3.4 电能的远距离输送 专项测试（Word版含答案）

3.4、电能的远距离输送
一、选择题（共16题）
1．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．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
D．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定
2．图甲是高压输电的示意图，升压变压器的原线圈的输入电压U1＝240V，输入电流i随时间t变化的正弦规律如图乙所示。已知输电线的总电阻R＝10Ω，通过输电线的电流I＝10A，且变压器均为理想变压器，则（　　）
A．升压变压器的原、副线圈匝数比
B．升压变压器的原、副线圈两端的电压比
C．降压变压器的原线圈的输入功率P3＝47000W
D．降压变压器的原线圈的输入功率P3＝48000W
3．中国已投产运行的1000kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000kV特高压输电，不考虑其他因素的影响。则（　　）
A．输电电流变为原来的2倍
B．输电线上损失的电压将变为原来的2倍
C．输电线上损耗的电功率将变为原来的
D．输电线上损失的电压将变为原来的
4．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30kV
C．该输电系统的输电效率为95%
D．若改用10kV电压输电，则输电线上损失的功率为4.5×108kW
5．一般发电机组输出的电压在十千伏上下，不符合远距离输电的要求。要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电，到达几百公里甚至几千公里之外的用电区之后，再经“一次高压变电站”、“二次变电站”降压。已知经低压变电站降压变压器（可视为理想变压器）后供给某小区居民的交流电u=220sin100πt（V），该变压器原、副线圈匝数比为50∶1，则（　　）
A．原线圈上的电压为11000V
B．原线圈中电流的频率是100Hz
C．原线圈使用的导线应该比副线圈的要粗
D．采用高压输电有利于减少输电线路中的损耗
6．市电即电网为我们提供的工频交变电流,我国的市电标准为“220 V/50 Hz”．它是由发电站的发电机发出,通过分级升压或降压变压器变换电压,跨越较远距离输送到用户所在地．下列说法正确的是（ ）
A．220V指的是交流电压的峰值
B．变压器可以变换交流电的电压、功率和频率
C．发电机转子的转速为3000r/min
D．采用远距离高压输电可减小输电线的电阻及电线上的电流
7．如图所示为远距离输电线路的示意图，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是（　　）
A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关
B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大
8．用电压U和KU分别输送相同电功率，且在输电线上损失的功率相同，导线长度和材料也相同，此两种情况下导线横截面积之比为（　　）
A．K B． C．K2 D．
9．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且都有一个线圈可调，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导致实际用户电压偏低，为使用户电压达到正常，下列说法中正确的是( 　)
A．仅P1上调一点可使用户电压升高，线路损失减小
B．仅P2上调一点可使用户电压升高，线路损失增大
C．仅P2下调一点可使用户电压升高，线路损失减小
D．仅P1下调一点可使用户电压升高，线路损失增大
10．某输电线路简化如图，交流发电机的线圈电阻忽略不计，输出电压u=Umsinωt，输电线的等效总电阻为r=5Ω，纯电阻用电器R1和R2的额定电压均为220V、阻值均为10Ω，其余电阻不计。两理想变压器T1、T2的原副线圈匝数分别为n1=350匝、n2=n3=3500匝，n4可调。S断开，调节n4=350匝时，用电器R1正常工作，此时输电线上损耗的功率为P1；闭合S，调节变压器T2的副线圈，当其匝数为N时，用电器R1又能正常工作，此时变压器T2原线圈的电压为U3、输电线上损耗的功率为P2。则（　　）
A．Um=220V B．U3=2200V C．N<350匝 D．P2>4P1
11．“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证，它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，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高到原来的10倍，则输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的(　　)
A． B． C． D．
12．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，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，输入功率为，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．该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置线圈的磁通量变化率为零
B．电动机的机械功率为
C．输电线路损失的电功率为
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为
13．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
14．如图所示为远距离输电的简化电路图．发电厂的输出电压是，升压变压器的输出电压为，并用两条输电线进行输电，输电线路中的电流是，降压变压器原线圈的端电压是，副线圈的端电压为．输电过程只考虑因导线电阻而造成的电压损失，变压器均为理想变压器．输电线上损失的电压为，损失的功率为，发电厂输出的功率为，用户获得的功率，则（ ）
A．
B．
C．
D．
15．2020年7月，1100kV新疆昌吉——安徽古泉特高压直流工程正式投运一年，它是目前世界是电压等级最高、送电距离最远的特高压直流输电工程。在输电功率不变的情况下，和试投运期间 550kV相比，优点是（　　）
A．可节省输电线材料
B．减少了输电线路中因发热而消耗的功率
C．输电速度是试投运时速度的二倍
D．因输电线上的电阻而损失的电功率减少到试投运的25%
16．某小型发电站为村寨供电，输电原理如图所示，图中的变压器均为理想变压器，其中发电机的输出电压为110V，降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4=100：11，输电线的总电阻R=10Ω。某时段全村用电的总功率为20kW，降压变压器的输出电压为220V，下列说法正确的是（　　）
A．通过输电线的电流为10A
B．输电线损耗的电功率为100W
C．升压变压器的输出电压为2000V
D．升压变压器原、副线圈的匝数比为11：210
二、填空题
17．某发电厂输出的功率为200kW，输出电压为10kV．若采用200kV的高压输电，那么，升压变压器（不计变压器能量损失）的原线圈和副线圈的匝数比为________；输电线等效电阻为10Ω，输电线上的电压损失为________ V．
18．从发电厂输出的电功率为220kW，输电线的总电阻为0.25Ω．若输送电压为1.1kV，输电线上损失的电功率为 ________ W；保持输送功率不变，要使输电线上损失的电功率不超过100W，输送电压至少为 ________ V．
19．远距离输电时，为了减少输送过程中的热损耗，常采用_______输电（选填“高压”或“低压”）．从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为5Ω．用11kV和110kV的电压输电，在输电线上损失的功率分别为__________W和________W．
三、综合题
20．某河的水流量为4m3/s，水流下落的高度差为5m，现在利用河水来发电，设所用发电机的总效率为50%．（水的密度=1.0×103kg/m3，=9.8m/s2）
（1）求发电机的输出功率；
（2）设发电机的输出电压为350V，在输送途中输电线的电阻为4，损耗的功率为输出功率的5%，在用户需要电压为220V时，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为多少？
21．风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，风车阵中发电机输出功率为，输出电压是，用户需要的电压是，输电线电阻为，若输电线因发热而损失的功率为输送功率的，如图所示为此远距离高压输电线路的示意图。求：
（1）用户得到的电功率是多少；
（2）在输电线路中设置的升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）在输电线路中设置的降压变压器原、副线圈的匝数比。
22．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。
23．为响应国家“精准扶贫，产业扶贫”的战略，进一步优化能源消费结构，光伏发电成为精准扶贫的新途径，贫困户家多了一份固定收益的绿色环保存折，光伏发电将照亮“脱贫路”．如图12是所建光伏发电项目．若光伏发电机总输出功率为36KW，输出电压为500V，先后经过升压变压器和降压变压器传输到用户．设输电线的总电阻为10Ω，要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，用户需要的电压为220V，不计变压器的能量损耗．试求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)升压变压器和降压变压器原副线圈的匝数比．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T=2×10-2s，故f=1/T=50Hz，故A正确；由图象可知交流电的最大值为Um=500V，因此其有效值为U==250V，故B错误；当用户用电器的总电阻增大时，电流减小，△P=I2R知损失功率减小，故C正确；由题意可知，输电线中电流I=P/ U′，而P发电机的功率，U′为升压变压器副线圈的电压，因此与降压变压器无关，故D错误；故选C．
2．C
【详解】
A．根据
n1I1=n2I2
及图像可得
n1∶n2=1∶20
A错误；
B．根据
B错误；
CD．升压变压器的原线圈的输入功率
P1=U1I1=48000W
则降压变压器的原线圈的输入功率
P3=P1－I2R=47000W
C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．根据可知，输电电压变为原来的2倍，则输电电流变为原来的倍，选项A错误；
BD．根据U线=IR线可知，输电线上损失的电压将变为原来的倍，选项BD错误；
C．根据可知，输电线上损耗的电功率将变为原来的，选项C正确；
故选C。
4．B
【详解】
AB．输电电流
输电线损失的电压
U=IR=30kV
所以A错误B正确；
C．损失的功率
输电效率
所以C错误；
D．若改用10kV电压输电，则输电线上损失的功率为
故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．副线圈电压的有效值为
U2==220V
根据理想变压器电压和匝数的关系可知，原线圈上电压
U1=11000V
A错误；
B．变压器不会改变交流电的频率，故原线圈中电流的频率
f==50Hz
B错误；
C．原、副线圈的电流之比等于匝数的反比，故副线圈的电流大于原线圈的电流，为了降低线圈的铜损，副线圈的导线粗，C错误；
D．在输送电功率一定的情况下
P损=R=R
高压输电有利于减少输电线路中的损耗，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
试题分析： 220V是有效值，不是峰值，故A错误；变压器可以改变电压但不能改变功率和频率，故B错误；市电的标准频率为50Hz，则转子的转速变50r/s=3000r/min；故C正确；由P=UI可知，增大高压可以减小电流，从而减小导线上的功率损耗，但不能减小导线的电阻，故D错误；故选C．
7．D
【详解】
A．由于发动机的输出电压不变即升压变压器的原线圈电压不变，当用户用电设备消耗功率变化时，变压器的输出功率变化，导致输电线上的电流变化，因此升压变压器的原线圈中的电流将发生变化，故A错误；
B．输电线上的电流与用户以及输电线上消耗的功率以及变压器的匝数比都有关，故B错误；
C．由于远距离输电时输电线上有电压损失，因此升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故C错误。
D．当用户电阻减小时，导致电流增大，因此输电线上的损失功率增大，故D正确。
故选D。
8．C
【详解】
由题意可知输电功率相等
故
输电线上损失的功率相同，则有
故
根据电阻定律
故
故选C。
9．B
【详解】
AD．将P1上调一点，则升压变压器的原线圈的匝数增加，由匝数比与电压比的关系可知，输电线的输送电压减小，由P=UI可知输送的电流增大，由可知线路损失增大；由可知输电线损耗的电压增大，所以到达降压变压器的电压减小，则用户达到的电压减小；同理可知将P1下调一点可知线路损失将减小，用户达到的电压增加，故A错误，D错误。
BC．将P2上调一点，则降压变压器的副线圈的匝数增加，用户达到的电压增加，输送电流增加，发电厂的输出电压及输电线的电阻均不变，根据可知线路损失将增加；同理可知P2下调一点则用户电压将减小，线路损失将减小，故B正确，C错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．S断开时，副线圈的电压为220V、电流为22A，其原线圈的电压为2200V、电流为2.2A，输电线损耗的电压为、功率为P1=24.2W，副线圈的电压为2211V，原线圈的电压为221.1V，所以，故A错误；
BCD．S闭合后，对，如果不变，则原、副线圈的电压均减小，需要将变大（）才能使副线圈电压变回到220V，此时副线圈电流为44A，所以原线圈中电流大于4.4A，电压小于2200V，故输电线损耗的功率，故BC错误，D正确。
故选D。
11．B
【详解】
输电线路中电阻损耗的功率为
则输送电压提高到原来的10倍时，输电线路中电阻损耗的功率为原来的，所以输电线路中电阻损耗的能量将减少到原来的，则B正确；ACD错误；
故选B。
12．C
【详解】
A．交变电动势表达式为
所以原线圈中交变电压的频率为
又因为电流在一个周期T内改变两次，故发电机的电流方向每秒钟改变100次，但此时图示位置线圈处于平衡位置，磁通量为零，磁通量变化率最大，故A错误；
B．因为输入电压为1100W，则此时通过电动机的电流为
则此时电动机的机械功率为
故B错误；
C．因为理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为，故此时通过输电电路的电流为
则输电线路损失的电功率为
故C正确；
D．输电线路损耗电压为
降压变压器两端的电压为
则升压后的电压为
升压变压器两边的电压为有效电压，为
故升压变压器原、副线圈匝数之比为
故D错误；
故选C。
13．B
【详解】
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。
14．AD
【详解】
A、在远距离输电过程中，由于输电线路上有电压损失和功率损失，△U=U2-U3故，故A正确；
B、损失的功率△P=I△U=I（U2-U3），故B错误；
C．发电厂输出的功率等于升压变压器的输出功率，即P1=IU2，故C错误；
D．用户获得的功率等于降压变压器的输入功率，即，故D正确．
故选AD.
15．BD
【详解】
A．高压输电不能节省输电线的材料，故A错误；
C．特高压直流输电不会改变输电速度，故C错误；
BD．根据P=UI得，高压输电电压升为试压电压的2倍时，输电电流变为原来的一半，根据P损=I2R输电线上的功率损失将变为试压功率损失的，故BD正确。
故选BD。
16．AD
【详解】
A．用户的总电流
由公式
可得
故A正确；
B．由公式可知
故B错误；
C．由公式
得
故C错误；
D．由公式可得
故D正确。
17． 1:20; 10;
【详解】
根据电压与匝数成正比，有
输电上的电流
电压损失
△U=IR=1×10=10V
18． ; ;
【详解】
输送功率为：P=UI
功率损耗为：△P=I2r
故：△P=（ ）2r
若输送电功率保持220kW不变，在用1.1kV电压输电时，线路上损失功率为：
要输电线上损失的电功率不超过100W：
△P2=I2r
则有： ；
那么输送电压至少
19． 高压 2000 20
【详解】
试题分析：为了减小热损耗，r一定，所以需要减小电流，因为输送功率一定，即，所以提供输送电压，故采用高压输电，当采用11kV电压输电时，，当采用110kV电压输电时，
20．（1）（2）
【详解】
（1）水推动发电机叶轮的功率，又；
所以，发电机的输出功率，
解得；
（2）输电线上损耗的功率为；
又，所以输电线中的电流；
根据理想变压器的输入功率和输出功率相等可知，升压变压器副线圈两端的电压为；
所以升压变压器原副线圈的匝数比为；
因为降压变压器原副线圈两端的电压为；
降压变压器副线圈两端的电压为；
所以降压变压器原副线圈的匝数比为
21．（1）96kW；（2）；（3）
【详解】
（1）输电线损失的功率
用户得到的功率
（2）输电线损失的功率
输电线电流
升压变压器输出电压
升压变压器原、副线圈匝数比
（3）电压损失
降压变压器原线圈输入电压
降压变压器原、副线圈匝数比
22．(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
23．(1)升压变压器的输出电压为： (2)升压变压器原副线圈的匝数比为： 降压变压器原副线圈的匝数比为：
【详解】
(1)损失的功率：
设输电线上的电流为I2，根据，可得
升压变压器的输出电压为：
(2)升压变压器原副线圈的匝数比为：
输电线上损失的电压为：
降压变压器原线圈两端的电压为：
升压变压器原副线圈的匝数比为：
答案第1页，共2页