3.4远距离输电练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 3.4 远距离输电
一、单选题
1．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
2．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
3．如图所示，交流电源与理想变压器相连进行远距离输电，交流电源电压的瞬时值（V），降压变压器的原、副线圈匝数之比为50∶11，两变压器间输电线路的总电阻为25Ω。降压变压器副线圈接入一台额定电压为220V、额定功率为1000W的电动机，电动机恰好正常工作。图中电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为156V B．电流表的示数为20A
C．两变压器间输电线电阻消耗的功率为25W D．升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶14
4．一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
5．“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。在输送功率一定的情况下，将输电电压提高为原来的4倍，则输电导线上的电能损失将减小为原来的（　　）
A． B． C． D．
6．某发电机说明书的部分内容如表所示。现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为，安置区家用电器的总功率为，当这些额定电压为的家用电器都正常工作时，下列说法正确的是（　　）
型号 AED6500S
输出电压范围
最大输出功率
A．输电线路中的电流为
B．发电机的实际输出电压为
C．在输电线路上损失的电功率为
D．如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是
7．远距离输电原理图如图所示，原线圈输入电压及输电功率恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当S由2改接为1时，下列说法正确的是(　　)
A．电压表读数减小
B．电流表读数增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．用户的功率增大
8．目前我国远距离输电已经采用的超高压和的特高压。假设甲、乙两地原来采用的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用的特高压输电，若不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上输送的电流大小减小
B．输电线上由于导线电阻造成的损失电压增大
C．输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率增大
D．用户得到的电功率减小
9．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
10．如图所示为远距离输电示意图，其中升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器。降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为5:2，输电线路的总电阻r=25Ω，其余导线电阻不计，L1、L2是电阻恒为44Ω、额定电压为220V的两个相同的灯泡。升压变压器T1的原线圈两端所加电压μ=100（V），当开关S1闭合S2断开时，灯泡L1正常发光，则（　　）
A．灯泡的额定功率为1000W
B．输电线路损失的电功率为100W
C．升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为2：5
D．若开关S1和S2都闭合时，则灯L1和L2均正常发光
11．远距离输电原理图如图所示，原线圈输入电压及输电功率恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当S由2改接为1时，下列说法错误的是（　　）
A．电压表读数增大 B．电流表读数减小
C．输电线上损耗的功率减小 D．用户的功率减小
12．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
13．远距离输电中，当输送的电功率为P，输送电压为U时，输电线上损失的电功率为ΔP，若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为ΔP，设输电线总电阻不变，那么输电电压应为（　　）
A．4U B．8U C．16U D．32U
14．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
15．超导材料电阻降为零的温度称为临界温度。1987年我国科学家制成了临界温度为90K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V。如果用临界温度以下的超导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．1.6×103kW
C．1.6kW D．10kW
二、填空题
16．我国西部特别是云、贵、川有大量的水力资源，西电东送是西部大开发的重要项目之一．据报道，云南大朝山在2005年可建成100万千瓦的水力发电站．设电站输出电压为25万伏，则输电线上的电流是___________A．如输电线总电阻为40 Ω，则电流通过输电线时，在输电线上发热消耗的功率为_________ kW．如将输出电压升高到100万伏，则输电线上发热消耗的功率为________kW．根据以上数据得出你认为合理的输电方法是________________．
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）．
18．感应电动势的大小与________成正比；在远距离输电中，提高输电电压的设备是_________．
19．变压器是根据电磁感应原理工作的，所以变压器只能改变________（填“直流”或“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________（填“高”或“低”），电能损失就越小。
三、解答题
20．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。
21．如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r（在图中把导线电阻集中画为r）。那么：
(1)用户两端的电压是多大？
(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？
(3)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？
22．某水电站发电机的的输出功率为50KW，输出电压为250 V，输电线路总电阻R=30 Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为使用户获得220 V电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？用户端能使多少盏“220 V，100 W”的电灯正常发光？
23．一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500kW，路端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1：5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器能量损耗，求：
（1）升压变压器副线圈两端的电压；
（2）用户得到的功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
24．某发电站向远处输电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路。
（1）结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系（发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计）．
（2）若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【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。
2．A
【解析】
【详解】
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。
3．C
【解析】
【详解】
A.电压表的示数为交流电源电压的有效值为110V，A错误；
B.根据
代入数据可得
求得
U3=1000V
在降压变压器的输入端，且输入功率P=1000W，由
代入数据可得
I3=1A
即电流表读数为1A，B错误；
C.由
得输电线上损失功率为
C正确；
D.升压变压器副线圈的电压为
U2=U3+I3r=1025V
由
得升压变压器原、副线圈的匝数比为
D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【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。
5．A
【解析】
【详解】
根据
P=IU
P线=I2R
可得
将输电电压提高为原来的4倍，则输电导线上的电能损失将减小为原来的。
故选A。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．当这些额定电压为的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为
A错误；
B．导线电阻为
则发电机的实际输出电压为
B错误；
C．在输电线路上损失的电功率为
C正确；
D．如果该柴油发电机发出的是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是
D错误。
故选C。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
B．原线圈输入电压及输电功率恒定，当S由2改接为1时，根据
U2＝U1
升压变压器副线圈匝数n2 增大，则U2增大，由于
U1I1＝U2I2
则升压变压器副线圈电流I2减小，所以电流表读数减小，B错误；
A．线路损失的电压
ΔU＝I2R线
减小，则降压变压器原线圈的电压
U3＝U2－ΔU
增大，则降压变压器副线圈的电压
U4＝U3
增大，所以电压表的读数增大，A错误；
C．输电线上损耗的功率
ΔP＝I22R线
由于升压变压器副线圈电流I2 减小，所以输电线上损耗的功率减小，C错误；
D．用户的功率
P4＝P1－ΔP
输电线上损耗的功率减小，所以用户的功率增大，D正确。
故选D。
8．A
【解析】
【详解】
A．根据公式
且P不变，可知输电电流
当输电电压增大时，输电电流减小，A正确；
B．不变，当输电电流减小，输电线上由于导线电阻造成的损失电压减小，B错误；
C．输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率
当输电电流减小，输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率减小，C错误；
D．P不变，输电线上由于导线电阻造成的损耗电功率减小，用户得到的电功率增大，D错误；
故选A。
9．B
【解析】
【分析】
【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。
10．B
【解析】
【详解】
A．灯泡的额定功率
故选项A错误；
B．通过电灯的电流
根据理想变压器原、副线圈电流关系可得输电线路的电流为
所以输电线路损失的电功率为
故选项B正确；
C．升压变压器原线圈两端电压
升压变压器原线圈的电流
所以升压变压器原、副线圈匝数之比为
故选项C错误；
D．若开关和都闭合时，电路的总电阻减小，总电流增大，通过输电线路损失的电压增大，所以电灯两端的电压降低，两电灯均不能正常发光，故选项D错误。
故选B。
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．原线圈输入电压及输电功率恒定，当S由2改接为1时，根据
升压变压器副线圈匝数 增大，则增大，由于
则升压变压器副线圈电流 减小，所以电流表读数减小，线路损失的电压减小，则降压变压器原线圈的电压增大，则降压变压器副线圈的电压 增大，所以电压表的读数增大，则AB正确，不符合题意；
C．输电线上损耗的功率为
由于升压变压器副线圈电流 减小，所以输电线上损耗的功率减小，则C正确，不符合题意；
D．用户的功率为
输电线上损耗的功率减小，所以用户的功率增大，则D错误，符合题意；
故选D。
12．A
【解析】
【详解】
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正确；
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错误；
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错误；
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错误。
故选A。
13．A
【解析】
【分析】
【详解】
由P=UI知，则输电线上损失的功率
得输电电压
若输送的电功率增加为2P，而输电线中损失的电功率减为，由上式得输电电压U应增为4U；
故选A．
14．D
【解析】
【分析】
【详解】
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。
15．A
【解析】
【详解】
当输电导线总电阻为0.4Ω时，由
P=UI
得
I=
输电线上损失的功率
=1kW
BCD错误，A正确。
故选A。
16． ．4×103 ； 6．4×105 ； 4×104 ； 提高输电电压
【解析】
【详解】
试题分析：根据P=UI得，输电线上的电流，则输电线上损耗的功率P损＝I2R＝16×106×40W＝6．4×108W=6．4×105kW．
输出电压升高到100万伏，输送的电流．则输电线上损耗的功率P损′＝I′2R＝106×40W＝4×107W=4×104kW．
所以为了减小功率的损失，采用高压输电
考点：远距离输电
17． 2×103 4×104 1%
【解析】
【详解】
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．
18． 磁通量变化率 变压器
【解析】
【详解】
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比；在远距离输电中，提高输电电压的设备是变压器．
19． 交流 高
【解析】
【分析】
【详解】
[1]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；
[2]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，根据
可知，输电电压越高，电能损失就越小。
20．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
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。
21．(1)U－Ir；(2)不相等；(3)见解析
【解析】
【详解】
(1)用户两端的电压
U′＝U－ΔU＝U－r＝U－Ir
(2)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和；
(3)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因功率损失表达式
ΔP＝I2r＝r
所以降低功率损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U。
22．1：20，235：11，470（盏）
【解析】
【详解】
由题意可知输电线上的功率损失
P损=I2R=P总×6%
所以输电线中电流为
升压变压器副线圈电压为
已知U1=250 V，所以升压变压器的匝数比为
输电线上电压的损耗
ΔU损=IR=10×30 V=300 V
则降压变压器的原线圈两端的电压为
根据题意可知，所以降压变压器的匝数比为
因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为
23．（1）2500V；（2）440kW；（3）10：1
【解析】
【分析】
【详解】
(1)升压变压器副线圈两端的电压
=2500V
(2)输电导线上的电流
=200A
输电导线上的功率损失
P损=I22r线=60kW
用户得到的功率
P用=P1-P损=440kW
(3)输电导线上的电压损失
ΔU=I2r线=300V
降压变压器原线圈两端的电压
U3=U2-ΔU=2200V
降压变压器原、副线圈的匝数比为
10∶1
24．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）第一个回路：P1＝U1I1
第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR线＋P3，I2＝I3
第三个回路：P4＝U4I4
（2）＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4.
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