3.4远距离输电 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 3.4 远距离输电
一、单选题
1．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副，线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10：1和1：10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（　　）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减少
D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
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．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
4．2019年7月1日，被誉为“疆电东送”高速通道的±1100千伏“新疆淮东—安徽皖南”特高压直流工程正式投运，该特高压工程在全压运行前，首先试投运电压为±550千伏的双极低端直流系统，在输送功率不变的情况下，全压直流输电后因输电线上的电阻而损失的电功率减少到试投运的（　　）
A．10% B．25%
C．50% D．75%
5．如图所示是三峡电站向浙江地区送电的简化模型。两变压器均为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数比为，降压变压器原副线圈匝数比为，用户端得到的是电压为、功率为P的正弦式交变电流，输电线总电阻为，不考虑其他影响下列说法正确的是（　　）
A．升压变压器输出端的电压为
B．降压变压器的输入端的电压为
C．输电线上的电流为
D．输电线上损失的功率为
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．在如图所示的远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（　　）
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上损耗的功率占总输送功率的比例减小
8．电网陈旧老化易使电能损耗严重，为了减少远距离输电线路上的电能损耗，以下措施中切实可行的是（　　）
A．提高输电电压 B．用超导材料做输电线
C．提高输送功率 D．减小输电线的横截面积
9．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300kV
C．该输电系统的输电效率为96%
D．若改用10kV电压输电，则输电线上损失的功率为4.5×108kW
10．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
11．如图是某小型电站高压输电示意图，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线总电阻为R，设发电机输出电压不变，则用户端负载增加（用电高峰期）时，下列说法错误的是（　　）
A．降压变压器输出电压增大
B．升压变压器输出电压不变
C．输电线上损失的电压增大
D．发电机的输出功率增大
12．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，水电站的发电机输出电压恒定。发电机通过升压变压器和降压变压器（变压比为40∶1）向25km外的小区用户供电（供电电压为220V），输送到用户的电功率为165kW，若用表格中某种型号的输电线进行高压输电，线路上损耗的功率约为输送电功率的6%，则所选用的输电线型号的代号为（　　）
型号的代号 千米电阻（Ω/km）
X 1
Y 0.6
Z 0.3
W 0.2
A．X B．Y C．Z D．W
13．一发电站采用高电压向外输送电能，输送的总功率为P，输电电压为U，输电导线的总电阻为R，则下列说法正确的是（　　）
A．输电线上的电流为 B．输电线上的电流为
C．输电线上损失的电压为U D．输电线上损失的功率为
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．在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，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。开关S闭合后与闭合前相比，下列说法中正确的是（　　）
A．升压变压器的输入电压增大
B．降压变压器的输出电流减小
C．输电线上损耗的电压增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例减小
二、填空题
16．远距离输电时，如果输送的电功率不变，输电电压升高到原来的n倍，则输电线上损耗的功率将变为原来的______倍，输电线上的电压损失将变为原来的______倍．
17．某发电站的输出功率为 104 kW，输出电压为 4 kV，通过理想变压器升压后向125 km 远处用户供电．已知输电线的电阻率为 ρ＝2.4×10－8Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%，求：所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是______，如果用户用电器的额定电压为 220 V，所用理想降压变压器原、副线圈匝数比是______.
18．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”）. 在输电线路上若有一个如图所示的理想变压器，其原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2，则原线圈两端的电压U1_______副线圈两端的电压U2（选填“大于”或“小于”）.
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．如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电的示意图。已知发电机的输出电功率为100，输出电压为250V。升压变压器原、副线圈的匝数比是1：8，两变压器之间输电导线的总电阻为4Ω，向用户供220V交流电，若变压器是理想变压器。求：
(1)升压变压器的输出端电压；
(2)降压变压器原、副线圈的匝数比。
21．如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u＝Umsinωt的交流电源，若原线圈输入电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，求输电线上损失的电功率为多少？
22．以下是一段关于输电线损失功率的推导。
将电能从发电站送到用户，在输电线上会损失一部分功率。设输电电压为U，则功率损失为
(1)
而(2)
将(2)式代入(1)式，得到
(3)
由(3)式可知，要减小功率损失，就应当用低压送电和增大输电线的电阻R。
这段推导错在哪里？
23．为了减少输电线上的电功率损失，通常需要提高输电电压和减小输电导线的电阻。但有同学从下列论证中得出了相反结论：“设输电电压为U，输电电流为I，功率损失。因此，要降低P值，就应降低输电电压和增加输电线的电阻。”请问，这位同学的论证过程错在哪里？
24．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得
解得
U2＝2200V，I2＝100A
所以线路输送的电功率为
P＝U2I2＝2200×100W＝220kW
故A错误；
B．输电线损耗的功率为
若保持P不变，输电电压U2增大，则ΔP减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有
U3＝U2﹣I2r
根据理想变压器变压和变流规律有
设用户端总电阻为R，则有
联立解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为
ΔU＝I2r
所以ΔU 增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。
故选D。
2．A
【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．D
【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。
4．B
【详解】
由题意可知，全压投运的电压为试投运电压的2倍，由公式I=可知，全压投运的输电电流为试投运的，由公式P损=I2r，所以全压投运时输电线上的电功率损失为试投运的，即25%。
故选B。
5．A
【详解】
A．设降压变压器原副线圈的电压有效值分别为、，则有
，，
设输电线上分得的电压为△，则
△，△
联立解得
故 A正确；
B．由得
故B错误；
C．输电线上的电流为
故C错误；
D．输电线上损失的功率为
△
故D错误。
故选A。
6．C
【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．C
【详解】
A ．由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，选项 A 错误；
B ．由于发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压 U2不变，根据P=UI 可输电线上的电流I线 增大，根据U损=I线R ，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3-U2=U损 可得，降压变压器的输入电压 U3 减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，选项 B 错；
C ．根据
又输电线上的电流增大，电阻不变，所以输电线上的功率损失增大，选项 C 正确；
D ．根据
发电厂的输出电压不变，输电线上的电阻不变，所以输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大，选项 D 错误。
故选 C 。
8．A
【详解】
A．提高输电电压，根据
知，输送电流较小，根据
知损失的功率较小，A正确；
B．用超导材料做输电线，成本太高，B错误；
C．提高输送功率，根据
知，输送电流较大，根据
知损失的功率较大， C错误；
D．减小输电导线的横截面积，根据电阻定律
可知电阻增大，根据
知损失的功率较大，D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．输电线上输送的电流大小为
A错误；
B．输电线上损失电压为
B错误；
C．损失的功率为
故该输电系统的输电效率为
94%
C错误；
D．若改用10kV电压输电，则输电电流为
输电线上损失的功率为
D正确。
故选D。
10．D
【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。
11．A
【详解】
用户端负载增加时，发电机输出功率增大，输出电压U1不变，输出电流I1增大。根据理想变压器原、副线圈电压、电流规律可知，升压变压器输出电压U2不变，输电线上的电流I2增大，输电线上损失的电压为
可知增大。
降压变压器原线圈两端电压为
可知U3减小，所以降压变压器输出电压U4减小，故A错误，BCD正确。
故选A。
12．B
【详解】
小区用户供电电压为220 V，由变压器的变压规律可知，降压变压器原线圈两端的电压为
U4=220×40V=8800V
设输电线上的电流为I，输电线总电阻为R，则升压变压器副线圈两端电压为
U3=U4+IR
P=U4I=165kW
输电线路上损耗的功率
P线=I2R
由题意知
P线=6%P总
P=94%P总
联立解得
R=30Ω
由于输电线长度需要50km，由电阻与长度关系
R=Lρ0
则
ρ0=0.6Ω/km
所以可以选择0.6Ω/km的Y，ACD错误，B正确。
故选B。
13．B
【详解】
AB. 输电线上的电流为.
当U是导线上损失的电压，可以用电流
而本题中电压U为输电电压，不是导线上的损失电压，故A错误，B正确；
C. 因U为输电电压，不是输电线上损失的电压，故C错误；
D．因U为输电电压，不是加在导线两端的电压，故不能用公式
计算输电线上损失的功率，故D错误。
故B正确。
14．D
【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．C
【详解】
A．发电厂的输出电压即升压变压器的输入电压，根据题干可知，升压变压器的输入电压保持不变，A选项错误；
B．开关S闭合后，用电器并联，降压变压器的输出电流增大，B选项错误；
C．根据理想变压器电流和匝数的关系可知，降压变压器的输出电流增大，输入电流增大，则输电线上的电流增大，输电线的电阻不变，根据欧姆定律可知输电线上的电压损耗增大，C选项正确；
D．设发电厂的输出功率为P，升压变压器的输出电压为U送，输电线上的电阻为R，输电线上损耗的功率占总功率的比例为
输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大，D选项错误。
故选C。
16．
【详解】
根据P=UI，输送电功率不变，输电电压升高到原来的n倍，则输电电流变为原来的倍，根据知，输电线上损耗的功率变为原来的倍．根据U损=IR知电压损失变为原来的倍．
17． 1∶25 4800:11
（1）根据电阻定律得出输电线的电阻，根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流，从而根据P=UI求出升压变压器的输出电压；根据输电线上的电流和电阻求出输电线上的电压损失；根据变压比公式求解升压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）根据输出电压和电压损失得出降压变压器的输入电压，结合电压之比等于原副线圈的匝数之比求出降压变压器的原副线圈匝数之比．
【详解】
（1）远距离输电的示意图，如图所示：
导线电阻：R线=ρ
代入数据得：R=40Ω
升压变压器副线圈电流：I2=I线
又I2R线=4%P
解得：I2=100A
根据P=U2I2
得：U2=100 kV
根据变压比公式，有：
（2）降压变压器的输入电压为：U3=U2-I2R线=96kV
由，
得：
【点睛】
解决本题的关键知道：1、原副线圈的电压比、电流比与匝数比之间的关系；2、升压变压器的输出电压、降压变压器的输入电压、电压损失之间的关系．
18． 高压 小于
【详解】
提高输送电压，根据公式，输送功率一定，可得输送电流减小，根据公式可得，输送过程中热损耗减小，所以常采用高压输电．原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2，故该变压器为降压变压器，根据公式，可得
19． 100 50
【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．(1) ；(2)
【详解】
(1)根据
可得升压变压器的输出端电压
(2)输电线的电流
输电线损失的电压
降压变压器的输入电压
根据
降压变压器原、副线圈的匝数比
21．
【详解】
升压变压器原线圈电压的有效值为
原线圈的电流为
根据理想变压器的电流规律，可得
解得
输电线上损失的电功率
22．见解析
【详解】
公式
都是错误的，U是输电电压，而非输电线上的电压降，正确解法是：设输电电压为U，输送的电功率为P，则：
（1）
而
（2）
由以上两式得
（3）
由（3）式可知，要减小功率损失，就应当用高压送电和减小输电线的电阻R。
23．见解析
【详解】
公式
中电压是输电线电阻两端的电压，并非是输电电压，根据
，
可知，降低损失功率应提高电压或减小输电线电阻。
24．（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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页