3.4远距离输电 跟踪训练（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
跟踪训练（解析版）
1．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、。在的原线圈两端接入一电压的交流电源，已知升压变压器的原线圈输入的总电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则用户消耗的电功率为（　　）
A．
B．
C．
D．
2．“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区。为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量，需要采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的功率将减少到原来的（　　）
A．
B．
C．
D．
3．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少到原来的
4．以下关于电能输送的分析，正确的是（　　）
A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损失越大
B．由公式P＝知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越大
C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越小
D．由公式P＝UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比
5．某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，两种情况下输送的电功率都是P。若输电线路的总电阻为R，则下列说法中正确的是（　　）
A．根据公式升压变压器原线圈通过的电流降为原来的
B．根据公式：提高电压后，输电线上的电流增为原来的20倍
C．根据公式P=I2R：提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的
D．根据公式P1=P2：提高电压后，输电线上的功率损耗不变
6．如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e111sin100t（V）。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25︰11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为220V，输入功率为1100W，输电线路总电阻R25Ω，电动机内阻r8.8Ω，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则正确的是（　　）
A．电动机的机械效率为60%
B．电流表的示数为10A
C．输电线路损失的电功率为200W
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1︰5
7．某发电站用的交变电压向远处送电，输送功率为，输电线的总电阻为。若改用的交变电压送电，保持输送功率不变，则输电线上节约的电功率为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．从发电站输出的功率为220kW，输电线的总电阻为5Ω，分别用1100V和11kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的功率损失之比为（　　）
A．1：100
B．100：1
C．1：10
D．10：1
9．寒冷的冬天为清除高压电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：通过降低输电电压的方式除冰。若正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，输电线损耗功率为P，除冰时，输电线损耗功率需变为100P，则除冰时（设输电功率和输电线电阻不变）（　　）
A．输电电流为100I
B．输电电流为10I
C．输电电压为
D．输电电压为
10．如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻R=20Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4：1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压。当用电器电阻R0=22Ω时（　　）
A．通过用电器R0的电流有效值是
B．升压变压器的输入功率为2325W
C．当用电器R0的阻值增大时，输电线损耗的功率也随着增大
D．用电高峰期灯泡较暗，可通过减少降压变压器原线圈的匝数来提高其亮度
11．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1、输电线的总电阻r、理想变压器匝数均不变，且n1∶n2＝n4∶n3。当用户用电器的总功率增大时（　　）
A．U1∶U2＝U4∶U3
B．用户的电压U4增加
C．输电线上的损失功率增大
D．输电线上损耗的功率占总输送功率的比例增大
12．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P1，用户得到的电功率为P2。下列关于P1和P2的表达式中正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
13．如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用总电阻为3Ω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220V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（　　）
A．输电线上的损失功率为300W
B．升压变压器的匝数比为1∶100
C．降压变压器的输入电压为4970V
D．降压变压器的匝数比为100∶1
14．远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则（　　）
A．
B．输电线损失的电功率为
C．提高输送电压U2，则输电线电流I2减小
D．电厂输送电功率为U2I2
15．如图所示，在模拟远距离电能输送电路中，升压变压器原线圈与发电机相连，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为。每条输电线的电阻为，若用户端负载电阻两端电压为，消耗的电功率为，两变压器均为理想变压器。则下列说法正确的是（　　）
A．降压变压器原线圈电压为
B．输电线上的电流为
C．输电线上损失的功率为
D．升压变压器副线圈电压为
16．如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98
550
kW·h的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1×105
W。求：
（1）按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年（365天计）能输出多少电能？
（2）假若输出电压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，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？
17．某发电站向远处输电的示意图如图所示，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。
（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、n1、n2、n3、n4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？
18．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，求：
（1）输电线上的电流I线；
（2）降压变压器的匝数比n3︰n4。
19．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV高压输电，最后用户得到220V、9.5kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）用户降压变压器原、副线圈的匝数比。
20．风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速的发展。如果风车阵中某发电机的输出功率为，输出电压为。发电机通过原、副线圈的匝数之比为的升压变压器、总电阻为的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户使用的用电设备需要的电压为，求：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输电线上损失的电功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
参考答案
1．A
【详解】
升压变压器原线圈输入电压的最大值为，有效值为
根据变压器的变压比
可知副线圈电压为
输电电流
输电线上损失的电功率为
用户消耗的电功率为
联立解得
故选A。
2．B
【详解】
根据
得
则输电导线损失的功率
输出电压提高到原来的10倍，则损失的功率变为原来的，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【详解】
AC．在输送功率一定时，由
知，输电电压提高到原来的n倍，则输电电流变为原来的，根据
可知输电线上的电压损失减为原来的，故AC错误；
BD．由
输电线上的功率损失减为原来的，故B错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．在计算输电线上功率损失时，公式P＝中的U表示的是输电线上的电压降，而不是输电电压；在输送电能一定时，由P=UI可知，输电电压越高，输电电流越小，由?P=I2R，可知输电线上功率损失越小，A错误；
B．由公式P＝计算输电线功率损失时，公式中的U必须是输电线上的电压降，则公式可变成?P=I2R，则有输电线的电阻越大，输电线上功率损失越大，B正确；
C．根据公式P＝I2R可得输电电流越大，输电导线上功率损失越大，C错误；
D．由公式P＝UI计算输电导线上的功率损失时，U必须是输电线上的电压降，则公式变成?P=I2R，输电导线上的功率损失与电流的平方成正比，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
AB．根据
知输送功率不变，输送电压变为原来的20倍，则输电电流降为原来的，升压变压器原线圈通过的电流不变，故AB错误；
CD．根据
得，电流降为原来的，则输电线上损耗的功率减为原来的，故C正确，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A.电动机的输入功率为，两端电压为，则通过电动机的电流
则电动机内部消耗的功率
则电动机输出功率
则电动机的机械效率
A错误；
BC.根据变流比可知，降压变压器输入电流
根据变压比可知，降压变压器输入电压
根据欧姆定律可知，输电线分压
△
输电线消耗功率
△△
则升压变压器输出电压
△
升压变压器的输出功率
△
则升压变压器输入功率
根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，则升压变压器的输入电流
电流表的示数为11A，BC错误；
D.根据变压比可知，升压变压器原、副线圈匝数之比
D正确。
故选D。
7．B
【详解】
输电线的功率损失
当输电电压为11kV时
当输电电压为55kV时
则输电线上节约的电功率480W。
故选B。
8．B
【详解】
输电线上由电阻造成的功率损失为
可得
B正确。
故选B。
9．BD
【详解】
AB．高压线上的热耗功率
若热耗功率变为100P，则有
联立解得
故A错误，B正确；
CD．又输送功率不变，根据
解得
故C错误，D正确。
故选BD。
10．BD
【详解】
A．降压变压器副线圈两端交变电压
知副线圈电压有效值
阻值R0=22Ω，通过R0电流的有效值是
故A错误；
B．降压变压器T2的原副线圈匝数之比为4：1，根据
降压变压器原线圈的电流为
输电线上损失的电功率为
降压变压器的输出功率
由升压变压器输出功率等于导线上消耗的功率和用电器上消耗的功率；可得升压变压器输入功率
故B正确；
C．当R0增大时，则降压变压器的副线圈的电流减小，根据
降压变压器原线圈的电流为减小，根据
可知输电线损耗的功率减小，故C错误；
D．用电高峰期灯泡较暗，根据
可通过减少降压变压器原线圈的匝数，从而增大来提高其亮度，故D正确。
故选BD。
11．ACD
【详解】
A．根据
，
以及
n1∶n2＝n4∶n3
可知
U1∶U2＝U4∶U3
选项A正确；
BC．当用户用电器的总功率增大时，输送功率变大，输电线上的电流增大，根据
P损＝I2r
可知，输电线上的损失功率增大，根据
ΔU＝Ir
可知，输电线上的电压损失变大；发电机的输出电压U1不变，则升压变压器的输出电压U2不变，降压变压器的输入电压U3变小，用户的电压U4减小，选项B错误，C正确；
D．根据
可知，输送电压U2和线路电阻r不变，则输电线上损失的功率占总输送功率的比例增大，选项D正确。
故选ACD。
12．AC
【详解】
输电线上的电流
输电导线的电阻
输电线上损耗的电功率为
用户得到的电功率为
故选AC。
13．AC
【详解】
A．输电线上的损失功率为
P损=P×0.6%=50kW×0.6%=300W
故A正确；
B．输电线上的电流为
升压变压器副线圈两端的电压为
由
可得
故B错误；
C．输电线上损失的电压为
U损=I2R=10×3V=30V
降压变压器输入电压为
U3=5000V－30V=4970V
故C正确；
D．由
可得
故D错误。
故选AC。
14．CD
【详解】
A．由于输电线总电阻为R，输电线上有电压降，U线＜U2．根据欧姆定律得：
故A错误；
B．输电线上有功率损失
故B错误；
C．根据
P=UI
知在功率不变的情况下，增大U2，I2减小，故C正确；
D．理想变压器不改变电功率
U2I2=U1I1
故电厂输送电功率为U2I2，故D正确。
故选CD。
15．AB
【详解】
A．根据变压器原副线圈电压关系
带入数据可得
故A正确；
B．根据
得
再根据变压器原副线圈电流关系
可得
故B正确；
C．在输电线上损失的电功率为
故C错误；
D．在两输电线上的电压
因此升压变压器的副线圈电压为
故D错误。
故选AB。
16．（1）2.19×105
kW·h或7.884×1011
J；（2）1∶16，173∶10
【详解】
解：（1）该发电系统一年能输出的电能，由P＝1.0×105
W，t＝365×6
h
E＝Pt＝2.19×105
kW·h＝7.884×1011
J
（2）依题意作出如图输电示意图，升压变压器原线圈中的电流
I1＝＝
A＝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I2，则
R线＝5%×P
所以
I2＝＝
A＝25
A
升压变压器T1的匝数比为
＝＝＝
降压变压器T2副线圈中电流I4，即为提供给所有用户的总电流I总，用户获得的总功率为
P用＝P－5%×P＝95%×P
又
P用＝U4I总＝U4I4
所以
I4＝＝
A＝431.8
A
其原线圈中电流I3＝I2＝25
A
降压变压器的匝数比为
＝＝＝
17．（1）见解析；（2）见解析
【详解】
（1）第一个回路：P1＝U1I1
第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR线＋P3，I2＝I3
第三个回路：P4＝U4I4
（2）＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4.
18．（1）25A；（2）
【详解】
（1）输电线上损失功率5kW，由
可得
（2）降压变压器原副线圈得到的功率为
降压变压器副线圈电流
根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得
19．（1）；（2）
【详解】
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关，即
而输送电流又取决于输电电压及输送功率，有
所以
降压变压器原线圈上的电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
20．（1）
；（2）
；（3）
【详解】
（1）升压变压器的副线因与原线圈的电压之比等于剧原线圈匝数之比
代入数据得
（2）输电线上的电流为
代入数据得
损失的功率为
（3）降压变压器原线圈的电压为
所以
答案第18页，总19页