3.4远距离输电 同步练习（word版含答案）

3.4、远距离输电
一、选择题（共16题）
1．超导是当今高科技的热点，利用超导体材料可实现无损耗输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 ，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V，若用临界温度以下的超导体电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（　　）
A．1kW B．10kW C．1.6kW D．1600kW
2．如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1、输电线的电阻及理想变压器的匝数均不变，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是（　　）
A．升压变压器副线圈电压U2降低 B．降压变压器原线圈电压U3升高
C．输电线消耗的功率增大 D．发电机的输出功率不变
3．在电能的输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定时，对于在输电线上损失的电功率，有如下四种判断
①和输送电线上电压降的平方成反比 ②和输送电压的平方成正比
③和输送电线上电压降的平方成正比 ④和输送电压的平方成反比
其中正确的是（ ）
A．①和② B．③和④ C．①和④ D．②和③
4．远距离输电都采用高压输电的方式，其主要优点是
A．可增大输电电流 B．可加快输电速度
C．可减少输电线上的能量损失 D．可防止不法分子窃电
5．“中国速度”在新冠肺炎疫情面前再一次被激发，10天建成火神山医院，通过验收并按时移交。火神山医院安装有24台箱式变压器，铺设电力电缆达10千米.发电站利用输电线路远距离向医院输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则（　　）
A．输电线上损失的电压减少到原来的
B．输电线上损失的电压减少到原来的
C．输电线上损失的电能减少到原来的
D．输电线上损失的电能不变
6．如图所示，T1、T2为理想变压器，R为输电线的等效电阻。保持变压器T1的输入电压不变，灯泡L正常发光。现将变压器T1副线圈上的触头P上移，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L变亮
B．R消耗的电功率减小
C．变压器T1的输入功率不变
D．变压器T2的输入电压增大
7．“西电东输”是我国实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证。它将西部丰富的自然资源水能转化为电能输送到电力供应紧张的沿海地区，这样既实现了东西部地区双赢的目标，也形成了经济发展与环境保护双赢的局面。为了减少输电线上的电能损耗，需要采用高压输电。若金沙江流域上的向家坝水电站输出的功率不变，输出电压提高为原来的20倍，则输电导线上的电能损耗将减小为原来的（　　）
A． B． C． D．
8．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、副线圈的匝数之比为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原线圈的输入电压为55 V
B．降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为4∶1
C．当R0增大时，升压变压器T1的输出电压不变
D．升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压
9．如图为某发电站电能输送电路示意图，已知发电机的输出电压、输电线的电阻及理想升压、降压变压器匝数均不变，若用户电阻R0减小，下列说法正确的是（　　）
A．发电机的输出功率减小
B．输电线上的功率损失减小
C．用户得到的电压减小
D．输电线输送电压减小
10．我国领先全球的特高压输电技术将为国家“碳中和”做出独特的贡献。2021年6月28日白鹤滩水电站首批初装机容量1600万千瓦正式并网发电。在传输电能总功率不变情况下，从原先高压输电升级为特高压输电，则下列说法正确的是（ ）
A．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原先的
B．若输电线不变，则输电线上损失功率变为原先的
C．如果损失功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的
D．如果损失功率不变，相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的9倍
11．特高压交流输电是指1000kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低、占地少等突出优势。远距离输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的3倍，则（　　）
A．输电线上的电流增大为原来的3倍
B．输电线上损失的电压增大为原来的3倍
C．输电线上的电能损失减少为原来的
D．用户得到的电功率增大为原来的3倍
12．西大附中高二某学习小组为模拟远距离输电，用一台内阻为的交流发电机给4个小灯泡供电．如图所示，取实验室理想升压变压器的匝数比为1∶4，理想降压变压器的匝数比为4∶1，用电阻较大铁导线为输电线，总电阻．若4个“10V，2.5W”的小灯泡均正常发光，假设小灯泡电阻不变，则（　　）
A．输电线上损失的电功率为1W
B．发电机的电动势为11V
C．若两盏灯由于质量问题发生断路故障，则I1变为
D．若两盏灯由于质量问题发生断路故障，则I2变为
13．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变大
B．当用户的用电器增多时，P2变大，P3减小
C．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应减小降压变压器的匝数比
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
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．如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率为20kW。在输电线路上接入一小型理想升压变压器用来测量电路中的电流，其原、副线圈的匝数比为1:10，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为5Ω，则下列说法中正确的是（　　）
A．采用高压输电可以增大输电线中的电流
B．升压变压器的输出电压U2=2000V
C．用户获得的功率为19kW
D．将P下移，用户获得的电压将减小
16．远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R，则（　　）
A．
B．输电线损失的电功率为
C．提高输送电压U2，则输电线电流I2减小
D．电厂输送电功率为U2I2
二、填空题
17．要减少电能输送时的损失，有两个途径：（1）、___________（2）、___________
18．(1)电荷量____________C叫做元电荷，某带电体所带电荷量是3.2×10-9C，此带电体所带电荷量是元电荷的__________倍．电荷的定向移动形成电流，物理学规定_____电荷定向移动的方向为电流方向．
(2)变压器是根据电磁感应原理工作的，所以变压器只能改变________电的电压．在远距离送电中，导线上会有电能损失，损失的电能主要由电流的_________引起，在输电功率一定时，输电电压越______，电能损失就越小．
19．下图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,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,若已知输电线中因发热而损失的功率为输送功率的,则在输电线路中设置的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_________，远距离输电线路中损失的电压为___________，用户得到的电功率为___________．
综合题
20．小型水力发电站的发电机输出功率为24.5 kW，输出电压为350 V，输电线总电阻为4 Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器。求：
(1)输电线上的电流。
(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比。
21．如图所示为某学校一套校内备用供电系统,由一台内阻为1Ω的发电机向全校22个教室(每个教室有“220V，40W”的白炽灯6盏)供电． 白炽灯都正常发光．如果每条输电线的电阻R都是2Ω，升压变压器和降压变压器(都认为是理想变压器)的匝数比分别是1：4和4：1，那么：
(1) 输电线上的电流是多大？
(2) 发电机的输出功率应是多大
(3) 发电机的电动势是多大
22．某个小水电站发电机的输出功率为P1=100kW，发电机的电压为U1=250V。通过升压变压器升压后发电向远处输电，输电线的双线总电阻为R=10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。要求输电效率（即用户得到的功率与发电机发出的功率之比）达到96％，也就是说在输电线上损失的功率控制在4kW、用户得到的功率为96kW。为此需要设计两个变压器的匝数比。请你计算：
（1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
（4）如果用户增加用电设备（俗称“负载”）从而提高用电功率，而发电机也通过调整工作状态使U1不变而输入功率增大满足了用户需求，试分析此时输电效率是提高还是减小。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
输电电流为
输送电路的输出电压为
输出功率为
若用超导体电缆替代原来的输电线后，由于线路上没有损耗，则输出功率等于提供给用电器的电功率，即
所以节约的电功率
故选A。
2．C
【详解】
A．发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则副线圈电压U2不变，A错误；
BC．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器原线圈电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大、输电线上的电压损失增大，进一步导致降压变压器的输入电压U3减小，B错误，C正确；
D．用户开启的用电器增多，消耗的功率增大，发电机输出功率随之增大，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
本题考查的是电能输送问题．输电线上的损失功率和输电线上的电压降平方成正比，输送的电功率一定，输电线上的损失功率和输送电压的平方成反比．
4．C
【详解】
A．根据在输电的过程中输送的功率一定
P=UI
输送电压越高，输送电流越小，故A错误；
B．输电电压不会改变输电的速度，故B错误；
C．输电电压越高，输电电流越小，根据
P损=I2R
知损失的功率越小，故C正确；
D．与不法分子窃电无关，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
AB．输送的功率一定，根据
可知输电电压越高，输电电流越小，若输送电压提高到原来的n倍，则电流减小到原来的，根据
可知输电线上损失的电压减少到原来的，故A错误，B正确；
CD．根据
可知输电线上损失的功率减少到原来的，则输电线上损失的电能减少到原来的，故CD错误。
故选B。
6．B
【详解】
现将变压器T1副线圈上的触头P上移，根据电压与匝数成正比可知，T1的副线圈电压减小，将T2的副线圈等效到T1副线圈回路中，则回路总电压减小，则电流减小，故灯泡L变暗，R消耗的电功率 ，减小，变压器T1的输入功率与输出功率相等， 减小，灯泡两端电压减小，则变压器T2的输出电压减小，匝数比不变，则变压器T2的输入电压减小，故B正确ACD错误。
故选B。
7．D
【详解】
根据
可知，输出的功率不变，输出电压提高为原来的20倍，则输电导线上的电能损耗将减小为原来的。
故选D。
8．C
【详解】
由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压U=220sin100πtV，有效值为220V，降压变压器原、副线圈匝数之比为4：l，故降压变压器T2原线圈的输入电压为：4×220V=880V，故A错误；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，故B错误；当R0增大时，由于升压变压器T1的输入电压不变，则输出电压不变，故C正确；由于输电线电阻有电压降，故升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压，故D错误；故选C.
9．C
【详解】
若用户电阻减小，则降压变压器输出功率增大，导致发电机的输出功率增大，故A错误；若用户电阻减小，降压变压器输出功率增大，导致输电线上电流增大，输电线上损失的电压增大，输电线上的功率损失增大，故B错误；输电线上损失电压增大，降压变压器原线圈输入电压减小，由于降压变压器原、副线圈匝数比不变，降压变压器副线圈输出电压（即用户得到的电压）减小，故C正确；根据题给发电机的输出电压不变，升压变压器的原线圈输入电压不变，由于升压变压器原、副线圈匝数比不变，则输电线上输送电压不变，故D错误；故选C．
10．C
【详解】
A．在功率不变时，电压升高9倍，则传输电流变为原来，若输电线不变，则到线上损失电压
即变为原来，A错误；
B．输电线损失功率
因此输电线损失功率变为原先的，B错误；
C．如果损失功率不变
如果相同输电线，则电阻率不变，传输距离不变时，所需导线横截面只有原先，C正确；
D．如果损失功率不变，相同材料、粗细的输电线传输距离是原先的81倍，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．根据
当输送功率一定时，输送电压提高到原来的3倍，输电线上的电流将变为原来的，A错误；
B．根据
可知，当输送电流变为原来的时，输电线上损失的电压也为原来的，B错误；
C．根据
可知当输送电流变为原来的时，输电线上的电能损失减少为原来的，C正确；
D．原来用户得到的功率
升压后得到的功率
D错误。
故选C。
12．A
【详解】
A．4个灯泡的电流为
输电线电流为
输电线上损失的电功率为
A正确；
B．根据题意得
故B错误；
CD．两盏灯断路后，小灯泡不能正常发，小灯泡的实际电压不清楚，无法计算降压变压器副线圈的电流，从而无法得到 和 ，CD错误。
故选A。
13．D
【详解】
交流发电机的输出电压U1一定，匝数没变，根据，可知U2不变，故A错误；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P3变大，故B错误；输送功率一定时，根据P=UI和可知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又因U1一定，可知，应增大升压变压器的匝数比；由于U3=U2-IR，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，根据可知，应增大降压变压器的匝数比，故C错误，D正确．
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．根据P＝UI，P不变的情况下，U增大，I减小，即采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A错误；
B．根据理想变压器原副线圈电流关系有
得
I2＝10I1＝10A
又因为
P2＝P＝U2I2
解得
U2＝2000V
故B正确；
C．输电线上的产热功率为
根据能量守恒有
故C错误；
D． 根据理想变压器原副线圈电压关系有
P点下移，n3变大，n4，U3不变，所以U4将减小，故D正确。
故选BD。
16．CD
【详解】
A．由于输电线总电阻为R，输电线上有电压降，U线＜U2．根据欧姆定律得：
故A错误；
B．输电线上有功率损失
故B错误；
C．根据
P=UI
知在功率不变的情况下，增大U2，I2减小，故C正确；
D．理想变压器不改变电功率
U2I2=U1I1
故电厂输送电功率为U2I2，故D正确。
故选CD。
17． 减小输电线的电阻 减小输送的电流
【详解】
根据P损=I线2R线可知，要减少电能输送时的损失，有两个途径：（1）减小输电线的电阻；（2）减小输送的电流；
18． 1.6×10-19C 2×1010 正 交 流 热效应 高
【详解】
(1) 电荷量叫做元电荷
某带电体所带电荷量是3.2×10-9C，此带电体所带电荷量是元电荷的
电荷的定向移动形成电流，物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向．
(2) 变压器是根据电磁感应原理工作的，所以变压器只能改变交流电的电压．
在远距离送电中，导线上会有电能损失，损失的电能主要由电流的热效应引起，在输电功率一定时，输电电压越高，电能损失就越小．
19．
【详解】
根据题意可知，输电线损耗功率，又，解得，输电线电流，
所以，
故，远距离输电线路中损失的电压为，解得降压变压器原线圈两端电压为，所以；
用户得到的电功率：．
20．(1)17.5A；(2)
【详解】
(1)根据输电线上的损耗功率得
解得
(2)发电机输出的电流为
根据变压器的电流规律得
解得
21．（1）6A（2）5424W（3）250V
【详解】
（1）全校消耗的功率P用=22×40×6W=5280W
U2′=U3=×220V=880V
设线路电流为I线
I线=A=6A
（2）线路损失功率：
P损=I2线 R线=6×6×2×2W=144W
P出=P用+P损=（5280+144）W=5424W
（3）设原线圈电流为I1， ，
I1= I线=×6A=24A
U1==V=226V
E=U1+I1r=（226+24×1）V=250V
22．(1)400A，20A；(2)200V；(3) ，；(4)见详解
【详解】
(1)由
解得升压变压器输入的电流为
由输电线上损失的功率
解得输电线上通过的电流是
(2)从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为
(3)由
解得
由
，
可得
，
由
解得
可得
(4) 用户增加用电设备提高用电功率，则电路中的电流增大；而发电机也通过调整工作状态使U1不变，由变压器原理可知，U2也不变，则输电损耗的效率
可知损耗的效率增大，则输电效率减小。
答案第1页，共2页