3.4远距离输电 课时练习（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 课时练习（解析版）
1．某小型发电厂由两条输电导线直接向用户供电，已知发电机的输出电压为，发电厂至用户的输电线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，用户得到的电压为。下列表示输电导线损耗的功率的关系式不正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．某同学在实验室中搭建了如图所示的模拟远距离输电电路，电源为恒压电源；T1为升压变压器，T2为降压变压器。开始时电键K1、K2断开，先闭合电键K1，则（　　）
A．电源是直流电源
B．闭合K2后输电线上发热功率增加
C．闭合K2后升压变压器输出端电压增大
D．降压变压器输出功率由电源决定
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．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2，在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上损耗的功率为
B．输电线上损耗的功率为
C．采用更高的电压输电可以减少输电线上损耗的电功率
D．采用更高的电压输电会降低输电的效率
5．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
6．如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压不变，两条输电线总电阻用表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时，下列说法正确的是（　　）
A．输电线电阻消耗功率增加，电流表、、示数均变大
B．降压变压器原线圈导线要比副线圈导线更粗一些
C．电压表、的读数之差与电流表的读数的比值变大
D．若降压变压器原副线圈的匝数为、，则当时，用户的功率达到最大值
7．图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1=n42R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时（　　）
A．A1、A2两表的示数相同
B．L1的亮度大于L2的亮度
C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率
D．R2两端的电压小于R4两端的电压
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，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
10．如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器．升压变压器的原、副线圈匝数之比为，在的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，若的“用电设备”两端的电压为且“用电设备”消耗的电功率为，不考虑其他因素的影响，则下列说法正确的是
A．的副线圈两端电压的最大值为
B．的原线圈两端的电压为
C．输电线上损失的电功率为
D．的原线圈输入的电功率为
11．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2.2A，输电线路总电阻为25Ω，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8.8Ω，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112.42J
C．保特线框转速不变，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25r/s，电动机的机械功率将变为220W
12．一台发电机，输出功率为1100kW，所用输电导线的电阻为，当发电机接到输电线路的电压为11kV时，请计算：
输电导线上的电流；
输电导线上损失的热功率。
13．三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制流域面积为1.0×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P＝1.82×107 kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010 kW·h.该工程已全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)：
(1)若三峡电站上、下游水位差按h＝100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．
(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？
(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P1＝4.5×105 kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500 kV，而发电机输出的电压约为U0＝18 kV.若输电线上损耗的功率为输电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．
14．某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处的用户供电。再通过降压变压器向用户供电。已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%。求：
(1)画出远距离输电过程示意图；
(2)升压变压器的输出电压；
(3)输电线路上的电压损失。
15．有一个负载电阻值为R，当将它接在20 V的直流电源上时，消耗的电功率为P，若将R接在图中的变压器的次级电路中消耗的电功率是。已知变压器的输入电压的最大值为200 V，求此变压器的原、副线圈的匝数之比。
参考答案
1．B
【详解】
AB．输电导线损耗的功率等于输电线损失的电压与导线上的电流乘积，即
A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
CD．输电导线损耗的功率
CD正确，不符合题意。
故选B。
2．B
【详解】
A．电源必须是交流电源，否则变压器不能工作，选项A错误；
B．闭合K2后，降压变压器的次级电流增加，则初级电流增加，输电线上的电流增加，即输电线上发热功率增加，选项B正确；
C．升压变压器输出端电压是由输入端电压和匝数比决定的，则闭合K2后升压变压器输出端电压不变，选项C错误；
D．降压变压器输出功率由降压变压器次级的负载决定的，选项D错误。
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．远距离输电时，输电线上的功率损耗为
而选项中的P0是用户得到的功率，故AB错误；
CD．输电线上功率损耗
可知高压输电或者减小输电电线电阻均可减小输电线上的功率损耗，故C正确，D错误。
故选C。
5．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。
6．A
【详解】
A．当用电进入高峰时，相当于R变小，则示数均变大，根据理想变压器电流与匝数关系可知
匝数不变时，电流表示数变大，则输电线电阻消耗功率增加，又由于
匝数不变时，电流表示数变大，所以输电线电阻消耗功率增加，电流表、、示数均变大，则A正确；
B．降压变压器副线圈导线要比原线圈导线更粗一些，因为副线圈的匝数少，电流大，所以B错误；
C．电压表、的读数之差与电流表的读数的比值为
所以电压表、的读数之差与电流表的读数的比值不变，则C错误；
D．降压变压器的等效电阻为
根据闭合电路欧姆定律可知，时，输出功率最大，即当时，用户的功率达到最大值，所以D错误；
故选A。
7．BD
【详解】
AB．设变压器原、副线圈数比为K（K＜1），A、B端接入的电压为U。
则L2两端的电压为
A2表的示数
对于变压器电路，升压变压器副线圈两端的电压为，设通过L1的电流为I1，则L1两端的电压为I1RL，A1表的示数为
IA1=KI1
降压变压器原线圈的电压为，则有
解得
则
因为RL＞2R，K＜1，由
对于
通过比较分母的大小来比较它们的大小。而分母根据作差法判断
因为RL＞2R，K＜1，则知
即有

因此，可以得到I1＞IA2 ，即L1的亮度大于L2的亮度。
由
可以得到
IA2＞IA1
即A1、A2两表的示数不相同，故A错误，B正确；
C．电阻R1、R3相等，IA2＞IA1，根据公式P=I2R可知，R1消耗的功率小于R3消耗的功率，故C错误；
D．电阻R2、R4相等，IA2＞IA1，根据欧姆定律知：R2两端的电压小于R4两端的电压，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．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。
10．AB
【详解】
AB.由题可以知道，根据，可得到，再根据，得，则，则最大值为，故A项正确，B项正确；
C.输电线上损失的电功率为，故C项错误；
D.根据能量守恒定律可知的原线圈输入的电功率为，故D项错误.
11．CD
【详解】
A．交变电动势，角速度为，则交流电的频率为
因线圈每转一圈，电流的方向改变两次，因此电流方向每秒钟改变100次，图示位置磁通量为零，而线圈的磁通量变化率最大，A错误；
B．对电动机，根据
可得流过电动机的电流
回路中消耗的总的电功率
由于周期为0.02s，根据能量守恒定律，线框转动一圈过程中，克服安培力做功
B错误；
C．若电动机突然卡住，电机变成纯电阻性电路，流过电动机的电流增加，导致输电线的电流增加，输电线上的损耗功率将增加，C正确；
D．由题知，原来的转速为
线圈产生感应电动势的有效值为
可知产生的交流电的有效值变为原来的一半，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
因此输出的机械功率
D正确。
故选CD。
12．(1)100A(2)1000W
【详解】
(1)由可知，导线上的电流强度为
(2)由可知在导线上损失的热功率为
13．(1)η＝　67%　(2)192.3天(3) ’ r≈27.8 Ω.
【详解】
(1)一年里水流做功(即减少的势能)W′＝Qρgh.
水流的势能转化为电能的效率η＝＝，
将数据代入上式得η≈67%.
(2)设每台发电机组平均年发电n天，则W＝Pt，
即P×n×24＝W.
所以n＝＝天≈192.3天．
(3)升压变压器原、副线圈的匝数比＝＝＝，
输电线上的电流I＝＝900 A.
损失功率P损＝5%P1＝I2r，所以r≈27.8 Ω.
14．(1)见解析图；(2)80000V；(3)3200V
【详解】
(1)远距离输电过程示意图；
(2)根据电阻定律知，输电线上的电阻为
输电线上损失的功率为
P损=I2R=4%P
解得输电线上的电流为
则输出电压为
(3)输电线上的电压损失为
△U=IR=125×25.6V=3200V
15．
【详解】
试题分析：输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可．
当电阻接在直流电路中的时候，由
当功率为，根据可得，此时电阻的电压的有效值为，
变压器的输入电压的有效值为：
所以变压器原、副线圈的匝数比为:
点睛：本题主要考查了变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题．