3.4远距离输电 达标作业（Word版含解析）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
3.4远距离输电
达标作业（解析版）
1．如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线的电阻，灯泡L正常发光。保持变压器A的输入电压不变，现将滑片P上移，则（　　）
A．L变亮
B．输电线电功率减小
C．A的输入功率不变
D．B的输入电压增大
2．小型发电站向某工厂输电，发电站的输出功率为。若用电压输送，输电导线的总电阻为，再在用户端用一理想变压器降压，使用户得到的电压为。则降压变压器原、副线圈的匝数之比为（　　）
A．
B．
C．
D．
3．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。通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率，原线圈的电压保持不变，输电线路的总电阻不变。使用特高压输电，当副线圈与原线圈的匝数比提高为原来的倍，则提升匝数比前后线路损耗的电功率之比和电压损失之比分别为（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
4．交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数之比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U。下列说法正确的是（　　）
A．mn=1
B．mn>1
C．输电线上损失的功率为
D．输电线上损失的功率为
5．2020年12月30日，青海送河南800kV特高压直流输电工程正式投入运行。高压直流输电工程是在输电环节使用直流，在送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为直流，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。下列选项正确的（　　）
A．利用直流输电，有利于消除输电线的电感、电容造成的电能损失
B．采用直流输电时，用两台发电机给同一电路供电，它们必须同步运行，即同时达正的最大值，同时达负的最大值
C．为降低输电线路中的损耗，可利用变压器对整流后的直流电进行升压
D．在输送总电功率一定的情况下，若把输电压从500kV超高压提升到800kV特高压，线路上损失功率将减小为原来的
6．如图为某远距离输电示意图，由升压变压器、输电线和降压变压器组成。降压变压器为用户供电。若保持升压变压器输出电压不变，输电线电阻r恒定不变，当用户消耗功率增大时（　　）
A．输电线损耗的功率增大
B．电流表示数变小
C．电压表示数变小
D．发电厂输出的功率变小
7．某电站用11kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R，现若用变压器将电压升高到330kV送电，下面选项正确的是（　　）
A．输电上的电流增为原来的30倍
B．输电线上的电流减为原来的
C．输电线上损失的功率为原来的900倍
D．若要使输电线上损失功率不变，可将输电线的半径减为原来的
8．如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时（　　）
A．输电线上损失的功率增大
B．电压表V1的示数减小，电流表A1的示数增大
C．电压表V2的示数增大，电流表A2的示数减小
D．用户功率与发电厂输出功率的比值减小
9．如图所示额定电压为220V的用户供电的远距离输电的示意图，已知输入原线圈n1两端的电压U1=250V，发电机的输出功率为P=25kW，输电线的电阻r=5Ω，如果输电线上损失的功率为输送功率的0.5%，如果图中的升压变压器以及降压变压器均为理想的变压器，则下列正确的是（　　）
A．n1：n2=1：20
B．n3：n4=975：44
C．通过输电线的电流强度大小为5A
D．降压变压器原线圈两端的电压为4875V
10．某电站不用变压器直接向用户输送电能，若输电功率为P，输电电压为U，输电线电阻为R，用户得到的电压为，则下列说法中正确的是（　　）
A．输电线上损失电压为
B．输电线上损失电功率为
C．用户得到的功率为
D．用户得到的功率为
11．近年来，我国北方地区的高压输电线因遭遇寒流雨雪结冰（如图所示）负重增加造成断裂事故。科研攻关小组设想利用电流的热效应来快速融冰若原正常供电时，高压线上输电电压为U，输电电流为I，热耗功率为P；融冰时在发电功率、输电线电阻不变的情况下，通过自动调节变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为25P，则融冰时（　　）
A．输电电流为5I
B．输电电流为25I
C．输电电压为U
D．输电电压为U
12．2020年7月，1100kV新疆昌吉——安徽古泉特高压直流工程正式投运一年，它是目前世界是电压等级最高、送电距离最远的特高压直流输电工程。在输电功率不变的情况下，和试投运期间
550kV相比，优点是（　　）
A．可节省输电线材料
B．减少了输电线路中因发热而消耗的功率
C．输电速度是试投运时速度的二倍
D．因输电线上的电阻而损失的电功率减少到试投运的25%
13．某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200
kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为40
Ω，导线上损耗的电功率为16
kW，该村的用电电压是220
V。
（1）输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（2）如果该村某工厂用电功率为84
kW，则该村还可以装“220
V，40
W”的电灯多少盏？
14．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“，”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r；
（3）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功W。
15．每个居民小区均设有一降压变压器，变压器输入电压为6600V，为了安全，一般将此变压器建在与居住区相距较长的距离之外，经该变压器降压后用长导线接到居民小区。此距离上的导线电阻R不可忽略。一居民小区有440户，每户平均消耗电功率为100W，使用的变压器匝数比为，恰好能使额定电压为220V的用电器正常工作。求：
(1)导线上的总电阻R为多少；
(2)现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为300W。变压器输入电压仍为6600V，输电线路不变，为了使家用电器正常工作，需更换变压器，则新变压器的原副线圈匝数比为多少？
16．如图所示，某发电机输出功率为30，输出电压，用原、副线圈匝数比的变压器升压后向远处用户供电，输电线的总电阻，用户端用一降压变压器把电压降为。（变压器均为理想变压器）求：
（1）输电线上损失的电功率；
（2）降压变压器的匝数比。
17．一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500kW，路端电压为500V，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1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，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。
18．如图所示，某水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为8，在用户端用降压变压器把电压降为220V。若输电线上损失的功率为5kW，不计变压器的损耗。求：
（1）升压变压器的匝数比；
（2）降压变压器的匝数比；
（3）若要将输电线上损失的功率降低到原来的，在其他条件不变的情况下，应将升压变压器的匝数比改为多少？此时降压变压器的匝数比应为多少？
19．某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。求：
（1）降压变压器输出的电流为多少？
（2）输电线损失的电压为多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
20．一台发电机最大输出功率为4000kW，输出电压为4000V，经变压器升压后采用电压向远方输电。输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。若变压器和的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态。求：
（1）降压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）负载有多少个正常发光的灯泡。
参考答案
1．B
【详解】
AD．保持变压器A的输入电压不变，将滑片P上移，则变压器A的副线圈匝数变少，输出电压变小。则变压器B的输入和输出电压均变小，所以灯泡L两端的电压变小，灯泡变暗。选项AD错误；
B．变压器B的输出功率变小，输入功率也变小，则变压器B原线圈的电流变小，R上的电流变小，根据可知输电线上的电功率变小，选项B正确；
C．变压器B的输入率变小，输电线上的电功率变小，则变压器A的输出功率变小，输入功率也变小，选项C错误。
故选B。
2．B
【分析】
本题考查远距离输电问题，解决本题的关键：1、知道变压器原副线圈的电压比、电流比与匝数比的关系；2、知道升压变压器的输出电压、电压损失、降压变压器的输入电压之间的关系。
【详解】
设发电站端升压变压器的输出电压为，用户端变压器原线圈电压为，
则有
对用户端降压变压器，根据变压器的变压比有
联立解得降压变压器原、副线圈的匝数比为
故选B。
3．D
【详解】
原来匝数比为，原来输电压为，输送功率为
线路输送电流大小为
线路上功率损失为
线路上电压损失为
匝数比提高到原来的倍，所以提升匝数比前后线路损耗的电功率之比为和电压损失之比为。ABC错误，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
AB．若变压器的输电功率为P，用户得到的功率为P′，由于升压变压器输入电压为U，降压变压器输出电压为U，则升压变压器输出电压
降压变压器输入为
U3=nU
由于在输电线上有功率损失，所以P>P′，又
整理可得
mn＜1
故选项A、B错误；
CD．根据变压器的规律，升压变压器副线圈的电压
降压变压器原线圈电压
U3=nU
线路损失的电压
△U=U3-U2
损失的功率
由以上式子代入求得
故选项C正确，D错误。
故选C。
5．ACD
【详解】
A．直流线路没有感抗和容抗，所以利用直流输电，可以消除输电线的电感、电容造成的电能损失，选项A正确；
B．用两台发电机给同一交流电路供电才必须满足同步运行，而给直流电路供电则不要同步运行，选项B错误；
CD．输电总功率一定，则有
则升压后输电线上的电流变小，根据可知利用变压器对整流后的直流电进行升压可降低输电线路中的损耗，选项C正确；
D．根据可得
损失功率为
选项D正确。
故选ACD。
6．AC
【详解】
ABD．用户消耗功率变大，则降压变压器输出电流增大，输电线上电流增大，总功率变大，升压变压器原线圈电流也随之增大，输电线上损耗功率也变大，故A正确，BD错误；
C．降压变压器原线圈电压等于输电电压减去输电线上损耗的电压，所以降压变压器原线圈电压减小，C正确。
故选AC。
7．BD
【详解】
AB．根据
得
输送功率一定，输送电压变为原来的30倍，则输送电流变为原来的，故A错误，B正确；
C．电流减小到原来的倍，根据
可知，电线上损失的功率为原来的倍，故C错误；
D．电流减小到原来的倍，要使输电线上损失功率不变，电阻要变为原来的900倍，根据
可得直径或半径减为原来的，故D正确。
故选BD。
8．AD
【详解】
A．当用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则降压变压器副线圈的电流变大，即电流表A2的示数变大，由于匝数比不变，输电线上的电流I随之变大，A1的示数增大，输电线上损失的功率
变大，A正确；
B．因发电厂的输出电压U1恒定，则升压变压器的副线圈两端的电压U2不变，即电压表V1的示数不变，故B错误；
C．输电线上的电压损失
变大，故降压器原线圈两端的电压减小，副线圈两端的电压也减小，即电压表V2的示数减小，C错误；
D．设电厂输出功率为P，输电线上电流为I，用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值
＝＝
因为输电线上的电流I增大，则电压损失增大，U2不变，所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小，D正确。
故选AD。
9．AC
【详解】
AB．导线上的电流为
升压变压器副线圈中的电压为U2，则有
则
则降压变压器的初级电压为
=5000V-5×5V=4975V
则
n3：n4==995：44
故A正确，B错误；
C．根据以上分析可知，通过输电线的电流强度大小为5A，故C正确；
D．根据以上分析可知，降压变压器原线圈两端的电压为4975V，故D错误。
故选AC。
10．ABD
【详解】
AD．输电线上的电流为，故损失电压为
用户得到的功率为
AD正确；
B．输电线上损失电功率为
B正确；
C．用户端的电阻并非R，故不能用表示用户端得到的功率，C错误。
故选ABD。
11．AC
【详解】
AB．高压线上原热耗功率P=I2R线；融冰时热耗功率变为25P，则有
25P=R线
解得
I′=5I
故选项A正确，B错误；
CD．因发电功率不变，由
P输=UI=U′I′
解得
故选项C正确、D错误。
故选AC。
12．BD
【详解】
A．高压输电不能节省输电线的材料，故A错误；
C．特高压直流输电不会改变输电速度，故C错误；
BD．根据P=UI得，高压输电电压升为试压电压的2倍时，输电电流变为原来的一半，根据P损=I2R输电线上的功率损失将变为试压功率损失的，故BD正确。
故选BD。
13．（1）460∶11；（2）2500盏
【详解】
（1）根据如图所示输电线路，设高压输电线电流I2，输电电压为U2，由题意可知
P损＝I22r
所以有
I2＝＝A＝20
A
而
I1＝＝A＝400
A
根据电流与匝数成反比，则有
＝＝
U3＝U2－I2R线＝（500×20－20×40）V＝9200
V
根据电压与匝数成正比，则
＝＝460∶11。
（2）据降压变压器输入功率等于输出功率，有
P3＝P4＝200－16＝184
kW
灯可以消耗的功率是：P灯＝100
kW；所以还可装灯的盏数为
n＝＝2500盏
14．（1）200W；（2）0.5Ω；（3）240J
【详解】
（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4，电动机恰能正常工作，有
I4＝＝50A
由
得
I3＝5A
所以输电线路上损耗的电功率
（2）由＝得
U3＝2200V
升压变压器副线圈两端电压
U2＝U3+I3R＝2240V
又
＝
可得
U1＝280V
电动势的有效值为
由
I2=I3
得
I1＝40A
交流发电机线圈电阻
（3）线圈匀速转动一周的过程所用时间为
由能量守恒定律可得线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功即为消耗的电能
15．(1)0.1Ω；(2)
【详解】
(1)未换变压器时输电电流
变压器输出电压
电线上损失的电压
而
解得
(2)换变压器后输电电流
电线上损失的电压
变压器输出电压
则更换后的变压器匝数之比为
16．（1）9000W
；（2）35:11
【详解】
（1）变压器原线圈电流
由
可得
输电线路上损失的功率
（2）输电线路上降低的电压
则
降压变压器匝数比
17．（1）2500V；（2）60kW，440kW
【详解】
输电线路原理图如图所示
（1）根据设升压变压器原、副线圈的电压为U1、U2，由变压器的规律可知
升压变压器副线圈两端的电压
U2==2500V
（2）输电导线上的电流
I2==200A
输电导线上的功率损失
P损=I22r线=60kW
用户得到的功率
P用=P1－P损=440kW
18．（1）；（2）；（3），
【详解】
(1)由
知输电线上的电流
升压变压器的输出电压
变压器的电压比等于匝数比，所以
(2)降压变压器的输入电压
降压变压器的匝数比
(3)由
可知，变为原来的，则变为原来的10倍即，则
根据
此时输电线上的电流，所以降压变压器的输入电压
用户端电压仍为，所以
19．（1）；（2）200V；（3）1:16，190:11
【详解】
（1）降压变压器的输出电流为
（2）输电线上的电流为
输电线损失的电压为
（3）升压变压器的输出电压为
升压变压器的匝数比为
降压变压器的输入电压为
则降压变压器的匝数比为
20．（1）；（2）盏
【详解】
（1）输电线路输出电流为I2，则
则线路损耗电压为
降压变压器输入电压为U3，则
降压变压器原副线圈匝数比为
解得
（2）用户端得到的功率为
，
盏