4 由于灯正常发光，故降压变压器副线圈两端的电压U 4＝220 V 所以降压变压器原线圈两端的电压为 U 3＝n 3n 4U 4＝41×220 V ＝880 V则输电线上的电流为I 线＝P 3U 3＝P 4U 3＝5 280880 A ＝6 A(2)输电线上损失的电压为U 损＝I 线r ＝6×4 V ＝24 V 则升压变压器副线圈两端的电压为 U 2＝U 3＋U 损＝880 V ＋24 V ＝904 V 则升压变压器原线圈两端的电压为 U 1＝n 1n 2U 2＝14×904 V ＝226 V.13.风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图7所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW ，输出电压是250 V ，用户需要的电压是220 V ，输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，求：图7(1)画出此输电线路的示意图；(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(3)用户得到的电功率．答案(1)见解析图(2)1∶20240∶11(3)96 kW解析(1)输电线路示意图如图所示(2)输电线因发热而损失的功率为P损＝P×4%＝100 kW×4%＝4 kW.输电线电流I2＝P损R线＝4×10310A＝20 A.升压变压器输出电压U2＝PI2＝100×10320V＝5×103 V.升压变压器原、副线圈匝数比：n1 n2＝U1U2＝250 V5 000 V＝120.输电线上电压损失U损＝I2R线＝20×10 V＝200 V. 降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－U损＝4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比：n3 n4＝U3U4＝4 800 V220 V＝24011.(3)用户得到的电功率P用＝P－P损＝96 kW.。

远距离输电前面我们学习了电磁感应现象和交流电发电机，我们就可以大量地生产电能，以供民用和企业生产使用。

比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能转化为电能，发电功率可达271.5万千瓦。

可这么多的电能当然要输到用电的地方去，下面我们来研究电能的输送有关知识。

电能的输送问题：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？如：葛洲坝电站发出的电是怎样输送到武汉、上海等地的呢？答案是，通过电线输送的。

而且是，通过架设很高的（考虑危险性）、很粗的高压电线输送的，这是为什么呢？因为电能的输送电能损失很大。

电能为何损失呢？电能的输送电能损失如果不考虑升压变压器与降压变压器的使用，电能按照发电厂的电压进行输送，那么，最基本的输送电能模式如图所示：由于发电厂和用电端距离很远，比如陕北榆林发电供京津冀地区使用，线路特别长。

我们根据电阻与电阻率关系式：可知，总的电阻非常大，因此会有很大的能量（功率）损失，转化为电线上的焦耳热。

不难得出损耗的功率为：根据欧姆定律可知，输电线上还会有很大的电压降低。

输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略。

电流通过很长的导线要发出大量的热，如：河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400欧，如果通的电流是100安，每秒钟导线发热就是400万焦耳。

这些热都散失到大气中，白白损失了电能。

所以，输电时，必须设法减小导线发热损失。

为什么采用高压输电问题：如何减小导线发热（能量消耗）呢？由焦耳定律的公式Q=I²Rt，减小发热Q有以下三种方法：一是减小输电时间t，二是减小输电线电阻R，三是减小输电电流I。

哪种方法能被实际使用呢？第一种方法等于停电，没有实际价值。

第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难。

适用的超导材料还没有研究出来。

排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了。

从焦耳定律公式Q=I²Rt可以看出，第三种办法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一。

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∙如图所示，把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路，甲电路所加的电压为8V，乙电路所加的电压为14V。

调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的电功率分别为P甲和P乙，下列关系中正确的是（ a ）A．P甲＞ P乙B．P甲＜P乙C．P甲 = P乙D．无法确定P=知，电路的总功率减小，1。

∶1 D.(-1P1=I2R2=消耗的功率R1=(-1所以，故选项灯泡的电阻闭合电路欧姆定律典型例题［例1] 电动势和电压有些什么区别？[答] 电动势和电压虽然具有相同的单位，但它们是本质不同的两个物理量。

（1)它们描述的对象不同:电动势是电源具有的，是描述电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，电压是反映电场力做功本领的物理量.（2）物理意义不同：电动势在数值上等于将单位电量正电荷从电源负极移到正极的过程中，其他形式的能量转化成的电能的多少；而电压在数值上等于移动单位电量正电荷时电场力作的功,就是将电能转化成的其他形式能量的多少。

它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的。

［例2］电动势为2V的电源跟一个阻值R=9Ω的电阻接成闭合电路，测得电源两端电压为1.8V,求电源的内电阻（见图）。

[分析］电源两端的电压就是路端电压，由于外电路仅一个电阻，因此也就是这个电阻两端的电压.可由部分电路欧姆定律先算出电流，再由全电路欧姆定律算出内电阻。

高中物理之电能的输送（远距离输电）知识点1电路中电能损失电线上的功率损耗为P=I2R①可以通过两个途径减小输电损失。

减小输电线的电阻，应选用电阻率小的金属材料，还要尽可能的增大导线的横截面积。

②减小输电线中的电流。

，U必须是降在导线上的电压，电压不能用输电电压来计算。

2远距离输电一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。

并按照规范在图中标出相应的物理量符号。

一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为也应该采用相应的符号来表示。

从图中应该看出功率之间的关系是电压之间的关系电流之间的关系可见其中电流之间的关系最简单，中只要知道一个，另两个总和它相等。

因此电流往往是这类问题的突破口。

输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。

分析和计算时都必须用，而不能用。

分析输电线上的功率损失，由此得出结论：⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积，当然选择前者。

⑵若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。

需要引起注意的是课本上强调：输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。

当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。

规律方法一、解决变压器问题的常用方法解题思路1电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=……解题思路2功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出，即P1=P2；当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+……解题思路3电流思路.由I=P/U知，对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+……解题思路4（变压器动态问题）制约思路（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”。

1.线电压:火线与火线之间的电压,一般为380V ;2.相电压:火线与中线之间的电压,一般为220V .知识点一：三相交流电发电机、三相交流电的产生及特点5.瞬时值表达式三个绕组(A X 、B Y 、C Z )中产生的感应电动势可用函数分别表示为 sin A m e E wt =；2sin()3B m e E wt π=-；4sin()3C m e E wt π=- 6.e -t 图象:三相交变电流的e -t 图象如图所示.*注：(1)三相交变电流的每一相电流的变化规律跟前面学过的正弦式交变电流完全相同.(2)三相电流间的相位关系决定了表达式和图象的关系.(3)三相交流发电机由于电枢的特殊连接关系,对外供电时电压(及电流)不是简单地相加或相减的关系.【典例1】请将左边的三相交流发电机的电源绕组连接方式与右边两个接法简图用笔划线对应起来。

【答案】-----；-------。

即横连【拓展】电源绕组的星形接法中，电源的相电压与线电压的关系是什么？电源绕组的三角形接法中，电源的相电压与线电压的关系是什么？【解析】（1）把三相电源三个绕组的末端a ’、b ’、c ’连接在一起，成为一公共点o ，从始端a 、b 、c 引出三条端线，这种接法称为“星形接法”又称“Y 形接法”.如图所示.从每相绕组始端引出的导线叫做“相线”，又称“火线”.图中的o 称为“中性点”.从中性点引出的导线称为“中性线”，简称“中线”.这种具有中线的三相供电系统称为“三相四线制”.每相相线与中线间的电压称为“相电压”，其有效值分别用Vao 、Vbo 、Vco ）表示.每两根相线之间的电压称为“线电压”，其有效值分别用Vab 、Vbc 、Vca 表示.相电压的正方向规定为自始端到中性点.线电压的正方向，例如Vab 的正方向，规定为自始端a 到始端b.星形接法，相电压和线电压显然是不同的，且各相电压之间的相位不同，故在计算相电压和线电压之间的关系时应用矢量方法计算.如有Vab =2Vaocos 30°； Vbc =2Vbocos 30°；Vca =2Vcocos 30°；表示了相电压和线电压之间方向和数量关系. (2) 将一相绕组的末端与另一相绕组的始端相接，组成一封闭三角形，再由绕组间彼此连接的各点引出三根导线作为连接负载之用.这样的连接法称为“三角形接法”，也称“△接法”.如图所示.由图中可见，在△接法中，端线之间的线电压也就是电源每相绕组的相电压，因此有Vab =Vaa ’; Vbc =Vbb ’; Vca =Vcc ’. 【答案】（1）U 线3相=380V ； （2）U 线=U 相=220V【典例2】三相交流发电机的三个线圈中A 相的电压为u ＝311sin 100πtV ，那么（ ）A .三个线圈中交流电的频率都是50HzB .在t ＝0时，其他两个线圈的输电电压为零C .若按Y 形接法，任意两线间的电压的最大值为380VD .若按△形接法，任意两线间的电压的有效值为220V 【解答】正确答案是A 、D .【点拨】三相交流发电机的每个线圈的频率、电压的有效值(或最大值)均相同，但由于不同步，所以任一时刻的瞬时值不同.在两种连接方式中线电压和相电压的关系不同.【典例3】比较三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压,下列说法正确的是( )A .最大值、周期及达到最大值的时刻均相同B .最大值、周期均相同,但达到最大值的时刻依次相隔1/6周期C .最大值、周期均相同,但达到最大值的时刻依次相隔1/3周期D .最大值、周期及达到最大值的时刻均不相同【解析】选C .由三相交流电的特点可知三个线圈产生的三相电压最大值和周期相同,而达到最大值的时刻依次落后T /3,故选C . 【典例4】下列关于三相交流发电机的说法正确的是( ) A .三相交流发电机与单相交流发电机一样,主要组成部分是电枢线圈和磁极B .三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类C .三相交流发电机发出三相交变电流,但只能使用其中一相交变电流D .三相交流发电机也可以当做三个单相交流发电机,分别单独向外传送三组单相交变电流【解析】选A 、B 、D .由三相交流发电机的原理和分类可知A 、B 正确.三相交流发电机能同时产生出三相独立的交变电流,每相交变电流都能单独使用,故D 正确,C 错误.【典例5】下列关于三相交变电流的产生原理,说法正确的是( ) A .发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向,互成600角 B .在转动过程中,每个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都相同C .在转动过程中,每个绕组产生的感应电动势的有效值及瞬时值都相同D .发电机的三个绕组在转动过程中达到最大值的时间依次落后T /3 【答案】选BD .知识点二：电源与负载的连接方式 电源与负载的连接方式 1.连接方式及特点2.相线、中线的区分通常用黄、绿、红三色分别表示相序为A 、B 、C 的相线,用黑色标记中线.3.线电压、相电压大小:通常情况下,相电压为220V ,线电压为380V. *注：(1)三相四线制中的中线不同于用电器设备的接地线.前者有电流通过,后者只在电器漏电时起保护作用.(2)严禁家庭照明电路中私自将接地线当零线使用.【典例1】（1）对称的负载星型接法中，负载电压与相电压和线电压有什么关系？相电流与线电流的关系是什么？（2）对称的负载三角形接法中，相电流与线电流有什么关系？ 【答案】（1）负载的星型接法中，若电源为Y 形连接，则负载的电压应等于相电压，并为线电压的1/3，线电流应等于相电流，即I 线=I 相；若电压为△形连接，则负载的电压应为线电压的1/3，又相电压等于线电压，故有3U 负=U 线=U 相，即有I 线=3I 相 (2)负载的三角形接法中，不管电源为Y 形连接还是△形连接，负载的电压应等于线电压，且都有线电流等于相电流的3倍，即 I 线=3I 相。