选择性必修二3.4远距离输电 （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．远距离输电都采用高压输电的方式，其主要优点是（　　）
A．可根据需要调节交变电流的频率 B．可加快输电速度
C．可减少输电线上的能量损失 D．可节省输电线的材料
2．将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率，采用特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。设某电厂经升压后输电电压为U，输电电流为I，输电线的电阻为r不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上损耗的功率为UI B．输电线上损耗的功率为
C．输电线上损失的电压为U D．输电线上损失的电压为Ir
3．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增大
D．电厂输送电功率为U2I2
4．某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，仍然用该输电线路输送同样的电功率。则前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为（　　）
A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1
5．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是（　　）
A．因为热功率，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗
B．因为热功率P＝IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗
C．因为热功率P＝I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗
D．以上说法均不正确
6．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
7．某山区有一小型水电站，每分钟有60m3的水从高处落下冲击水轮机，水轮机与上游水位的落差是50m。则（　　）
A．水从高处落下，重力每分钟做功
B．若水的机械能有70%转化为电能，水电站的发电功率是3.5×105W
C．若输电电压为10000V，输电电流是3.5A
D．若输电电压为10000V，输电线总电阻为0.5Ω，则输电线上每分钟产生的热量是612.5J
8．2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，从原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（　　）
A．若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的9倍
B．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的
C．若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的
D．若更换直径为原来输电线直径的同种材料制成的输电线，则输电线上损失的功率不变
9．如图所示为远距离输电原理图，变压器、为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，原、副线圈匝数比为，发电机的输出功率为P，输出电压为U，用电器两端的电压为，则输电线的电阻R为（ ）
A． B． C． D．
10．从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用220 V和11 kV两种电压输电。两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为（　　）
A．50∶1 B．1∶50 C．1∶5 D．5∶1
11．如图所示，某小型水电站发电机的输出电压U1=250 V，经升压变压器和降压变压器后为养殖场供电。已知输电线的总电阻R线=5 Ω，输电线上损失的功率P线=2 kW，养殖场共有1100盏标有“220 V 40 W”字样的灯泡正常工作（除此之外没有其他用电器）。假设两个变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上的电流I线=20 A B．升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶10
C．降压变压器的匝数比n3∶n4=9∶1 D．发电机的输出功率为44 kW
12．某远距离输电线路可简化为如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压分别为、，输电线总电阻为R，降压变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压分别为、，变压器为理想变压器。现进行输电线路改造，改造后输电线电阻R变小，发电厂电压、升压变压器匝数比、用户电压以及发电厂总功率保持不变，下列说法正确的是（　　）
A．改造后输电电压减小 B．改造后降压变压器原线圈两端电压减小
C．改造后降压变压器的匝数比减小 D．改造后降压变压器输出功率变大
13．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为（　　）
A． B． C．2P D．4P
14．以下关于电能输送的分析，正确的是（　　）
A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损失越大
B．由公式P＝知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越大
C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越小
D．由公式P＝UI知，输电导线上的功率损失与电流成正比
15．下图为远距离输电的示意图，T1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，T2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线的等效电阻为R。若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是（　　）
A．只增大T1的原线圈匝数n1，可减小R消耗的功率
B．若，则电压表V1和V2的示数相等
C．当用户总电阻减小时，R消耗的功率增大
D．当用户总电阻减小时，电压表V1和V2的示数都变小
二、填空题
16．变压器是根据_______原理工作的；交流电在远距离输电中，为了减少电能损失通常采用_______输电。
17．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___________
18．用电压U和kU通过相同距离相同材料的输电线向用户输送同样的电能，若要求输电线损失的功率相同，则前后两种情况输电线的横截面积之比为_________，若采用同样粗细的输电导线输电，则前后两种情况下输电导线上损失的功率之比为_________。
19．一个电站，向某小区供电，输出的电功率为110kW，采用11kV的高压输送，输电线总电阻为1.0欧姆，在输送线路上损失的功率为__________W。进入小区变压器后，再用220V低压输送到每个用户，该小区变压器原副线圈匝数比n1:n2 =_________。
三、解答题
20．从发电站输出的功率为200，输电线的总电阻为0.05Ω，用1100V和11两种电压输电。试估算两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失。
21．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。
22．某小型水电站发电机的输出功率为P，发电机输出的电压为U，经变压器升压后向远处输电，用户端用降压变压器降压。已知输电线的电阻为R，输电线上损失的功率为发电机输出功率的倍，用户得到的电压为发电机输出电压的倍。已知两个变压器均为理想变压器，求：
（1）输电线上的电流；
（2）升压变压器原、副线圈匝数比与降压变压器原、副线圈匝数比的乘积。
23．一小型水电站，其交流发电机与升压变压器原线圈连接，如图为输电示意图。原线圈的输入功率，输入电压U1=1000V，在输电过程中，要求能量损耗等于原线圈输入功率的4%，已知输电线电阻为16Ω，用户降压变压器的输出电压为240V，求：
（1）升压变压器原线圈中的电流I1；
（2）升压变压器和降压变压器的匝数比。
24．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为250V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用4kV高压输电，最后用户得到220V、95kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）用户降压变压器原、副线圈的匝数比。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
远距离输电都采用高压输电的方式，根据
P=IU
可知在输送电功率一定的情况下，电压越高，输送的电流越小，根据
P损=I2r
则导线上的能量损失越小。
故选C。
2．D
【解析】
【详解】
AB．输电线上损耗的功率为
故AB错误；
CD．输电线上损失的电压为
故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．由于输电线总电阻为R，输电线上有电压降，，根据欧姆定律得
故A错误；
B．输电线上有功率损失为
故B错误；
C．根据理想变压器
P1=P2=U2I2
知：在功率不变的情况下，增大U2，I2减小，故C错误；
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D。
4．C
【解析】
【详解】
设输送功率为P，输送电压为U，输电线的电阻为r，则线损
U1＝2.2kV＝2200V
U2＝22kV＝22000V
则
＝＝＝
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A B．输电导线上的热损耗若用或P＝IU公式，则 U必须为输电线上等效电阻两端的电压，并不是输电电压。选项A、B均错误；
CD．输电导线上的热损耗若用P＝I2R，I为输电电流、R为输电线电阻，所以减小输电线电阻或减小输送电流的方法可以减小输电导线上的热损耗。选项C正确，选项D错误。
故选C。
6．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。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．每分钟下落水的重力
每分钟重力做的功
故A错误；
B．每分钟得到的电能
水电站的发电功率
故B正确；
C．若输电电压为10000V，输电电流是
故C错误；
D．若输电电压为10000V，输电线总电阻为0.5Ω，则输电线上每分钟产生的热量
故D错误。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．由公式
可知，在输电功率不变的情况下，电压升高为原来的9倍，则输送电流变为原来的，A错误；
B．由欧姆定律可知，导线上损失的电压
输电线不变，所以输电线上损失的电压变为原来的，B错误；
C．输电线上损失的功率为
所以输电线上损失的功率变为原来的，C错误；
D．根据
输电线的直径变为原来的，则电阻变为原来的81倍，所以输电线上损失的功率不变，D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
记变压器T1原副线圈的电压分别为U1、U2，记变压器T2原副线圈的电压分别为U3、U4，再记流过R的电流为I2，根据原副线圈电压比与匝数比的关系有
= ， =
代入数据有
U2 = nU，U3 = 0.9nU
由于为理想变压器，则有
UR = U2 - U3 = 0.1nU，I2 = =
根据欧姆定律有
R = =
故选D。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
输电线上的电流
则输电线上由电阻造成的电压损失
故
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．A
【解析】
【详解】
A．根据公式
解得
A正确；
B．设升压变压器原线圈电流为I1，则有
解得
升压变压器的匝数比为
B错误；
C．降压变压器的副线圈的电流为
降压变压器的匝数比为
C错误；
D．发电机的输出功率
D错误。
故选A。
12．D
【解析】
【详解】
A．由升压变压器
可得
可知改造后输电电压不变，故A错误；
B．由发电总功率
可得不变，所以输电线上的电压降为
由于改造后输电线电阻R变小，可知输电线上的电压降减小，改造后降压变压器原线圈两端电压
增大，故B错误；
C．由降压变压器
可知改造后降压变压器的匝数比增大，故C错误；
D．输电线上损失的功率
减小，改造后降压变压器输出功率
变大，故D正确。
故选D。
13．A
【解析】
【详解】
输送功率与输送电压及输送电流的关系为
P=UI
线路上损耗的功率为
ΔP=I2R=
可知损耗的功率与电压的平方成反比,即
ΔP1∶ΔP2=4∶1
所以输电线上损耗的功率为，A正确。
故选A。
14．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．在计算输电线上功率损失时，公式P＝中的U表示的是输电线上的电压降，而不是输电电压；在输送电能一定时，由P=UI可知，输电电压越高，输电电流越小，由 P=I2R，可知输电线上功率损失越小，A错误；
B．由公式P＝计算输电线功率损失时，公式中的U必须是输电线上的电压降，则公式可变成 P=I2R，则有输电线的电阻越大，输电线上功率损失越大，B正确；
C．根据公式P＝I2R可得输电电流越大，输电导线上功率损失越大，C错误；
D．由公式P＝UI计算输电导线上的功率损失时，U必须是输电线上的电压降，则公式变成 P=I2R，输电导线上的功率损失与电流的平方成正比，D错误。
故选B。
15．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据 ，只增大T1的原线圈匝数n1，则升压变压器的输出电压减小，根据P=U2I2知，输电线上的电流增大，则输电线上消耗的功率增大， A错误；
B．若，两个变压器都是升压变压器，则电压表V1一定小于V2的示数，B错误；
C．用户总电阻减小，则电流增大，可知输电线上的电流增大，根据P损=I2R知，输电线上消耗的功率增大，C正确；
D．电压表V1 的示数等于发电机的输出电压，当用户总电阻减小时，电压表V1的示数不变， D错误。
故选C。
16． 电磁感应（或互感 ） 高压
【解析】
【详解】
[1]变压器是根据电磁感应原理工作的；
[2]交流电在远距离输电中，为了减少电能损失通常采用高压输电。
17．
【解析】
【分析】
【详解】
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。
18． k2：1 k2：1
【解析】
【详解】
[1]根据知，，输电线上损耗的功率
因为输送电压之比为，损耗功率相等，则电阻之比为，根据电阻定律得，，则横截面积之比为；
[2]若采用同样粗细的输电导线输电，则输电线的电阻相同，输送电压之比为，根据知，输送电流之比为k：1，根据知，损失的功率之比为
19． 100 50
【解析】
【详解】
[1]在输送线路上损失的功率为
[2]小区变压器原线圈两端的电压为
该小区变压器原副线圈匝数比为
20．9.09V；0.91V
【解析】
【详解】
用1100V电压输电时电路中的电流为
电压损失为
用11kV电压输电时电路中的电流为
电压损失为
21．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。
22．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）对输电线而言，根据题意，有
解得：
（2）设升压变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈上电流为I，则有：
根据变压器的电流规律，有：
代入得：
升压变压器副线圈上的电压为：
降压变压器原线圈上电压为：
设降压变压器原、副线圈匝数分别为、，根据变压器的电压规律有：
解得：
23．（1）1000A；（2）1：20，80：1
【解析】
【分析】
【详解】
（1）升压变压器原线圈中的电流为
（2）据△P=I线2R线，得
升压变压器的匝数比为
根据能量守恒定律，得
又因为
P2=P1
降压变压器的匝数比为
24．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）输送电流取决于输电电压及输送功率，有
而输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关，即
联立解得
降压变压器原线圈上的电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
答案第1页，共2页
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