3.4远距离输电 自主提升过关练

3.4远距离输电 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．如图为远距离输电示意图，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，交流电源的输出电压有效值不变。当用电器消耗的总功率为P时，其两端的电压为U，已知输电线电阻为r，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，则输电线上损失的功率为（　　）
A． B． C． D．
2．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
3．在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。若输送功率增大为原来的2倍，下列说法中正确的有（　　）
A．升压变压器的输出电压增大为原来的2倍
B．输电线上的电流增大为原来的4倍
C．输电线上损耗的功率增大为原来的2倍
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
4．高压输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线上电阻为R，则下列说法中错误的是（　　）
A．损失功率为
B．损失功率为
C．电压损失为
D．用户得到的功率为
5．特高压电网是指1000kV及以上交流电网或800kV及以上直流电网。我国特高压输电技术实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。2011年12月16日，世界首条商业运营的特高压交流输电工程（1000kV晋东南——南阳——荆门特高压交流试验示范工程）在中国正式投产，到现在已经安全运行近十年。下列说法中正确的是（　　）
A．大小不随时间变化的电流称为直流
B．所有交流电的峰值都是其对应有效值的倍
C．理想变压器输出的功率大于输入功率
D．远距离输电采用特高压的主要目的是降低输电线路中的损耗
6．输电线输送的电功率为P，用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上电流之比为（　　）
A．U1∶U2 B．U12∶U22 C．U22∶U12 D．U2∶U1
7．下列关于远距离输电的说法正确的是（　　）
A．赫兹发明了第一台实用的变压器
B．实际输电过程中，输电电压越高越好
C．采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，可以减小断电的风险，可以调剂不同地区电力供需的平衡
D．若采用直流输电技术，会增加感抗和容抗
8．电网陈旧老化易使电能损耗严重，为了减少远距离输电线路上的电能损耗，以下措施中切实可行的是（　　）
A．提高输电电压 B．用超导材料做输电线
C．提高输送功率 D．减小输电线的横截面积
9．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示。输电线总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数分别为、。降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为的用电器正常工作，则（　　）
A．图乙中电压的瞬时值表达式为
B．图乙中电压的有效值和用电器的额定电压都是，所以
C．通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大
D．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
10．如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，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，输电线的总电阻为R，T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4，下列说法正确的是（　　）
A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小
B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小
C．输电线上损失的功率为ΔP=
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
11．如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是（　　）
A．变压器的输出电压U2增大 B．变压器的输出电压U4减小
C．输电线上的电流I3减小 D．输电线损耗的功率减小
12．实验小组为探究远距离输电的原理，设计了如图所示的模拟电路，A、B为理想变压器，R模拟远距离输电线的总电阻，灯L1、L2规格相同。变压器A的原线圈输入恒定交流电，开关S断开时，灯L1正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．A为降压变压器，B为升压变压器
B．仅将滑片P上移，A的输入功率变大
C．仅闭合S，L1、L2均正常发光
D．仅闭合S，L1的亮度变暗
13．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
14．如图甲所示为某发电站远距离输电的原理图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动。已知用户端正常工作的额定电压为，降压变压器原副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈所接交变电流如图乙所示，当用户端正常工作消耗的总功率为时，下列说法正确的是（　　）
A．发电厂的输出功率为120kW
B．升压变压器原副线圈的匝数比为
C．用户增加时，用户得到的电压升高
D．用户增加时，输电线消耗功率增加
15．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
二、解答题
16．下图是常见的配电变压器系统，它将高压转变为电压供生产和生活使用。你能判断图中A、B两组线，哪组线上的电压是，哪组线上的电压是或吗？
17．在用电高峰，我们会发现家庭电路中的白炽灯比正常发光时暗一些。某物理兴趣小组对这一现象进行了调查研究。如图所示，供电电源的电压始终是，当用户的总功率是时，该小组测得用户端实际得到的电压是。
请对上述调查结果进行分析。
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参考答案
1．A
【解析】
用电器消耗的总功率为
由理想变压器原、副线圈中的电流之比与原、副线圈匝数之比的关系可知
输电线上损失的功率
故A正确BCD错误。
故选A。
2．D
【解析】
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。
3．D
【解析】
A．因为发电厂的输出电压U1不变，则根据
可知，升压变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
B．根据
输送功率增大为原来的2倍，则输电线上的电流增大为原来的2倍，选项B错误；
CD．根据
可知，输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项C错误，D正确；
故选D。
4．A
【解析】
ABC．输电线上的电流为
损失功率为
损失电压为
U不是损失电压，故损失功率不能表示为，A错误，符合题意，BC正确，不符合题意；
D．由能量守恒可得，用户得到的功率为
D正确，不符合题意。
故选A。
5．D
【解析】
A．方向不随时间变化的电流称为直流，大小不随时间变化但方向随时间发生变化的电流是交流，A错误；
B．正弦式交流电的峰值是有效值的倍，并不是所有交流电的峰值都是有效值的倍，B错误；
C．理想变压器没有能量损失，输出的功率等于输入功率，C错误；
D．远距离输电采用特高压，可以减小输电电流，从而降低输电线路中的损耗，D正确。
故选D。
6．D
【解析】
输送的功率一定，由
则两次输电线上电流之比为
故选D。
7．C
【解析】
A．西屋公司的工程师威廉·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯、路森·戈拉尔与约翰·狄克逊·吉布斯买来变压器专利以后，在1885年制造了第一台实用的变压器，故A错误；
B．输电电压不是越高越好，电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多。输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。所以在实际输电过程中，要综合考虑各种因素，依照不同的情况选择合适的输电电压，故B错误；
C．采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，可以减小断电的风险，可以调剂不同地区电力供需的平衡，故C正确；
D．若采用直流输电技术，会减少感抗和容抗，故D错误。
故选C。
8．A
【解析】
A．提高输电电压，根据
知，输送电流较小，根据
知损失的功率较小，A正确；
B．用超导材料做输电线，成本太高，B错误；
C．提高输送功率，根据
知，输送电流较大，根据
知损失的功率较大， C错误；
D．减小输电导线的横截面积，根据电阻定律
可知电阻增大，根据
知损失的功率较大，D错误。
故选A。
9．A
【解析】
A．根据乙图可知，电压的最大值，周期T=0.02s，所以
则乙图中电压的瞬时值表达式为
故A正确；
B．由变压器的电压比与匝数之比的关系得
，
因与为线路电压损失，即U2＞U3，又U1=U4所以
故B错误；
C．变压器变压变流不变频，通过变压器的原副线圈的电流的频率相同，故C错误；
D．因是理想变压器，则其输入功率与输出功率相等，但由于电线电阻功率损失，所以升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故D错误。
故选A。
10．D
【解析】
AB．交流发电机的输出电压U1一定，匝数不变，根据
知U2不变；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P1、P3变大，故副线圈的输出功率增大，根据
可知输电线上的电流增大，则输电线上损失的电压
增大；所以原线圈上的电压
变小，根据
可知U4变小，AB错误；
C．输电线上损失的功率
ΔP=
C错误；
D．输送功率一定时，根据
P=UI，P损=I2R
知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据
知，应增大升压变压器的匝数比；根据
U3=U2－I2R
U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据
知，应增大降压变压器的匝数比，D正确。
故选D。
11．B
【解析】
A．升压变压器原副线圈的电压满足，由于发电机的输出电压U1和匝数比不变，故变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
C．随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，电流I4变大，降压变压器两侧电流满足匝数比不变，可知I3变大，选项C错误；
BD．I3变大，输电线损耗的电压，损耗的功率均变大，降压变压器原线圈的电压可知U3减小，进一步导致U4减小，选项B正确，D错误。
故选B。
12．D
【解析】
A．A为升压变压器，B为降压变压器，A错误；
B．滑片向上移动时，A的副线圈电压降低，A副线圈右端的总电阻不变，电流减小，则输出功率降低，输入功率同样变小，B错误；
CD．闭合S，总功率增大，输电线的电流增大，B线圈的输入电压和输出电压降低，L1的亮度变暗，C错误，D正确。
故选D。
13．ABD
【解析】
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。
14．BD
【解析】
A．当用户端正常工作消耗的总功率为时，用户端电流为
输电线路的电流为
输电线路上损耗的功率为
发电厂的输出功率为
故A错误；
B．由题图乙可知原线圈两端电压为
原线圈电流为
所以升压变压器原副线圈的匝数比为
故B正确；
CD．用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线路上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，故C错误，D正确。
故选BD。
15．BD
【解析】
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。
16．A组线一定是高压线
【解析】
A组线一定是高压线；因为A组线的下面有电闸，可随时切断电源，还配有避雷装置；况且因为高压线危险性较大，故离地面较高。
17．见解析
【解析】
在实际的家庭电路中，当用电器接入家庭电路后，用电器（全部是并联）、输电线（火线和零线）以及供电电源构成一个闭合电路。我们可以将它转换为一个等效的直流电路。
图中r是输电线的等效电阻，设电源内阻为0。根据前面学过的知识，当电流流过输电线时，输电线电阻r上也会产生电压降。用电高峰时，随着接入电路中用电器数量的增加，干路中的总电流会明显增加，输电线的电阻虽然较小，但是它上面的电压降还是较明显的，因此，灯泡和其他用电器两端的电压都会比正常发光或正常工作时的电压220V小一些。根据电功率公式可知，灯泡消耗的实际电功率要比额定功率小，所以它会比正常发光时要暗一些。
由于输电线存在电阻，电流流过输电线时，输电线会发热，以上的干路电流会使输电线温度过高，导致发生火灾，造成安全隐患。
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