3.4电能的远距离输送 综合训练（Word版含答案）

3.4电能的远距离输送
一、选择题（共15题）
1．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T的原、副线圈匝数分别为n1、n2 ．在T的原线圈两端接入一电压 的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为(　　)
A． B．
C． D．
2．有一个负载电阻值为 ，当将它接在 的直流电源上时，消耗的电功率为 ，若将 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100V,变压器的原、副线圈的匝数之比（　　）
A． B． C．5:1 D．
3．供电站向远方送电，输送的电功率恒定，若将输电电压提高到原来的4倍，以下判断中正确的是
A．输电电流为原来的4倍
B．输电导线上损失的电压为原来的4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
4．远距离输电时，在输送功率不变的条件下，下列说法正确的是（　　）
A．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率
B．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流
C．提高输电电压，势必增大输电导线上能量的损耗
D．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率
5．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4，电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（　　）
A． ＝
B．输入用户的电功率为
C．夜间用户用电量增大时，I3会变小
D．I1U1＝I3U3
6．某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯泡L1正常发光，则(　　)
A．仅将滑片P上移，A的输入功率不变
B．仅将滑片P上移，L1变暗
C．仅闭合S，L1、L2均正常发光
D．仅闭合S，A的输入功率不变
7．通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率 ，原线圈两瑞电压U保持不变，输电线的总电阻为R．当副线圈与原线圈的匝数比为k时，输电线损耗的电功率为 ；若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，输电线损耗的电功率为 ，则 和 分别为（　　）
A． ， B． ，
C． ， D． ，
8．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
9．远距离输送交流电都采用高压输电．我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是（　　）
A．可加快输电的速度 B．可节省输电线的材料
C．可根据需要调节交流电的频率 D．可减少输电线上的能量损失
10．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，发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变。在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，下列说法正确的是（　　）
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压变大
C．输电线上损耗的功率增大
D．通过升压变压器原线圈的电流变小
11．输电线路的总电阻为R，发电站输出功率为P，输电电压为U，则用户得到的功率为(　　)
A．P B．P－( )2·R
C．P－ D．( )2·R
12．如图所示为远距离交流输电的简化电路图，发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2．则（　　）
A．用户端的电压为
B．输电线上的电压降为U﹣U1
C．理想变压器的输入功率为I1U
D．输电线路上损失的电功率为U2 / r
13．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，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为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，R0为负载电阻。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（　　）
A．降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为4∶1
B．降压变压器T2原线圈的输入电压为880V
C．升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压
D．当R0增大时，升压变压器T1的输出电压增大
14．如图所示为实验室内设计的远距离输电线路示意图，变压器为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交变电流，R是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K由2改接为1时，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上损失的功率减小 B．电流表的读数一定增大
C．电压表读数减小 D．灯泡的亮度增大
15．如图是远距离输电的示意图，两个变压器均为理想变压器，输电导线的总电阻为r，升压变压器匝数比为n1：n2，发电机输出的电功率为P，输出电压为U，导线上损失的功率为P损，用户得到的功率为P用，升压变压器原副线圈两端的电压分别为U1、U2，输电线上输送的电流大小为I。下列判断正确的是（　　）
A．输电线上电流大小为
B．输电线上损失的电压为
C．输电线上损失的功率
D．用户得到的功率
二、填空题
16．在远距离输电时，采用升压变压器使输电电压升高n倍，对于输送一定的电功率来说，输电线路上的电流将减小为原来的　 　，输电线路上的电能损失将减少为原来的　 　.
17．国家电网向某地输电，输送功率为1.1×106kW，输电变压器为理想变压器，输电电压为1100kV的特高压，则输电电流　 　A，若某段输电导线的电阻为10Ω，则这段导线上损失的功率为　 　W。若将来科技发展了，改用10倍电压输电，其他条件不变，则这段导线上损失的功率变为　 　W。
18．国家电网向某地输电，输送功率为1.1×106KW，输电变压器为理想变压器，输电电压为550kV的特高压，则输电电流为　 　A，若某段输电导线的电阻为10Ω，则这段导线上损失的功率为　 　KW，若将来科技发展了，改用10倍电压输电，其他条件不变，则这段导线上损失的功率变为原来的　 　（结果用百分数表示）。
19．采用 高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的 ，输电电压应变为　 　
三、综合题
20．如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100 A，若升压变压器的输人电压如图乙所示，输入功率为960 kW ，在用户端起点接有交流电压表，变压器均为理想变压器，求：
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）设降压变压器原、副线圈的匝数比为40：1，用户端交流电压表的示数；
（3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220 V，20W"的节能灯正常发光？
21．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念．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98550kW·h时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1×105W．
（1）按平均每天太阳照射6h计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？
（2）假若发电系统的输出电压为250V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为R线＝8Ω，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%．求应选用匝数比多大的升压变压器．
22．某个小水电站的发电机的正方形线圈边长为50cm，匝数为100匝，线圈电阻为0.2Ω；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴00′匀速转动，转速为50r/s；电动势的最大值为250 V.(结果有根号或 的可以保留)
（1）发电机中匀强磁场的磁感应强度为多大？
（2）若线圈从图示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式。
（3）将阻值R=4.8Ω的外电阻接在线圈两端，如图所示，则交流电压表的示数是多大 此时发电机的输出功率为多大
（4）将该发电机通过升压变压器 升压后向远处输电，如图所示，发电机的输出功率为100kW,输电线的总电阻为8Ω,在用户端用降压变压器 把电压降为220V.要求在输电线上损失的功率控制为5kW.
①请你设计水电站升压变压器原、副线圈匝数比和用户降压变压器原、副线圈匝数比 ( 、 均为理想变压器)，以达到控制损失功率的要求(匝数比写成整数之比);
②夏天用电高峰期，常出现电器(例如空调)不能正常使用的情况。这一现象可以通过回答下面的这个问题来加以解释。如图所示是变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压 是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的等效电阻为 .当用电器增加时(即开关k由断开到接通时)，图中电流表和电压表的读数如何变化 并简单解释这样变化的原因.
23．某水电站的水位落差为20 m，通过水轮机的流量为10 m /s，发电效率为20%．水流通过水轮机时，使水轮机以 的转速转动．水轮机带动的线圈共1 000匝，线圈面积0.2 m ，线圈置于磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中，线圈电阻不计．发电机先经过匝数比为1:10的升压变压器后经输电线输送到远处，再由降压变压器降压后给用户供电．若按最大功率供电时输电线路损耗的功率为发电机最大输出功率的2%，用户电压为220V．g取10N/kg，求：
（1）输电线的总电阻；
（2）降压变压器的匝数比．
答案部分
1．C
【解答】加在原线圈上的电压 ，根据电压比与匝数比关系： ，所以： ．
根据 ，输电线上的电流 ，输电线上消耗的功率 ．故C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C．
2．C
【解答】当电阻接在直流电路中时，由可得，此时的功率为，当功率为时，由得,由于变压器输入电压有效值为,故变压器的原副线圈的匝数之比为：.故C正确，ABD错误。
故答案为：C
3．D
【解答】A.因为输电功率不变，输电电压提高4倍， 电流变为原来的 ，A不符合题意。
B.根据 可知，损失电压变为原来的 ，B不符合题意。
CD.根据 可得，损失功率变为原来的 ，C不符合题意D符合题意。
故答案为：D
4．A
【解答】A．输送功率不变时，根据 可知，电压增大时，输电上的电流减小。由输电线上损失的功率 可知，电流减小，输电线上损失的功率减小，提高输电效率，A符合题意；
B．根据 可知，输送功率不变时，提高电压可以小输电线上的电流，B不符合题意；
C．根据输送功率不变时，根据 可知，电压增大时，输电上的电流减小。由输电线上损失的功率 可知，电流减小，输电线上损失的功率减小，减小了输电导线上能量的损耗，C不符合题意；
D．输送功率不变，根据P=UI知，增大导线的电阻，对电流无影响，D不符合题意。
故答案为：A。
5．B
【解答】A．升压变压器电流之比等于匝数的反比；故有
A不符合题意；
B．升压变压器副线圈的功率
输电线上损耗的功率
所以降压变压器原线圈的功率
输入用户的电功率等于降压变压器原线圈的功率
B符合题意；
C．如果用户用电功率增加，使得电路中的电流强度I4增大，变压器匝数不变，则I3会增大，C不符合题意；
D．升压变压器原线圈的输出功率等于副线圈的电功率，有
而
所以
D不符合题意。
故答案为：B。
6．B
【解答】AB．仅将滑片P上移，则升压变压器的副线圈匝数变小，所以输出电压变小，相应的B变压器的输入电压降低，输出电压也降低，所以L1两端电压变小。输出功率变小，则A变压器的输入功率也变小，故A不符合题意，B符合题意；
CD．仅闭合S，则B变压器的负载电阻变小，输出总电流变大，输出功率变大，则升压变压器A的输入功率也变大。相应的输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，B变压器的输入电压变小，输出电压也变小，即灯泡两端的电压变小，灯泡不能正常发光，故CD不符合题意。
故答案为：B。
7．C
【解答】当副线圈与原线圈的匝数比为k时，输电电压为kU，输送功率P=kUI，所以P1＝I2R= ；当副线圈与原线圈的匝数比为nk时，输电电压为nkU，输送功率P=nkUI′，所以P2＝I′2R= ； ，
故答案为：C．
8．A
【解答】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不符合题意A符合题意；
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不符合题意。
故答案为：A。
9．D
【解答】输送的功率一定，根据 知输电电压越高，输电电流越小，根据 损 知输电线上损耗的能量就小，高压输电不会改变交流电的频率以及输电的速度，D符合题意，A、B、C不符合题意。
故答案为：D
10．C
【解答】A．因为发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数比不变，因此升压变压器的输出电压不变，A不符合题意；
BC．在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，但升压变压器的输出电压不变，根据
可知输电线的电流增大。根据
可知输电线的电压损失增大，则降压变压器输入电压减小，则降压变压器的输出电压变小；根据
又因为输电线上的电流增大，但电阻不变，因此输电线上的功率损耗增大，B不符合题意，C符合题意；
D．输电线上的电流增大，则升压变压器的副线圈电流变大，原线圈的电流也变大，D不符合题意。
故答案为：C。
11．B
【解答】输电线路上的电流由P=UI可得： ，输电线上消耗的功率为：P耗=I2r= r，用户得到的功率为：P用=P-P耗=P- r，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
12．A,B
【解答】由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是U 2，则U1I1=U2I2，得： ．A符合题意；输电线上的电压降为△U=U-U1，B符合题意；理想变压器的输入功率P=U1I1，C不符合题意；损失的功率 ，D不符合题意.
故答案为：AB
13．B,C
【解答】A．降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1：1，A不符合题意；
B．由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压
有效值为
降压变压器原、副线圈匝数之比为4：1，故降压变压器 原线圈的输入电压为
B符合题意；
C．由于输电线电阻有电压降，故升压变压器 的输出电压大于降压变压器 的输入电压，C符合题意；
D．当 增大时，由于升压变压器 的输入电压不变，故输出电压不变，D不符合题意。
故答案为：BC。
14．A,D
【解答】AB．由于交流电源的输出电压不变，当K由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增加，根据理想变压器变压比可知升压变压器副线圈电压增大。交流电源的输出功率不变，所以则输电线上的电流减小，所以电流表读数减小。根据 ，输电线的电阻不变，输电线上的电流减小，所以输电线上损失的功率减小。A符合题意，B不符合题意。
CD．根据 ，输电线的电阻不变，电流减小，所以输电线上的电压损耗减小，所以降压变压器的输入电压增大，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压增大，即电压表读数增大，灯泡变亮。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
15．B,D
【解答】A．对于理想变压器有 ， ，
解得
A不符合题意；
B．输电线上损失的电压为
B符合题意；
C．输电线损失的功率
C不符合题意；
D．用户得到的功率
D符合题意。
故答案为：BD。
16．1/n；1/n2
【解答】（1）如果保证输送的电功率不变，将输电电压升高到原来的n倍，根据 ，电流变为原来的 。（2）在电阻、通电时间一定时，根据 ，电流变为原来的 ，电热变为原来的，所以输电线上的能量损失就减小到原来的 。
17．1×103；1×107；1×105
【解答】输电电流为： ；
损失的功率为：△P=I2r=10002×10W=1×107W
改用10倍电压输电，输电线路上的电流为：
损失的功率为：△P′=I′2r=1002×10W=1×105W
18．2×103；4×104；1%
【解答】输电电流为 ；导线上损失的功率为： ；若输电电压变为原来的10倍，则输电电流变为原来的 ，则这段导线上损失的功率变为原来的 。
19．
【解答】输电功率
U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率
R为输电线路的电阻，即
当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的 ，则输电电压U变为原来的2倍即 。
20．（1）解：由题图乙知升压变压器输入电压的有效值为U1=240 V
输送电压为U2= V=9 600 V
升压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）解：输电线上损失的电压为△U=I2R总= 100×4×2 V=800 V
降压变压器输入电压为U3=U2-△U=(9 600-800) V=8 800 V
根据 得
代入数据解得用户端得到的电压为U4=220 V
（3）解：输电线路损耗功率为△P=△Ul2 =80 kW
4用户得到的功率为P4=(960-80) kW = 880 kW
每盏灯正常发光的功率为20 W ，N=
代入数据解得N=4.4×104
21．（1）解：由题意可以知道： ，时间为： ，一年能输出电能为
（2）解：依题意作出如下图输电示意图
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
根据
解得
升压变压器的匝数比为
降压变压器 副线圈中电流 ，即为提供给所有用户的总电流 ，用户获得的总功率为
又
所以
其原线圈中电流 ，降压变压器的匝数比为
【分析】（1）根据功率与电功的关系求出输出的电能；
（2）根据输电线上损失的功率求出输电线上电流，从而根据理想变压器匝数之比与电流之比求出升压变压器的匝数比，再结合功率的关系求出降压变压器的电流之比，从而得到降压变压器的匝数之比。
22．（1）解： 根据 可得：
（2）解：从图示位置开始计时，感应电动势随时间变化的函数表达式：
（3）解：感应电动势的有效值：
将阻值R=4.8Ω的外电阻接在线圈两端，电流:
电压表读数：
发电机的输出功率:
（4）解：①输电线上的电流：
T1的初级电流： ，则T1的匝数比：
T1的次级电压：
T2初级电压：
则T2的匝数比：
②由题意可知U3是恒定不变的，则U4也是恒定不变的，当用电器增加时，则总电阻会减小，则电流变大，即电流表A的读数变大，R0上的电压变大，则由于U电器=U4-UR0，可知电压表读数减小.
23．（1）解：发电机的输出电压的有效值:
代入数据得：
最大输出功率：
代入数据得：
发电机的最大输出电流的有效值：
输电线中的最大电流有效值与发电机最大输出电流有效值的关系：
代入数据得：
（2）解：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：
降压变压器原副线圈电压关系为：
代入数据得：