2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册 3.4远距离输电 课时练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
3.4远距离输电
课时练（解析版）
1．下列关于交变电流、变压器和远距离输电的说法中不正确的是（　　）
A．理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定
B．交变电流的最大值是有效值的倍
C．降低输电损耗有两个途径：减小输电线的电阻和减小输电电流
D．一般交流电设备上标的额定电压指有效值
2．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T的原、副线圈匝数比，在T的原线圈的两端接入一有效值U=1000V的正弦交流电压，若原线圈的输入电功率，输电线的总电阻为20Ω。不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　）
A．2kW
B．5kW
C．10kW
D．20kW
3．如图所示为远距离输电原理图，变压器、为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，原、副线圈匝数比为，发电机的输出功率为P，输出电压为U，用电器两端的电压为，则输电线的电阻R为（
）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为，输电线的电阻为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为，若由于用户的负载变化，使电压表的示数增大了，则下列判断正确的是（　　）
A．电流表的示数减小了
B．输电线损失的功率减小了
C．电流表的示数减小了
D．输电线损失的功率减小了
5．供电站向远方输送正弦式交流电，输送的电功率恒定，若将输电电压提高到原来的2倍，则（　　）
A．输电电流为原来的2倍
B．输电导线上损失的电压为原来的2倍
C．输电导线上损失的电功率为原来的
D．输电导线上损失的电功率为原来的
6．如图所示，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，R为输电线的总电阻。T1的输入电压、输入电流和输入功率分别为U1、I1和P1，它的输出电压、输出电流和输出功率分别为U2、I23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、输出电流和输出功率分别为U4、I4和P4。设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，下列说法正确的是（
）
A．U2减小，U4变大
B．U2不变，U3变小
C．U2不变，I23变小
D．I4变小，P3变大
7．如图所示，甲图是远距离输电线路的示意图，乙图是发电机输出电压随时间变化的图象，则（　　）
A．用户用电器上交流电的频率是100
Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500
V
C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定
D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
8．为彻底解决渝西、渝北局部地区用电紧张形势，渝西、渝北电网主网架由升级到超高压，有力地支撑了这两个地区较大的年用电量。远距离输电时，首先要把电厂发电机组产生的电压通过升压变压器升高到，以40万的功率远距离送往变电站，不同的输送电压、所用的导线及相应的线损率（输电线上损耗的功率与总功率的比值）如表所示，则升级后（　　）
电压等级（）
线损率（%）
220
3
500
1
A．送往变电站远距离输电线的电流为
B．电厂的升压变压器原、副线圈匝数之比为
C．送往变电站的输电线损耗功率比升级前减少了
D．送往变电站的输电线的电压损失为
9．高压\特高压输电是减小电能损失的有效方法，我国在这方面已经走到了世界前列。如图所示为远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器，输电线总电阻。用户可等效为图中的滑动变阻器。已知，，用户额定电压为，正常情况下用户消耗的总功率为。下列说法正确的是
（　　）
A．变压器的输入功率为
B．滑动变阻器的阻值
C．升压变压器匝数比
D．当滑动变阻器触头向上滑动时，输电效率升高
10．如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电的示意图。已知发电机的输出电压为250V，升压变压器原、副线圈的匝数比是，两变压器之间输电导线的总电阻为4Ω，向用户供220V交流电，若变压器是理想变压器，当发电机的输出电功率为时。下列说法正确的是（　　）
A．远距离输电损失的电压160V
B．远距离输电损失的功率为640W
C．降压变压器原、副线圈的匝数比
D．若用户用电器增多则降压变压器输出电压增大
11．如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为1∶20，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，发电机输出功率为48kW，下列说法正确的是（　　）
A．用户端的功率为44kW
B．升压变压器的输出电压U2=2400V
C．如果用户端电压为220V，则降压变压器的原副线圈匝数比为120∶11
D．用电高峰时，为保证用户端用电器电压不变，需将滑片P适当上移
12．夏天由于用电器的增多，每年都会出现“用电荒”，只好拉闸限电。若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是（　　）
A．若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的4倍
B．若输送电压不变，则用电高峰时输电线损失的功率为正常供电时的4倍
C．若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍
D．若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率与正常供电时的相等
13．“华龙一号”是中国自主研发的第三代核电技术，跻身世界前列，其远距离输电线路简化如图，变压器为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，降压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，输电线的电阻为，下列说法中正确的是（　　）
A．电厂发出的电是直流电
B．
C．若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足
D．夜晚用户增多，输电线上损失的功率增大，用户两端的电压减小
14．远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750kV线路。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．可减少输电线上的能量损耗
D．可加快输电的速度
15．如图所示，某小型水电站通过升压变压器、高压输电线路和降压变压器将产生的电能输送给用户，水电站输出电压为400V，高压输电线总电阻为，用户端总功率为19kW，用户端电压为220V，变压器、为理想变压器，的匝数比。下列说法正确的是（　　）
A．的输出电压为2000V
B．的匝数比
C．高压输电线上的电流为5A
D．高压输电线上损失的电功率为1000W
16．某贫困山区利用当地丰富的水利资源修建了小型水力发电站，为当地脱贫攻坚发挥了巨大作用。已知水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，两根输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降低为。要求在输电线上损失的功率控制在。输电线路如图所示，请你设计两个理想变压器的匝数比。为此，请你计算：
（1）降压变压器输出的电流I为多少（结果用分数表示）？输电线上通过的电流是多少？
（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的原、副线圈的匝数比和各应等于多少？
17．如图所示，某小型交流发电机向远处用户供电，输电时先用理想变压器将电压升高，到达用户区再用理想变压器将电压降下来后供用户使用。已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电导线的总电阻为，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区两盏白炽灯均标有“”，电动机标有“”，电灯及电动机均正常工作，电表均为理想表，其余导线电阻可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）升压变压器原线圈电流；
（3）线圈匀速转动一周的过程中，产生的电能。
18．我国水力资源居世界首位，西部地区水力发电潜力巨大。其中，西南地区的云、贵、川三省水力资源占全国的68%，但开发还不到8%，国家启动“西电东输”战略工程，不仅有效利用了这些水利资源，更为西部地区的发展提供了契机。水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。某小型水力发电站水流量为，落差为，现利用它来发电，水电站的总效率为5%，发电机的输出电压为，通过升压变压器升压后向远处输电，两地间输电线的总电阻为，输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，在用户端用降压变压器把电压降为，认为所用的变压器都是理想变压器，已知水的密度，重力加速度。求：
（1）发电机的输出功率；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）降压变压器副线圈中的电流（计算结果保留2位有效数字）。
19．疫情期间，为保障医院用电安全，供电部门专门为医院ICU病房区设计供电系统以及输电电路如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小B的水平匀强磁场中，线框面积S=0.25m2，匝数n=100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以3000转/分的转速匀速转动，其输出端通过电刷E、F与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为250V，降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1，降压变压器的副线圈接入到病房区供电，两变压器间的输电线等效电阻R=20Ω，变压器均为理想变压器。医院有五间标准ICU病房，病房内医疗设备额定工作电压均为U=220V，每间病房的最大功率为P=4400W。当五间病房均满负荷工作时，求∶
（1）磁感应强度B的大小；
（2）升压变压器原、副线圈匝数之比。
20．如图为远距离输电示意图，已知电厂的输出功率为100kW，输出电压为250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：20，降压变压器的原、副线圈的匝数比为20：1，输电线的总电阻，图中变压器可视为理想变压器，求：
（1）图示中的送电电流
（2）用户得到的电压
（3）用户得到的功率。
参考答案
1．B
【详解】
A．由可知，理想变压器的输出电压由输入电压和原副线圈匝数比决定，故A正确，不符合题意；
B．正弦式交变电流在半个周期的整数倍时间内有最大值，最大值是有效值的倍，故B错误，符合题意；
C．要降低输电损耗，根据焦耳定律Q=I2Rt，发现有两个途径：一是减小输电线的电阻，二是减小输电电流，故C正确，不符合题意；
D．交流电器设备上标出的电压和电流值都是指有效值，故D正确，不符合题意。
故选B。
2．A
【详解】
由
解得升压变压器T原线圈中的电流
根据理想变压器的电流规律
解得输电线中电流
输电线上损失的电功率
选项A正确。
3．D
【详解】
记变压器T1原副线圈的电压分别为U1、U2，记变压器T2原副线圈的电压分别为U3、U4，再记流过R的电流为I2，根据原副线圈电压比与匝数比的关系有
=
，
=
代入数据有
U2
=
nU，U3
=
0.9nU
由于为理想变压器，则有
UR
=
U2
-
U3
=
0.1nU，I2
=
=
根据欧姆定律有
R
=
=
故选D。
4．A
【详解】
AC．降压变压器原副线圈两端的电压之比等于b，所以有
即降压变压器原线圈两端电压增大了
，所以输电线上损失的电压减小，故电流表A1示数减小了
即输电线上电流减小了，根据电流与匝数成反比知，电流表A2示数减小了
C错误A正确；
BD．由于输电线上电流减小了，故输电线损失的功率减小量为
BD错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．由于输送的电功率恒定，则根据
可知，若将输电电压提高到原来的2倍，则输电电流为原来的，故A错误；
B．根据欧姆定律由
将输电电压提高到原来的2倍，输电电流为原来的，则输电导线上损失的电压为原来的，故B错误；
CD．根据
可知，将输电电压提高到原来的2倍，输电电流为原来的，则输电导线上损失的电功率为原来的，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
当用户消耗的电功率变大时，P4变大，则P3变大；I4变大，I23变大，根据
可知，U2不变，导线上的电压损失变大，则
U3=U2-I23R
减小，根据
可知，U3减小。
故选B。
7．D
【详解】
A．由于变压器只交流电改变电压，不改变交流电的频率，由图乙可知，用户用电器上交流电的频率是50
Hz。A错误；
B．发电机输出交流电的电压的最大值为500V，因此有效值为
B错误；
C．输电线的电流由升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈匝数比用户，用电量以及输电导线的电阻共同决定，C错误；
D．当用户用电器的总电阻增大时，降压变压器副线圈电流减小，因此输电线的电流减小，输电线上损失的功率减小，D正确。
故选D。
8．CD
【详解】
A．送往变电站远距离输电线的电流约是
A错误；
B．电厂的升压变压器原、副线圈匝数之比为
B错误；
C．升级后导线上功率损失减小2%，即减小
C正确；
D．导线上的功率损失为
电压损失
解得
D正确。
故选CD。
9．BD
【详解】
A．当用户端正常工作消耗的总功率为时，降压变压器副线圈中的电流为
由理想变压器的工作原理可知
得
输电线上的损失功率为
则变压器的输入功率为
A错误
B．根据公式
得滑动变阻器得阻值为
B正确
C．由
得，升压变压器原线圈两端电压为
则升压变压器中的电流为
则升压变压器原副线圈的匝数之比
C错误
D．发电厂的输电效率为
当滑动变阻器触头向上滑动时，输电电流增大减小，则输电效率增加，D正确
故选BD。
10．AC
【详解】
A．输送电压为
输送电流为
所以损失的电压为
A正确；
B．远距离输电损失的功率为
B错误；
C．降压变压器的输入电压为
降压变压器原、副线圈的匝数比
C正确；
D．若用户用电器增多，用户的电功率大时，输电线中电流也增大，线路损失的电压增多，降压变压器初级电压减小，则用户的电压会减小，故D错误；
故选AC。
11．ABD
【详解】
B．变压器为理想变压器即升压变压器的输出功率等于发电机的输出功率，电流互感器的原副线圈匝数比为1:20，则输电线上电流为
升压变压器的输出电压为
故B正确；
A．输电线上损失的功率为
用户端的功率为
故A正确；
C．降压变压器的输入电压为
联立，可得
根据匝数比与电压比的关系，有
带入数据，可得
故C错误；
D．用电高峰时，用户增多，电阻变小，电流增大，输电线上的电压增大，用户电压降低，
为保证用户端用电器电压不变，应减小变压器原线圈匝数，需将滑片P适当上移。故D正确。
故选ABD。
12．BD
【详解】
AB．若输送电压不变，根据
P=IU
用电高峰时功率变为2倍，则输电电流为正常供电时的2倍；根据
可知输电线损失的功率为正常供电时的4倍；选项A错误，B正确；
CD．若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍，用电功率变为2倍，根据
P=IU
则此时输电电流等于正常供电时的电流；根据
可知输电线损失的功率与正常供电时的相等，选项C错误，D正确。
故选BD。
13．BD
【详解】
A．电厂发出的电是交流电，才能通过变压器，A错误；
B．输电线上损失电压为
解得
B正确；
C．由变压器的电压与匝数成正比可得
由于输电线上的电压损失，故满足
若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足
C错误；
D．夜晚用户增多，消耗的功率增大，由
可知，I4增大、I3增大，输电线上损失的功率、损失的电压增大，导致U3减小，U4减小，即用户两端的电压减小，D正确。
故选BD。
14．AC
【详解】
AC．根据
可知采用高压输电，可使输送相同功率的情况下，输电线中的电流较小，就不需要用电阻率更小、成本更高的材料做输电线，可节省输电线的材料，并且电流小了，输电线上的电能损失减少了，故AC正确；
B．高压输电不能调节交流电的频率，故B错误；
D．高压输电不能加快输电的速度，故D错误。
故选AC。
15．ABD
【详解】
A．根据变压器电压与匝数比关系，可得
所以，的输出电压为2000V，故A正确；
BC．设输入端的电压为，电流为，则
又
联立，代入数据，求得
高压输电线上的电流为
故B正确，C错误；
D．高压输电线上损失的电功率为
故D正确。
故选ABD。
16．（1）；20A（2）100V；5000V（3）1:20；245：11
【详解】
（1）用户得到的功率为
P=P1-?P=98kW
用户得到的电压为U=220V，降压变压器输出的电流
输电线上通过的电流
（2）输电线损失的电压
升压变压器输出的电压
（3）两个变压器的原、副线圈的匝数比
17．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，灯正常发光，电动机正常工作得
代入数据可得
由于
解得
所以输电线路上损耗的电功率
代入数据得
（2）由
可得
升压变压器副线圈两端电压
发电机产生的电动势的最大值
有效值为
由于
解得
（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产生的电能
解得
18．(1)
；
(2)
；
(3)
【详解】
(1)单位时间内流过的水的质量为
单位时间内发电机的输出功率为
(2)升压变压器输入端电流为
升压变压器输出端电流为
所以升压变压器的匝数比为
(3)用户端的电流为
19．（1）；（2）
【详解】
(1)线框转动的角速度为
线框在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，感应电动势最大值
解得
(2)当五间病房均满负荷工作时，降压变压器副线圈的电流
根据变压器原副线圈电流关系
代入数据得降压变压器原线圈的电流
根据变压器原副线圈电流关系
解得
设升压变压器原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，根据
代入数据解得
根据题意
U1=250V
则升压变压器得原副线圈匝数之比
20．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)根据
可得
又因为
则输电线上的电流为
(2)输电线上损失的电压为
降压前的电压为
用户得到的电压为
(3)输电线上损失的功率为
用户得到的功率为