2020-2021学年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电分层训练粤教版选修

第七节 远距离输电A 级 抓基础1．(多选)下列关于电能输送的说法中正确的是( ) A ．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B ．减小输电导线上功率损失的唯一办法是采用高压输电C ．减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积D ．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等 答案：AD2．远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U 1＝110 kV 和输电电压为U 2＝330 kV 输电．则两种情况中，输电线上通过的电流之比I 1∶I 2等于( )A ．1∶1B ．3∶1C ．1∶3D ．9∶1解析：输送功率相同，根据P ＝UI 得，输电电流与输电电压成反比，由公式I 1I 2＝U 2U 1可知B 对． 答案：B3．晚上七八点钟，用户使用的电灯增多，灯光要比深夜暗些，这是因为( ) A ．电路的总电流减小，每盏灯分到的电流也减小 B ．电路的总电流不变，但每盏灯分到的电流减小 C ．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降增大 D ．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降减小解析：晚上七八点钟，由于负载增多，总电阻减小，根据欧姆定律I ＝U R可知，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，所以用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压降低，故C 正确，ABD 错误．答案：C4．(多选)某发电站用11 kV 交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R .现若用理想变压器将电压升高到220 kV 送电，下面哪个选项正确( )A ．因I ＝U R，所以输电线上的电流增为原来的20倍B ．因I ＝P U ，所以输电线上的电流减为原来的120C ．因P ＝U 2R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D ．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的120解析：根据P ＝UI 得I ＝P U ，输送功率一定，输送电压变为原来的20倍，则输送电流变为原来的120，故A 错误，B 正确；根据P 损＝I 2R 得，输送电流变为原来的120，则损失的功率变为原来的1400，故C 错误；根据P 损＝I 2R 得，输送电流变为原来的120，要使输电线上的功率不变，电阻变为原来的400倍，根据R ＝ρl S ＝ρ4lπd 2，直径变为原来的120，故D 正确． 答案：BD5．(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R .则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 0U 2R D ．输电线上损失的功率P ＝U 2R解析：输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R 故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 0U 2R ＝U 2线R ，故C 正确，D 错误．答案：BC6．(多选)某发电厂通过远距离向某学校输电，输送的电功率为P ，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是( )A ．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大B ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比D ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比解析：设输电电压为U ，线路电阻为R ，由P ＝UI 得输电电流I ＝PU ，则损失电压为U 损＝IR ＝PR U，A 错，B 对．线路上损失的功率P 损＝I 2R ＝P 2RU2知C 错，D 对．答案：BDB 级 提能力7．有一台交流发电机E ，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，它的输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，它的输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.设T 1的输入电压U 1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )A ．P 2变大，P 3变大B ．P 1变小，P 2变小C ．U 2变小，U 3变小D ．U 2变小，U 4变大解析：当用户消耗的电功率变大时，由于是理想变压器，则P 3也会变大，由于T 1的输入电压U 1一定时，U 2也不变，则P 2必须变大，故A 正确，B 错误；线路上的电流变大，导致电阻R 消耗的功率也变大，电阻两端电压也变大，所以U 3变小，U 4变小，故C 、D 错误．答案：A8．分别用220 V 和1 100 V 的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相同．若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的横截面积之比是( )A ．25∶1B ．5∶1C ．1∶5D ．1∶25解析：设导线的电阻率为ρ，导线的横截面积为S ，导线总电阻为R ，送电距离为L ，输电电压为U ，输电线中电流为I ，输送功率为P ，则由P ＝UI 得，I ＝P U ，输电损失的电功率为ΔP ＝I 2R ，R ＝ρ2L S ，联立可得：ΔP ＝P 2U2·ρ2L S.由题意，P 、L 、ρ、ΔP 相等，则有S 1∶S 2＝U 22∶U 21＝1 1002∶2202＝25∶1.故选A.答案：A9．(多选)远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表， R 是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K 由2改接为1时，下列说法正确的是( )A ．电压表读数增大B ．电流表读数增大C ．电流表读数减小D ．输电线上损失的功率减小解析：K 由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增多，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2可知输电电压U 2升高．所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，A 正确；电压表示数增大，电流增大，所以电流表的示数增大，B 正确，C 错误；电流表示数增大，输电线损失功率增大，D 错误．答案：AB10．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3解析：当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP ＝I 2r ，可以减小输电线的电阻r ，A 对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n 2n 1，这样使线圈n 3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n 4n 3，C 对．答案：AC11．发电厂输出的交变电压为22 kV ，输出功率为2.2×106W ，现在用户处安装一降压变压器，用户电压为220 V ，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 Ω.求：(1)输电导线上损失的电功率； (2)变压器原、副线圈的匝数之比． 解析：(1)导线上输送的电流为I 线＝P 总U 总＝2.2×1062.2×104A ＝100 A则输电线损失电功率P 损＝I 2线R 线＝1002×22 W ＝2.2×105W(2)降压变压器原线圈电压U 1＝U 总－U 线＝U 总－I 线R ＝19 800 V所以原副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝19 800220＝901答案：(1)2.2×105W (2)90∶112．水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一．某小河水流量为40 m 3/s ，现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1 000 kW 的发电机发电，采用高压输电，高压输电线的总电阻为5Ω，损耗总功率的5%.求：(1)能使多少盏“220 V，100 W ”的电灯正常发光？(2)设发电机输出电压为500 V ，则所用理想升压变压器原副线圈匝数比应是多大？(3)若所用发电机总效率为50%，则拦河坝要建多高(水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，重力加速度g 取10 m/s 2)? 解析：(1)用户得到的功率P 用＝P ×95%，P 用＝n ×P 灯，n ＝9 500 盏．(2)输电线上损失的功率P ×5%＝I 2R ，设升压变压器原线圈两端的电压为U 1，副线圈两端的电压为U 2升压变压器输出功率P ＝U 2I 且P ＝P 总，则U 2＝10 000 V ，由n 1n 2＝U 1U 2解得n 1n 2＝120.(3)由水流流量Q 知，每秒钟到达发电机涡轮组的水的体积V ＝Q每秒钟到达发电机涡轮组的水的质量m ＝ρV ，由题意知：mgh ×50%＝P ，解得h ＝5 m. 答案：(1)9 500 (2)120 (3)5 m。

第七节远距离输电1。

远距离输电的基本原理:在发电站内用________变压器________电压，然后进行远距离输电，在用电区域通过________变压器________所需的电压。

2。

输电线上的功率损失P＝________，降低输电损耗的两个途径为:______________________，________________________、3.现代的直流输电,只有________这个环节使用高压直流，________、________及____________仍然是交变电流.发电机发出的交变电流经变压器升压后，由换流设备将________变为________，高压的直流经远距离传输后，再由换流设备将________换为__________，然后,配电所的变压器再将高压交变电流________成适合用户的电压、电流，送达用户。

4.(双选)下列关于电能输送的说法中正确的是（）A.输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B.减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电C。

减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积D.实际输电时，要综合考虑各种因素,如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等5.输电导线的电阻为R,输送电功率为P、现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为( ）A。

U1∶U2 B。

U21∶U错误!C.U错误!∶U错误! D。

U2∶U16。

如图1所示为远距离高压输电的示意图.关于远距离输电,下列表述错误的是( )图1A.增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B。

高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗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。

高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【概念规律练】知识点一线路损耗问题1。

发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I,学校输入电压为U2，下列计算输电线损耗的式子中,不正确的是( ）A。

第7节 远距离输电1．(2019·广西模拟)要减少电能输送时的损失，下列说法中正确的是( )A ．提高输电电压B ．增大输电导线的电阻C ．降低输电电压D ．增大输电导线中的电流【答案】A 【解析】输电线上损失的功率P 损＝I 2R ，又输送电流I ＝P U ，则损失的功率P 损＝P 2U 2R ，可知要减少电能的损失，则需提高输电电压，或减小输电导线的电阻．故A 正确，B 、C 、D 错误．2．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线的总电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校得到的电压为U 2，则输电线上损失的电压可表示为( )A ．U 1B ．U 1－IRC ．IRD ．U 2【答案】C【解析】输电线上损失电压为ΔU ，ΔU ＝U 1－U 2＝IR ，所以选项A 、B 、D 错误，选项C 正确．3．(2019·衡阳名校质检)下列说法正确的是( )A ．电视机铭牌上所标的“额定电压220 V”指的是交流电压的峰值B ．交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的C ．在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了增大输电线路中的电流D ．在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流——涡流，但这种涡流不会有热效应【答案】B【解析】用电器上表明的电压值与电流值都是有效值；“额定电压220 V”指的是交流电压的有效值，故A 错误；交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的，故B 正确；在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了减小输电线路中的电流，以减小电路中的损耗，故C 错误；涡流都有热效应，在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流——涡流，所以在制作变压器时，要想办法减小涡流，故D 错误．4．(2018·江苏卷)采用220 kV 高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为( ) A ．55 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV【答案】C【解析】输送电流I ＝P U ，输电线上损失的功率ΔP ＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2R ；可知输电线损失的功率与输送电压的平方成反比，所以为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为原来的2倍，即输电电压增大为440 kV.故C 正确，A 、B 、D 错误．5．水电站给远处山村送电的输出功率是100 kW ，用2 000 V 电压输电，线路上损失的功率是2.5×104 W ，如果改用20 000 V 高压输电，线路上损失的功率是多少？【答案】250 W【解析】设水电站的输送功率为P ，前后两次的输电电压分别为U 1和U 2，前后两次线路上的热功率损失分别为P 1和P 2，输电线的总电阻为R 线， 由P 损＝I 2·R 线，I ＝P U 可得，P 损＝P 2U 2·R 线， 所以P 2P 1＝U 21U 22，P 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2 00020 0002×2.5×104 W ＝250 W ．。

远距离输电一、单项选择题1．远距离输电中，在输送的电功率不变的条件下（）．A．只有增大输电线的电阻，才能减小电流，提高输电功率B．提高输电电压，能够减小电流，提高输电效率C．提高输电电压势必增大输电线上的能量损耗D．提高输电电压势必增大输电线上的电流2．远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是（）．①输电线上的电功率损失是原来的1/n②输电线上的电功率损失是原来的1/n2③输电线上的电压损失是原来的1/n④输电线上的电压损失是原来的1/n2A．①③ B．①④ C．②③ D．②④3．在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损耗电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用正确的是（）．①P′＝U2S/PL②P′＝P2ρL/U2S③P用＝P－U2S/PL④P用＝P（1－PρL/U2S）A．①③ B．①④ C．②③ D．②④二、双项选择题4．（2011·北京海淀高三期末）如图所示，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R．T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4．设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（）．A．U2减小，U4变大B．U2不变，U3变小C．P1变小，P2变小 D．P2变大，P3变大5．远距离输送一定功率的交流电，若输电线电阻一定，下列说法正确的是（）．A．输电线上的电压损失跟输电电压成正比B．输电线上的功率损失跟输电电压成正比C．输电线上的功率损失跟输电电压的平方成反比D．输电线上的功率损失跟输电线上的电压损失的平方成正比三、非选择题6．发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为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．（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到用户，求用户得到的电压和功率．7．一座小型水力发电站，利用流量为20 m3/s、落差5 m的河水发电．若单相发电机的效率为50%，输出电压为200 V．已知发电站到用户架设的输电线总电阻为10 Ω，输电线上允许损耗的功率为5%，用户所需电压为220 V，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数之比（不计变压器损失，g取10 m/s2）．8．为了减小火电站中煤的燃烧对大气的污染，要大力发展水电站．三峡水利工程中某一发电机组设计为：水以v1＝3 m/s的速度流入水轮机后以v2＝1 m/s的速度流出，流出水位比流入水位低10 m，水流量Q＝10 m3/s，水轮机效率为75%，发电机效率为80%，试问：（1）发电机组的输出功率是多少？（2）如果发电机输出的电压为240 V，用户所需的电压为220 V，输电线路中能量损失为5%，输电电阻为503，那么所需升、降压变压器的原、副线圈的匝数比分别是多少？参考答案1.答案：B解析：远距离输电中，在输送功率不变的条件下，采用高压输电．可减少能量损耗，提高输电效率．2.答案：C解析：由P 损＝I 2r 及U 损＝Ir 易分析知C 项正确．3.答案：D 解析：P ′＝I 2r ＝22=P P L r U U S ρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭＝P 2ρL /U 2S ，P 用＝P －P ′＝P （1－PρL /U 2S ）．则②④正确．4.答案：BD解析：从能量守恒角度分析，当用户功率增大时，升压变压器的输入功率必增大，即P 1增大，根据题意，输入电压U 1保持不变，且升压变压器的匝数比不变，故输出电压U 2不变；由于P 1增大，由P 1＝U 1I 1＝P 2＝U 2I 2可得，I 1增加，P 2、I 2均增加．又U 3＝U 2－I 2R ，故U 3减小，由于降压变压器原、副线圈匝数不变，可知随U 3减小，U 4也减小，A 错误、B 正确；由于用户功率增加，即P 4增加，理想变压器无功率损失，可得P 3＝P 4，功率P 3也增加，故C 错误、D 正确．5.答案：CD解析：此题容易犯的错误是将输电电压与损失电压相混，由2=U P R而选B 项．再一个易犯的错误是没有抓住P 送不变而选择A 项．正确的思路是由=P I U 送线送可知22=P P R U ∆⋅送线送，C 项对．2=U P R ∆∆线，D 项对． 6.答案：（1）见解析 （2）219.6 V 4.392×104 W （3）180 V3．6×104 W解析：（1）示意图如图所示．（2）升压变压器次级的输出电压221110==1n U U n ×220 V＝2 200 V ． 据升压变压器的输出功率等于输入功率知，升压变压器次级输出电流3224410 A=20A 2200P I U ⨯==． 输电线路上的电压损失和功率损失分别为U R ＝I 2R ＝20×0.2 V＝4 V ，P R ＝I 22R ＝202×0.2 W＝80 W ．加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为I 3＝I 2＝20 A ，U 3＝U 2－U R ＝（2 200－4）V ＝2 196 V ． 降压变压器次级的输出电压和电流分别为4433110n U U n ==×2 196 V＝219.6 V ，I 4＝34n n I 3＝10×20 A＝200 A ，用户得到的功率为P 4＝I 4U 4＝200×219.6 W＝4.392×104 W ． （3）若不采用高压输电，用220 V 低压直接供电时，电路如图所示，则输电电流314410= A=200 A 220P I U ⨯=，输电线路上的电压损失U R ′＝IR ＝200×0.2 V＝40 V ，所以用户得到的电压为U 4′＝U 1－U R ′＝（220－40）V ＝180 V ．用户得到的功率为P 4′＝IU 4′＝200×180 W＝3.6×104 W ．7.答案：150 47511解析：此输电线路图如下水力发电站的发电功率P ＝mgh tη＝ρQghη＝1.0×103×20×10×5×50%＝5×105 W 输电线上损失的功率 ΔP ＝P ×5%＝5×105×5%＝2.5×104 W ，ΔP ＝I 2·r得I ＝50 A ，所以U 2＝P I＝1×104 V ，112220011000050n U n U ===， U 3＝U 2－ΔU ＝104 V －Ir ＝（104－500）V ＝9 500 V ， 所以33449500V 475220V 11n U n U ===． 8.答案：（1）624 kW （2）433∶26 000 26 945∶433解析：（1）t 时间内，水轮机获得的机械能E ＝[mgh ＋12m （v 12－v 22）]×75% ＝[Qtρgh ＋12Qtρ（v 12－v 22）]×75% 则发电机输出的电能E 电＝E ×80%， 发电机的输出功率0=624 kW E P t =电．（2）发电机的输出电流56.2410==A=2 600 A240PIU⨯，输电线路损失的功率ΔP＝P0×5%＝624×5% kW＝31.2 kW，输电线中的电流243.3 AI≈，故升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝I2∶I1≈43.3∶2 600＝433∶26 000．降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率：P＝P0－ΔP＝592.8 kW．输出电流332592.810==A 2 694.5 A220PIU⨯≈．所以降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4＝I3∶I2＝2 694.5∶43.3＝26 945∶433．。

士大夫但是感到十分第二章交变电流第七节远距离输电A级抓基础1．(多选)下列关于电能输送的说法中正确的是()A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济B．减小输电导线上功率损失的唯一办法是采用高压输电C．减小输电导线上电压损失的唯一方法是增大输电线的横截面积D．实际输电时，要综合考虑各种因素，如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等答案：AD2．远距离输电中，发电厂输送的电功率相同，如果分别采用输电电压为U1＝110 kV和输电电压为U2＝330 kV输电．则两种情况中，输电线上通过的电流之比I1∶I2等于()A．1∶1B．3∶1C．1∶3 D．9∶1解析：输送功率相同，根据P＝UI得，输电电流与输电电压成反比，由公式I1I2＝U2U1可知B对．答案：B3．晚上七八点钟，用户使用的电灯增多，灯光要比深夜暗些，这是因为()A．电路的总电流减小，每盏灯分到的电流也减小B．电路的总电流不变，但每盏灯分到的电流减小C．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降增大D．电路的总电流增大，使输电干线上的电压降减小解析：晚上七八点钟，由于负载增多，总电阻减小，根据欧姆定律I＝UR可知，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，所以用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压降低，故C正确，ABD 错误．答案：C4．(多选)某发电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R.现若用理想变压器将电压升高到220 kV送电，下面哪个选项正确()A．因I＝UR，所以输电线上的电流增为原来的20倍B．因I＝PU，所以输电线上的电流减为原来的120C．因P＝U2R，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的120解析：根据P＝UI得I＝PU，输送功率一定，输送电压变为原来的20倍，则输送电流变为原来的120，故A错误，B正确；根据P损＝I2R得，输送电流变为原来的120，则损失的功率变为原来的1400，故C错误；根据P损＝I2R得，输送电流变为原来的120，要使输电线上的功率不变，电阻变为原来的400倍，根据R ＝ρl S ＝ρ4l πd 2，直径变为原来的120，故D 正确． 答案：BD5．(多选)某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R .则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流I ＝U RB ．输电线上的电流I ＝P 0UC ．输电线上损失的功率P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 0U 2R D ．输电线上损失的功率P ＝U 2R解析：输电线上的电流I 线＝P 0U ＝U 线R故A 错误，B 正确；输电线上的功率损失P ＝I 2线R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 0U 2R ＝U 2线R ，故C 正确，D 错误． 答案：BC6．(多选)某发电厂通过远距离向某学校输电，输送的电功率为P ，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，则下列说法正确的是( )A ．输送的电压越高，输电线路上损失的电压越大B ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成正比D ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比解析：设输电电压为U ，线路电阻为R ，由P ＝UI 得输电电流I＝PU，则损失电压为U损＝IR＝PRU，A错，B对．线路上损失的功率P损＝I2R＝P2RU2知C错，D对．答案：BDB级提能力7．有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()A．P2变大，P3变大B．P1变小，P2变小C．U2变小，U3变小D．U2变小，U4变大解析：当用户消耗的电功率变大时，由于是理想变压器，则P3也会变大，由于T1的输入电压U1一定时，U2也不变，则P2必须变大，故A正确，B错误；线路上的电流变大，导致电阻R消耗的功率也变大，电阻两端电压也变大，所以U3变小，U4变小，故C、D 错误．答案：A8．分别用220 V和1 100 V的电压输电，输送电功率相同，导线材料和送电距离也相同．若要输电线路上的功率损失也相同，则所用导线的横截面积之比是()A．25∶1 B．5∶1C ．1∶5D ．1∶25解析：设导线的电阻率为ρ，导线的横截面积为S ，导线总电阻为R ，送电距离为L ，输电电压为U ，输电线中电流为I ，输送功率为P ，则由P ＝UI 得，I ＝P U ，输电损失的电功率为ΔP ＝I 2R ，R ＝ρ2L S，联立可得：ΔP ＝P 2U2·ρ2L S .由题意，P 、L 、ρ、ΔP 相等，则有S 1∶S 2＝U 22∶U 21＝1 1002∶2202＝25∶1.故选A.答案：A9．(多选)远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表， R 是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K 由2改接为1时，下列说法正确的是( )A ．电压表读数增大B ．电流表读数增大C ．电流表读数减小D ．输电线上损失的功率减小解析：K 由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增多，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2可知输电电压U 2升高．所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，A 正确；电压表示数增大，电流增大，所以电流表的示数增大，B 正确，C 错误；电流表示数增大，输电线损失功率增大，D 错误．答案：AB10．(多选)如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F 达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是( )A ．适当减小输电线的电阻rB ．适当提高n 4n 3C ．适当提高n 2n 1的同时，降低n 4n 3D ．适当降低n 2n 1的同时，提高n 4n 3解析：当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据ΔP ＝I 2r ，可以减小输电线的电阻r ，A 对；也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高n 2n 1，这样使线圈n 3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低n 4n 3，C 对． 答案：AC11．发电厂输出的交变电压为22 kV ，输出功率为2.2×106 W ，现在用户处安装一降压变压器，用户电压为220 V ，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22 Ω.求：(1)输电导线上损失的电功率；(2)变压器原、副线圈的匝数之比．解析：(1)导线上输送的电流为I线＝P总U总＝2.2×1062.2×104A＝100 A则输电线损失电功率P损＝I2线R线＝1002×22 W＝2.2×105 W (2)降压变压器原线圈电压U1＝U总－U线＝U总－I线R＝19 800 V 所以原副线圈匝数比n1 n2＝U1U2＝19 800220＝901答案：(1)2.2×105 W(2)90∶112．水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一．某小河水流量为40 m3/s，现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1 000 kW的发电机发电，采用高压输电，高压输电线的总电阻为5Ω，损耗总功率的5%.求：(1)能使多少盏“220 V，100 W”的电灯正常发光？(2)设发电机输出电压为500 V，则所用理想升压变压器原副线圈匝数比应是多大？(3)若所用发电机总效率为50%，则拦河坝要建多高(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2)?解析：(1)用户得到的功率P用＝P×95%，P用＝n×P灯，n＝9 500 盏．(2)输电线上损失的功率P×5%＝I2R，设升压变压器原线圈两端的电压为U1，副线圈两端的电压为U2升压变压器输出功率P＝U2I且P＝P总，则U2＝10 000 V，由n1n2＝U1U2解得n1n2＝120.(3)由水流流量Q知，每秒钟到达发电机涡轮组的水的体积V＝Q每秒钟到达发电机涡轮组的水的质量m＝ρV，由题意知：mgh ×50%＝P，解得h＝5 m.答案：(1)9 500(2)120(3)5 m。

远距离输电(建议用时：45分钟)[学业达标]1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是( ) A ．使输电线粗一些 B ．减小输电线长度 C ．减少通电时间D ．采用高压输电【解析】 从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流．【答案】 D2．关于电能输送的以下分析，正确的是( )【导学号：90270094】A ．由公式P ＝U 2R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B ．由公式P ＝U 2R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大 D ．由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比【解析】 输电线上损失的功率P 损＝I 2R 线＝U 2损R 线，U 损指输电线上的分压，而不是输电电压，选项C 正确．【答案】 C3．如图2­7­5所示，L 1和L 2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器．若已知甲的变压比为500∶1，乙的变流比为200∶1，并且已知电压表两端的电压为200 V ，通过电流表的电流为5 A ，则输电线的输送功率为( )图2­7­5A ．1.1×102W B ．1.1×104W C ．1.1×106 WD ．1.1×108W【解析】 已知变压比为500∶1，电压表示数为220 V ，故传输电压为：U ＝220×500 V ＝1.1×105V ；已知变流比为200∶1，电流表示数为5 A ，故传输电流为：I ＝5×200 A＝1 000 A ；故电功率为：P ＝UI ＝1.1×105V×1 000 A＝1.1×108W ，故D 正确．【答案】 D4．(多选)远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n 倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是( )A ．输电线上的电功率损失是原来的1/nB ．输电线上的电功率损失是原来的1/n 2C ．输电线上的电压损失是原来的1/nD ．输电线上的电压损失是原来的n 倍【解析】 由P ＝UI 知，当输送的功率P 一定时，电压升高为原来的n 倍时，输电电流I ′＝P /U ′＝P /(nU )＝1n I ；又P 损＝I 2R 线，所以输电线上的功率损失P ′损＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1n I 2R 线＝1n 2P 损，即B 正确．输电线上的电压损失U ′损＝I ′R 线＝1n IR 线＝1nU 损，C 正确．【答案】 BC5．(2016·宜昌高二检测)“西电东送”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电压．从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106kW ，输电电压为1 000 kV ，输电线电阻为100 Ω.若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为( )【导学号：90270095】A ．105kW B ．104kW C ．106 kWD ．103kW【解析】 输电电流I ＝P U，输电线路损失的电功率P 损＝I 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R ＝1×105kW ；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P 损，A 正确．【答案】 A6．如图2­7­6所示为远距离输电线路的示意图，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )图2­7­6A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备的功率无关B ．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C ．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压【解析】 变压器的输入功率、输入电流的大小是由用户消耗的功率大小决定的，A 、B项错误；用户的总电阻减小，根据P ＝U 2R，输电电压不变，消耗的功率增大，输电线上的电流增大，再根据P 损＝I 2·r ，因此线路损失功率增大，C 项正确；升压变压器的输出电压等于在输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器输入电压，D 项错误．【答案】 C7．(多选)高压直流输电与高压交流输电相比( ) A ．高压直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗B ．高压直流输电所需的设备比高压交流输电所需的设备经济C ．高压直流输电技术简单D ．高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统【解析】 稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗，A 正确；高压直流输电技术的要求高，所需的换流设备制造难价格高，B 、C 错误；高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统，D 正确．【答案】 AD8．远距离输电的原理图如图2­7­7所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )图2­7­7A.I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22RD ．I 1U 1＝I 2U 2【解析】 根据理想变压器的工作原理得I 1U 1＝I 2U 2、I 1I 2＝n 2n 1.U 2不是加在R 两端的电压，故I 2≠U 2R，而I 1U 1等于R 上消耗的功率I 22R 与下一级变压器的输入功率之和，选项D 正确．【答案】 D[能力提升]9．(多选)在如图2­7­8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( )【导学号：90270096】图2­7­8A ．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增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【解析】 由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A 错误；在电能输出过程中有：I ＝P U，U 线＝IR 线，U 3＝U 2－U 线，因P 变大，I 变大，所以U 线变大，所以降压变压器初级电压U 3变小，则降压变压器的输出电压变小，B 错误；由P 损＝(P U)2R 线，因P变大，所以P 线变大，C 正确；根据P 损P＝P U 2R 线P＝PR 线U 2，因P 变大，所以比值变大，D 正确． 【答案】 CD10．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3×106kW.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2×105A B ．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9×108kW D ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2/r ，U 为输电电压，r 为输电线的电阻【解析】 输出电功率P ＝3×106 kW ，输电电压U ＝500 kV ，则输电线上输送的电流大小为I ＝PU＝6×103A ，所以A 错．输电线上由电阻造成的损失电压U 损＝Ir ＝15 kV ，所以B正确．输电线上损失的功率ΔP ＝U 损I ＝P 2U2r ，所以D 错．若改用5 kV 电压输电，则输电线上的极限电流I ′＝5 kV 2.5 Ω＝2 000 A ，导线上最大消耗功率P ′＝I ′2r ＝(2 000)2×2.5 W＝107W ，故C 错．【答案】 B11．远距离输电时，输送电压为6 000 V ，功率为500 kW ，这时，安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kW·h，则输电效率为多大？输电导线的电阻为多少？ 【导学号：90270097】【解析】 由能量守恒定律可知： η＝Pt －4 800Pt ×100%＝1－4 800500×24×100%＝60% 因为P 损＝P ×40%，P 损＝P 2U2r所以r ＝36×106×200×10325×1010Ω＝28.8 Ω. 【答案】 60% 28.8 Ω12．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图2­7­9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%，试求：图2­7­9(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比； (2)画出此输电线路的示意图； (3)用户得到的电功率是多少．【解析】 (1)输电线损失的功率P 损＝P ×4%＝100 kW×4%＝4 kW. 输电线电流I 2＝P 损R 线＝4×10310A ＝20 A. 升压变压器输出电压U 2＝P I 2＝100×10320 V ＝5×103V.升压变压器原、副线圈匝数比：n 1n 2＝U 1U 2＝2505 000＝120.电压损失U 损＝I 2R 线＝20×10 V＝200 V. 降压变压器原线圈端电压U 3＝U 2－U 损＝4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比n 3n 4＝4 800220＝24011.(2)如图所示(3)用户得到的功率P 户＝P －P 损＝96 kW. 【答案】 (1)1∶20 240∶11 (2)见解析图 (3)96 kW重点强化卷(三) 交流电、变压器与远距离输电问题(建议用时：60分钟)一、选择题1．(2015·四川高考)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图1所示．矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( ) 【导学号：90270098】图1A．峰值是e0B．峰值是2e0C．有效值是22Ne0D．有效值是2Ne0【解析】因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值E＝2Ne0，故选项D正确．【答案】 D2．如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )图2A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 AC．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A【解析】灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12 V，副线圈电流I2＝2×612A＝1 A，根据匝数比得原线圈电流I1＝120I2＝0.05 A，原线圈电压U1＝20U2＝240 V，选项D正确，其他选项错误．【答案】 D3．(多选)为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( ) A．输电电流为3 I B．输电电流为9 IC ．输电电压为3 UD ．输电电压为13U【解析】 输电线上的热耗功率P 线＝I 2R 线，热耗功率由P 变为9 P ，则电流由I 变为3 I ，选项A 正确．输电功率P 不变，由P ＝UI ，电流变为3 I ，输电电压为13U ，选项D 正确．【答案】 AD4．(多选)如图3甲所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55 Ω，Ⓐ、为理想电流表和理想电压表．若原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是( ) 【导学号：90270099】图3A ．电流表的示数为2 AB ．原、副线圈匝数比为1∶2C ．电压表的示数为电压的有效值D ．原线圈中交流电压的频率为100 Hz【解析】 由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U 1＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，可得原、副线圈匝数之比n 1n 2＝U 1U 2＝220 V110 V＝2∶1，故B 错误；电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确；电流表示数I ＝U R ＝11055A ＝2 A ，故A 正确；由题图乙可知T ＝0.02 s ，所以交流电压的频率为f ＝1T ＝10.02Hz ＝50 Hz ，D 错误．【答案】 AC5．(多选)(2016·兰州高二检测)如图4为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是( )图4A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的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．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【解析】电路中的功率损耗ΔP＝I2R线，而R线＝ρlS，增大输电线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A项正确；由P＝UI来看，在输送功率一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B项正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C项错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D项正确．【答案】ABD6．如图5所示的甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上110 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为55 V．若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V 的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为( ) 【导学号：90270100】图5A．220 V,220 V B．220 V,110 VC．110 V,110 V D．220 V,0【解析】当a、b两端接110 V电压时，c、d间获得的电压为55 V，说明c、d间线圈的匝数为原线圈a、b间匝数的一半；反过来，当c、d两端接110 V电压时，由电压与匝数的关系知，a、b间电压应为220 V．当e、f两端接110 V电压时，g、h间电压为55 V，说明g、h间电阻为e、f间电阻的一半；当g、h两端接110 V电压时，其等效电路如图所示．e、g间没有电流，e、g间电压为零，所以e、f间电压与g、h间电压相等，为110 V，故B正确．【答案】 B7．(多选)(2016·德州高二检测)某小型水电站的电能输送示意图如图6所示，发电机的输出电压为220 V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则( )图6A.n 2n 1>n 3n 4 B.n 2n 1<n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率【解析】 由于输电线上有电阻，所以考虑到电压损失，则有升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，根据变压器的电压与匝数之比的关系，可知要让用电器正常工作，必须有n 2n 1>n 3n 4，故A 项对，B 、C 项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D 项也对．【答案】 AD8. 如图7所示，理想变压器的原线圈匝数n 1＝1 600匝，副线圈匝数n 2＝800匝，交流电源的电动势瞬时值 e ＝2202sin(100πt ) V ，交流电表Ⓐ和的内阻对电路的影响可忽略不计．则( )图7A ．当可变电阻R 的阻值为110 Ω时，变压器的输入功率为110 WB ．当可变电阻R 的阻值为110 Ω时，电流表Ⓐ的示数为2 AC ．当可变电阻R 的阻值增大时，电压表的示数增大D ．通过可变电阻R 的交变电流的频率为100 Hz【解析】 由U 1U 2＝n 1n 2可知，副线圈的电压瞬时值U ＝110 2sin(100πt ) V ，故可变电阻R 的阻值为110 Ω时，可变电阻消耗的功率为P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫U m 22R，则变压器的输入功率为110 W ，A 正确．电流表示数为电流的有效值，经计算可知应为0.5 A ，A 正确，B 错误．由于原、副线圈的匝数比确定，则副线圈电压恒定，C 错误．变压器并不改变电流的频率，原线圈中电流的频率为50 Hz ，故副线圈中电流的频率为50 Hz ，D 错误．【答案】 A9．如图8所示，Q 是熔断电流为1 A 的保险丝，R 为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n 1：n 2＝2∶1.原线圈的电压为u ＝2202sin(100πt ) V ．要使保险丝不熔断，R 的阻值一定( ) 【导学号：90270101】图8A ．不能小于55 ΩB ．不能大于55 ΩC ．不能小于77 ΩD ．不能大于77 Ω【解析】 保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值．由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2n 1U 1＝12×220 V＝110 V ．由I 1I 2＝n 2n 1得：I 2＝n 1n 2I 1＝21×1 A＝2 A ，所以R min ＝U 2I 2＝55 Ω，故A 正确． 【答案】 A10．(2015·安徽高考)如图9所示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )图9A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2、V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动【解析】 电压表V 1的示数和a 、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时V 1示数不变，选项A 错误；电压表V 2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V 2示数不变，V 3示数为V 2示数减去R 0两端电压，两线圈中电流增大，易知R 0两端电压升高，故V 3示数减小，选项B 错误；理想变压器U 1I 1＝U 2I 2，则U 1ΔI 1＝U 2ΔI 2，ΔI 2＞ΔI 1，故U 2＜U 1，变压器为降压变压器，选项C 错误；因I 2增大，故知R 减小，变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动，选项D 正确．【答案】 D 二、计算题11．水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一．某小河水流量为40 m 3/s ，现欲在此河段安装一台发电功率为1 000千瓦的发电机发电．(1)设发电机输出电压为500 V ，在输送途中允许的电阻为5 Ω，允许损耗总功率的5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？(2)若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？(g 取10 m/s 2)【解析】 (1)设送电电流为I ，损耗的功率为P 耗，导线电阻为R 线，由P 耗＝I 2R 线得： I ＝P 耗R 线＝ 1 000×103×0.055 A ＝100 A 设送电电压为U 送，由P ＝IU 得： U 送＝P I ＝1 000×103100V ＝1×104 V 则升压变压器原、副线圈匝数比：n 原n 副＝U 原U 送＝50010 000＝120. (2)发电时水的重力势能转化为电能，故50%mgh ＝Pt其中m t ＝ρV t ＝1×103×40 kg/s＝4×104 kg/s所以h ＝Pt mg ×0.5＝ 1 000×1034×104×10×0.5m ＝5 m. 【答案】 (1)1∶20 (2)5 m12．如图10所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r ＝1 Ω，升压变压器匝数比为n 1∶n 2＝1∶4，降压变压器的匝数比为n 3∶n 4＝4∶1，输电线总电阻为R 线＝4 Ω，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10(1)输电线上损耗的电功率P 损为多大？(2)发电机的电动势E 为多大？ 【导学号：90270102】【解析】 (1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P 灯＝40×22×6 W＝5 280 W ＝P 4由于电灯正常发光时降压变压器副线圈两端电压U 4＝220 V所以降压变压器原线圈两端电压U 3＝n 3n 4U 4＝41×220 V ＝880 V 两变压器之间输电线上的电流为I 线＝P 3U 3＝P 4U 3＝5 280880A ＝6 A 输电线上损失的功率P 损＝I 2线R 线＝62×4 W＝144 W.(2)输电线上损失的电压 U 损＝I 线R 线＝6×4 V＝24 V 升压变压器副线圈两端电压 U 2＝U 3＋U 损＝(880＋24) V ＝904 V 升压变压器原线圈两端电压U 1＝n 1n 2U 2＝14×904 V＝226 V 升压变压器原线圈中的电流I 1＝n 2n 1I 线＝41×6 A＝24 A 发电机内阻上的电压：U r ＝I 1r ＝24 V 发电机的电动势E ＝U 1＋U r ＝226 V ＋24 V ＝250 V.【答案】 (1)144 W (2)250 V。

第7节 远距离输电基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)1．对交流输电线路来说，输电线上的电压损失( ) A ．只由电阻造成 B ．只由感抗造成C ．只由容抗造成D ．由以上所述三个因素造成【答案】D2．关于电能输送的分析，正确的是( )A ．由公式P ＝U 2R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B ．由公式P ＝U 2R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大 D ．由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比 【答案】C3．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R .变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是( )A ．I 1I 2＝n 1n 2B ．I 2＝U 2RC ．I 1U 1＝I 22R D ．I 1U 1＝I 2U 2【答案】D4．(2019·日照期末)2018年1月28日，江苏南京遭遇近10年来最大降雪，高压线上冻起厚厚的冰霜，导致部分电线负重增大而断裂，有人想出通过增大输电线上损耗功率融冰方案．假设输电电压是220 kV ，当输送功率保持不变，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 kVB ．110 kVC ．440 kVD ．880 kV【答案】B【解析】根据输电功率公式I ＝PU和损耗功率的公式ΔP ＝I 2R 线＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R 线，可以看出，要使ΔP 增大为原来的4倍，则在P 和R 线不变的情况下，使电压U 变为原来的12，所以输电电压变为110 kV ，故A 、C 、D 错误，B 正确．5．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330 kV 高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是( )A ．可节省输电线的铜材料B ．可根据需要调节交流电的频率C ．可减小输电线上的能量损失D ．可加快输电的速度【答案】AC6．(2019·贵港名校月考)如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1及输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变．夜幕降临，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是( )A ．升压变压器次级电压U 2降低B ．降压变压器初级电压U 3降低C ．输电线消耗的功率增大D ．发电机的输出功率不变【答案】BC【解析】当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器的初级电流变大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大．输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U 1不变，升压变压器匝数比不变，则次级电压U 2不变，可知降压变压器的输入电压U 3减小．故B 、C 正确，A 错误．发电机输出功率随用户负载增多而增加，D 错误．二、非选择题7．对某一输电线路，线路架设情况已确定，现要求输送一定的电功率P ，若输电线上损失的功率占输送功率P 的百分比用η表示，输电线路总电阻用r 表示，输电电压用U 表示，则η、P 、U 、r 间满足什么关系？从中你能得出什么结论？【答案】见解析【解析】ΔP ＝ηP ＝I 2r ，①P ＝UI ，②可得ηP ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2r ，即ηU 2＝Pr ，当P 、r 确定时，有ηU 2＝定值，所以要减小η，必须提高输电电压U ．8．某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW ，输出电压为250 V ，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%.用户获得220 V 电压，求应选用匝数比分别为多大的升压变压器和降压变压器？【答案】见解析【解析】依题意作出输电示意图如图所示，升压变压器原线圈的电流为I 1＝P U 1＝100×103250A ＝400 A当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I 2，则I 22R 线＝5%P 所以I 2＝5%PR 线＝0.05×100×1038A ＝25 A升压变压器T 1的匝数比为n 1n 2＝I 2I 1＝25 A 400 A ＝116则U 3＝U 2－R 线·I 2＝n 2n 1U 1－R 线·I 2＝3 800 V所以n 3n 4＝U 3U 4＝3 800 V 220 V ＝19011．能力提升9．如图所示，一理想变压器原副线圈匝数分别为n 1＝1 000，n 2＝200，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u ＝2202sin(100πt ) V ．副线圈中接一电动机，电阻为11 Ω，电流表A 2的示数为1 A ，电表对电路的影响忽略不计．下列说法正确的是( )A ．此交流电的频率为100 HzB ．电流表A 1的示数为0.2 AC ．此电动机输出功率为33 WD ．电压表示数为220 2 V【答案】BC【解析】交流电周期为T ＝2π100πs ＝0.02 s ，故频率为50 Hz ，A 错误；输入电压有效值为220 V ，D 错误；输出电压U ＝n 2n 1×220 V＝44 V ，则副线圈输出功率为UI ＝44 W ，电动机热功率为I 2R ＝11 W ，故输出功率为44 W －11 W ＝33 W ，C 正确；输入功率等于输出功率，可得原线圈电流为0.2 A ，B 正确．10．某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P 0，输电电压为U ，输电导线的总电阻为R ，则下列说法正确的是( )A ．输电线上的电流为U RB ．输电线上的电流为P 0UC ．输电线上损失的功率为U 2RD ．输电线上损失的功率为P 20RU2【答案】BD【解析】总功率P 0＝UI ，故输电线上的电流为I ＝P 0U，A 错，B 对；损失的功率为P 损＝I 2R ＝P 20RU2，C 错，D 对．11．(2019·遂宁名校月考)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个发电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当使用U ＝5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4 800度．求：(1)画出此远距离输电线路示意图；(2)这时的输电效率η和输电线的总电阻r ；(3)若想使输电效率提高到90%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？【答案】(1)见解析 (2)60% 20 Ω (3)10 kV 【解析】(1)远距离输电线路示意图如下．(2)安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4 800度．可以解得损耗功率ΔP ＝4 800 kW ·h 24 h ＝200 kW这时的输电效率为η＝P －ΔP P ＝500－200500＝60%输电线上的损耗功率ΔP ＝I 2r 由输送的电功率P ＝UI 解得I ＝100 A输电线的总电阻r ＝ΔPI2＝20 Ω．(3)输电效率提高到90%，η＝P －ΔP ′P又ΔP ′＝I ′2r ＝⎝⎛⎭⎪⎫P U ′2r联立解得U ′＝1×104V ．。

第七节远距离输电一、单项选择题1. 在变电所里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器，在下图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是( )解析：强电流变成弱电流，需用升压变压器，而且是用火线绕在变压器上做输入端，这样才能监测电网上的强电流．答案：A2．(2013·广东高考)如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯光电阻R1＝6 Ω，AB端电压u1＝122sin 100πt(V)．下列说法正确的是()A．电流频率为100 HzB．的读数为24 VC．的读数为0.5 AD．变压器输入功率为6 W答案：D3．分别用U 1＝U 和U 2＝kU 两种电压输送电能，若输送的功率相同，导线上损失的功率也相同，导线的长度和材料也相同，则在两种情况下导线的横截面积之比为S 1∶S 2等于( )A ．k ∶1B ．1∶kC ．k 2∶1 D ．1∶k 2解析：由P 损＝P 2ρlU 2S知损失的功率相同时，导线的横截面积之比与电压的平方成反比．答案：C4．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3×106kW.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2×105A B. 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9×108kWD. 输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2R，U 为输电电压，R 为输电线的电阻解析：由P ＝IU 得输电线上输送的电流I ＝P U ＝3×106×103500×103 A ＝6×103A ，由ΔU ＝IR 得输电线路上的电压损失ΔU ＝6×103×2.5 V＝15×103V ，输电线上损失的功率为ΔP ＝I 2R＝P 2U 2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3×1065002×2.5 W＝9×107W ，选项B 正确． 答案：B二、双项选择题5．理想变压器的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，只有一个副线圈，原线圈两端接交流电源，已知电阻R ＝5 Ω，电压表V 的读数为100 V, 则( )A ．原、副线圈中电流频率之比f 1∶f 2＝10∶1B ．电流表A 2的读数2 AC ．电流表A 1的读数0.2 AD ．变压器的输入功率为200 W解析：原、副线圈中电流频率相等，变压器的输入功率为20 W ．A 、D 错误． 答案：BC6．关于远距离输电，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( )A ．升压变压器原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B ．输电线路中的电流只由升压变压器的匝数比决定C ．当用户消耗的总功率增大时，输电线上损失的功率增大D ．升压变压器的输出电压不等于降压变压器的输入电压解析：因输入功率等于输出功率，而发电机输出的电压不变，所以选项A 、B 错误；当用户消耗的总功率增大时，输电线中的电流增大，根据P ＝I 2R ，输电线上损耗的功率增大，选项C 正确；因为输电线上也有电压损失，所以升压变压器输出电压不等于降压变压器的输入电压，选项D 正确．答案：CD7．远距离输送一定功率的交变电流，若送电电压提高到n 倍，则输电导线上( ) A ．电能损失为原来的1n 2倍B ．电压损失为原来的1n2倍C ．电能损失减少n 2－1n2倍D ．电能损失减少了n －1倍解析：由P 耗＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2R线知A 对，再由电能损失减少量是P 损(1－1n 2)可知C 对．由I ＝P U，知电压提高到n 倍，则电流为原来的1n 倍，所以电压的损失是原来的1n，所以B 、D 错误．答案：AC8．远距离输电时，在输送功率不变的条件下，则在输电线上的功率损失( ) A ．随输电线电阻的增大而增大 B ．与输送电压的平方成正比 C ．与输电线上电压损失的平方成反比 D ．与输电电流的平方成正比解析：由P 耗＝I 2R 线知A 、D 正确． 答案：AD9．某小型水电站的电能输送示意图如下．发电机的输出电压为220 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.降压变压器原、副线匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器)．要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )A.n 2n 1＞n 3n 4B.n 2n 1＜n 3n 4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率解析：根据变压器工作原理可知n 2n 1＝220U 2，n 3n 4＝U 3220.由于输电线上损失一部分电压，升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，有U 2＞U 3，所以n 2n 1＞n 3n 4，A 正确，B 和C 不正确．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率加上输电线损失功率，D 正确．答案：AD三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位．)10．某小型实验水电站输出功率是20 kW ，输电线路总电阻是6 Ω. (1)若采用380 V 输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5 000 V 高压输电，用户端利用n 1∶n 2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．解析：(1)输电线上的电流强度为I ＝P U ＝20×103380A ＝52．63 A输电线路损耗的功率为P 损＝I 2R ＝52.632×6 W≈16 620 W＝16.62 kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流强度变为I ′＝P U ′＝20×1035 000A ＝4 A用户端在变压器降压前获得的电压U 1＝U －I ′R ＝(5 000－4×6)V＝4 976 V根据U 1U 2＝n 1n 2用户得到的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝122×4 976 V＝226.18 V. 答案：(1)16.62 kW (2)226.18 V11．在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个小水电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当使用U ＝5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻r .(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？解析：(1)由于输送功率为P ＝500 kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12 000度，终点得到的电能E ′＝7 200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I ＝P U计算，为I ＝100 A ，而输电线损耗功率可由Pr ＝I 2r 计算，其中Pr ＝4 80024kW ＝200 kW ，因此可求得r ＝20 Ω.(2)输电线上损耗功率Pr ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P U2r ∝1U2，原来P r ＝200 kW ，现在要求Pr ′＝10 kW ，计算可得输电电压应调节为U ′＝22.4 kV.答案：(1)η＝60% 20 Ω (2)22.4 kV12．发电机输出功率为40 kW ，输出电压400 V ，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，到达用户后再用变压器降为220 V ，求：(1)输电线上损失的电功率是多少？ (2)降压变压器的变压比是多少？解析：(1)发电机输出的电压为400 V ，经升压变压器后电压为U ＝51×400 V＝2.0×103V ，由P ＝UI 得输电线上的电流I ＝P U ＝40×1032.0×103A ＝20 A.输电线上的功率损失：ΔP ＝I 2·R ＝202×5 W＝2.0×103W. (2)输电线上的电压损失： ΔU ＝I ·R ＝20×5 V＝100 V. 加在降压变压器原线圈两端的电压：U 1＝U －ΔU ＝2.0×103 V －100 V ＝1.9×103 V.降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U 2＝220 V.降压变压器的变压比n 1n 2＝U 1U 2＝1.9×103220＝9511.答案：(1)2.0×103W (2)95∶11。