2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册 3.4远距离输电 同步作业（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
同步作业（解析版）
1．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且：：。当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（　　）
A．用户的总电阻增大
B．用户的电压增加
C．：：
D．用户消耗的功率等于发电机的输出功率
2．如图所示有一台交流发电机E，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处的用户供电，输电线的总电阻为R。的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。若的输入电压一定，当用户消耗的电功率变小时；下列判断正确的是（　　）
A．变小，变大
B．不变，变小
C．变小，变小
D．变大，变大
3．某水电站，用总电阻为5Ω的输电线给940km外的用户送电，其输出电功率是3×106kW。现用500kV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1×105A
B．输电线上损失电压为300kV
C．该输电系统的输电效率为96%
D．若改用10kV电压输电，则输电线上损失的功率为4.5×108kW
4．国家重点项目工程——750千伏兰州至银川西电东输工程完成塔基建设。9月底全线架通。远距离输送交流电都采用高压输电，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．可减少输电线上的能量损失
D．可加快输电的速度
5．“西电东送”是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。某发电机输出的交流电经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法不正确的是（　　）
A．若减少升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小
B．用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同
C．若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加
D．根据欧姆定律输电电压增加，则输电电流增加
6．如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器。升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2
Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200
V且“用电设备”消耗的电功率为10
kW，不考虑其他因素的影响，下列表述错误的是（　　）
A．T1的副线圈两端电压的最大值为2
010V
B．T2的原线圈两端的电压为2
000
V
C．输电线上损失的电功率为50
W
D．T1的原线圈输入的电功率为10.1
kW
7．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则（　　
A．用户用电器上交流电的频率是100Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500V
C．当夜晚用户用电器增多时，输电线上损失的功率增大
D．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定
8．远距离输电原理图如图所示，原线圈输入电压及输电功率恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当S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．输电线上损耗的功率减小
D．用户的功率减小
9．如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势，导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为，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，电动机内阻为，电动机的机械效率恒为80%，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（　　）
A．该发电机的电流方向每秒钟改变50次，图示位置线圈的磁通量变化率为0
B．不计摩擦，线框转动一圈过程中，克服安培力做功24J
C．保持线框转速不变，若电动机突然卡住，输电线上的损耗功率将增加
D．若线框转速变为，电动机的机械功率将变为220W
10．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．t=0时刻发电机的线圈平面和磁场平行，磁通量为0
B．在1
s内发电机的线圈绕轴转动25圈
C．将此交流电接到匝数比是1：10的升压变压器上，副线圈的电压为
D．将此交流电与耐压值是220V的电容器相连，电容器会被击穿
11．如图所示，发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，已知某发电站输出功率为500kW，输出电压为500V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶5，高压输电线路的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的能量损耗，其余线路电阻不计，则（　　）
A．升压变压器的副线圈两端的电压为2500V
B．输电线路上损耗的功率为30kW
C．降压变压器的原、副线圈匝数比为5∶1
D．用户得到的功率为440kW
12．某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为100kW，电厂输出电压仅为200V，为减少输送功率损失，先用一理想升压变压器将电压升高再输出，到达目的地后用理想降压变压器降压。已知输电线路的总电阻为120，若在输电线路上消耗的功率为输送功率的12%，用户所需电压为220V，则（　　）
A．理想升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：50
B．理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为35：1
C．理想升压变压器的原、副线圈中的电流分别为400A和10A
D．理想降压变压器的原、副线圈中的电流分别为10A和400A
13．某水电站通过高压送电到某乡村，白天用电低峰时，输送功率为200kW，输送效率为90%，用户得到的电压为220V，到了晚上用电高峰，输送功率增大一倍到400kW，则（　　）
A．线路上损耗将增大一倍
B．输送的效率为80%
C．用户得到的电压仍为220V
D．线路上的电压损耗将加倍
14．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。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，电动机内阻，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则（　　）
A．电动机的机械效率为80%
B．电流表的示数为11A
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︰10
15．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率kW，发电机的电压V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为V。已知输电线上损失的功率kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　）
A．发电机输出的电流A
B．输电线上的电流A
C．降压变压器的匝数比
D．用户得到的电流A
16．光伏发电系统是指无须通过热过程，直接将光能转变为电能的发电系统。图示是某光伏发电系统为一所偏远学校的教室供电照明的示意图。已知太阳能光伏发电机的输出功率为100kW、输出电压为250V，输电线的总电阻；该学校每间教室有标有“220V
60W”字样的电灯16盏。若全部电灯正常发光，变压器均为理想变压器，输电线损耗功率是发电机输出功率的4%，求：
（1）升压变压器的原、副线圈的匝数之比。
（2）该光伏发电系统至多能供电照明的教室的间数。
17．某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电。当发电厂输出的功率为P0时，纯电阻用电设备消耗的功率为P1.若发电厂用一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到低于用电设备的额定电压后，供用电设备使用，如图所示。这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0时，用电设备可获得的功率增加至P2试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比各为多少？
18．为做好疫情防控供电准备，供电部门为医院设计的供电系统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，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′以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻R＝40Ω，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率P＝5×104W时，电压表的示数为250V，额定电压为220V的医疗设备正常工作。求：
（1）线圈转动角速度大小；
（2）降压变压器原、副线圈匝数之比。
19．某学校有一台发电机供学校停电时使用，其电路示意图如图所示：已知发电机内阻为，升压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻为，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则：
（1）输电线上损耗的电功率为多大？
（2）发电机的输出电压为多大？
20．利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台内阻为的太阳能发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比为，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“”灯6盏，若全部电灯正常发光，求：
（1）输电线路损失的功率；
（2）输电线路的效率。
参考答案
1．C
【详解】
A．当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小，A错误；
B．用电器增多时，功率增大，降压变压器输出电流增大，输电线上的电流增大，输电线上的电压降增大，升压变压器的U1和U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压U4减小，B错误；
C．因变压器原、副线圈的电压比等于匝数之比，则有
U1：U2=n1：n2
U3：U4=n3：n4
因为
：：
所以
U1：U2=U4：U3
C正确；
D．用户消耗的功率等于升压变压器输入功率减去输电线上损失的功率，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
AB．用户消耗的电功率变小，由于是理想变压器，则P3也会变小；由于T1的输入电压U1一定时，U2也不变，则P2必须变小，线路上的电流变小，导致电阻R消耗的功率也变小，电阻两端电压也变小，所以U3变大，U4变大，故AB错误；
CD．由于两变压器均是理想的，所以输入功率与输出功率相等，用户消耗的电功率变小，由于是理想变压器，则P3也会变小；由于T1的输入电压U1一定时，U2也不变，则P2必须变小，故C正确，D错误；
故选C。
3．D
【详解】
A．输电线上输送的电流大小为
A错误；
B．输电线上损失电压为
B错误；
C．损失的功率为
故该输电系统的输电效率为
94%
C错误；
D．若改用10kV电压输电，则输电电流为
输电线上损失的功率为
D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．由于输电距离一定，高压输电不会节省输电线的铜材料，选项A错误；
C．电压输送过程中输送的功率一定，根据P=UI可知输电电压越高，输电电流越小，根据知输电线上损耗的能量就小，所以采用高压输电的优点是可减少输电线上的能量损失。选项C正确；
BD．高压输电不会改变交流电的频率以及输电的速度，选项BD错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．减少升压变压器原线圈的匝数，输电电压增加，根据P=IU输电电流减小，损失功率减小，故A正确；
B．变压器并不能改变交流电的频率，则用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同，故B正确；
C．若增加用户用电负载的数量，总电阻减小，电流增大，由P=I2R知损失功率增大，故C正确；
D．根据P=IU输电电压增加，输电电流减小，故D错误。
故选D。
6．D
【详解】
T2副线圈电流
根据电流与匝数成反比得输电线中的电流，则有
解得
根据电压与匝数成正比得T2原线圈的电压
解得
输电线上损失的电压为
T1的副线圈两端的电压
则T1副线圈的最大值为2010V，输电线上损失的功率
根据变压器原副线圈的功率相等得原线圈输入的电功率为
故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
7．C
【详解】
A．发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T=0.02s，故
A错误；
B．由图像可知交流的最大值为Um=500V，因此其有效值为
B错误；
C．当夜晚用户用电器增多时，干路电流增大，根据
可知，输电线上损失的功率增大，C正确；
D．输电线的电流由输送的功率与电压决定的，与降压变压器原副线圈的匝数比无关，D错误。
故选C。
8．AC
【详解】
B．原线圈输入电压及输电功率恒定，当S由2改接为1时，根据
升压变压器副线圈匝数n2
增大，则U2增大，由于
则升压变压器副线圈电流I2减小，所以电流表读数减小，B错误；
A．线路损失的电压
减小，则降压变压器原线圈的电压
增大，则降压变压器副线圈的电压
增大，所以电压表的读数增大，A正确；
C．输电线上损耗的功率
由于升压变压器副线圈电流I2
减小，所以输电线上损耗的功率减小，C正确；
D．用户的功率
输电线上损耗的功率减小，所以用户的功率增大，D错误。
故选AC。
9．BCD
【详解】
A．依题意，可知交变电流的频率为
线圈每转一圈，电流方向改变两次，所以该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置为中性面，线圈的磁通量变化率为最大。故A错误；
B．电动机的机械效率恒为80%，有
可知，流过电动机的电流为
回路中消耗的总电功率为
根据能量守恒，线框转动一周过程中，克服安培力做功
故B正确；
C．若电动机突然卡住，电动机变成纯电阻电路，流过电路的电流增加，导致输电线的电流增加，输电线上的损耗功率增加。故C正确；
D．由题可知，原来的转速为
线圈产生的电动势有效值为
可知，若线框转速变为，其有效值要减半，所有用电器的电压和电流都变为原来的一半，对电动机
产生热的功率为
电动机的机械功率将变为
故D正确。
故选BCD。
10．BD
【详解】
A．t=0时刻感应电动势为零，说明此时刻线圈平面位于中性面，发电机的线圈平面和磁场垂直，，磁通量最大，故A错误；
B．由图可知，交流电的周期为0.04s，故在1
s内发电机的线圈绕轴转动圈数为
故B正确；
C．由图可知，输入电压的有效值为U1=200V，将此交流电接到匝数比是1：10的升压变压器上，副线圈的电压为
故C错误；
D．电容器的耐压值为电容器两端允许电压的最大值，将此交流电与耐压值是220V的电容器相连，电容器会被击穿，故D正确。
故选BD。
11．AD
【详解】
A．升压变压器的副线圈两端的电压为
故A正确；
B．输电线路中的电流为
输电线路上损耗的功率为
故B错误；
C．输电线路上损耗的电压为
降压变压器原线圈两端的电压为
降压变压器的原、副线圈匝数比为
故C错误；
D．用户得到的功率为
故D正确。
故选AD。
12．AD
【详解】
AC．升压变压器原线圈中的电流为
输电线上损失的功率为
解得
则升压变压器的原、副线圈的匝数比为
故A正确；C错误；
BD．升压变压器副线圈的电压为
则降压变压器原线圈的电压为
则降压变压器的原、副线圈的匝数比为
副线圈中的电流为
故B错误；D正确。
故选AD。
13．BD
【详解】
A．线路损失的功率为
解得
输送功率由200kW增大一倍到400kW，P增大到原来的2倍，线路上损耗将增大到原来的4倍，A错误；
B．设输入电压为U，输电线总电阻为r，输送的效率为
解得
依题意得
解得
B正确；
C．用户得到的电压为
解得
由上式可知，输送功率P增大时，用户得到的电压减小，用户得到的电压将小于220V，C错误；
D．线路上的电压损耗为
解得
由上式可知，输送电压加倍时，线路电压损失将加倍，D正确。
故选BD。
14．AB
【详解】
A．电动机的机械效率
而电流
解得
选项A正确；
C．在降压变压器中有
其中，，解得
所以输电线路损失的电功率
选项C错误；
D．升压变压器中副线圈的电压
则
选项D错误；
B．升压变压器中有
其中
解得
选项B正确。
故选AB。
15．AC
【详解】
A．升压变压器为理想变压器，则有
解得
故A正确；
B．输电线上的电流满足
解得
故B错误；
D．用户得到的电流满足关系
解得
故D错误；
C．根据变压器匝数比与电流比的关系，有
故C正确。
故选AC。
16．(1)1:20；(2)100
【详解】
(1)发电机的输出电流为
输电线的电流满足
解得
根据变压器电流关系得
(2)根据能量守恒得
解得
17．，
【详解】
设发电厂的输出电流为I0，输电线的电阻为R，用电设备的电阻为r，没有变压器时，输电线上消耗的电功率为
PR1=P0-P1=IR①
用电设备消耗的功率为
P1=Ir
②
用了变压器后，输电线上消耗的电功率为
PR2=P0-P2=I2R
③
（式中I是输电导线上的电流，也是升压变压器副线圈和降压变压器原线圈上的电流）
由①和③式可得
I=I0④
所以
此时用电设备消耗的功率为
P2=I′2r⑤
联立②⑤式得
I′=I0⑥
由④式和⑥式得
18．（1）100π
rad/s；（2）
【详解】
（1）发电机的最大感应电动势
Em＝nBSω
电压表的示数
解得
ω＝100π
rad/s
（2）升压变压器的输出电压
输送电流
在输送电路上有
U3＝U2-IR=4600V
对降压变压器有
19．(1)144W；(2)226V
【详解】
(1)所有灯都正常工作的总功率为
用电器总电流为
输电线上的电流
输电线上损失的功率
(2)降压变压器上
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
输入电压为
所以发电机的输出电压为226V。
20．（1）144W；（2）
【详解】
（1）全校消耗的功率
根据变压器的变压关系，有
则
又有
则线路损失功率为
（2）发电机输出功率为
输电效率为