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．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
2．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16，下列说法正确的是（　　）
A．若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W
B．若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200:11
C．若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小
D．若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大
3．一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
4．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
5．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
6．如图为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，升压变压器与降压变压器之间输电线上的总电阻为R，降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4，两端电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4。变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出功率和输出电压不变，则下列说法正确的是 （　　）
A．输电线上的电流I2=
B．输电线上损失的功率ΔP=
C．若用户端负载增加，那么用户端电压U4变大
D．无论用户端的负载如何增加，始终有I1U1=I2U2
7．某发电站向远方供电，将的电压直接加在输送线路的输入端，且输送的电功率为；输送线路的终端获得的电功率为。若要将此输送线路的效率提升为98.5%，则输送线路的输入端需要接入的如图所示升压变压器的匝数比为（　　）
A．3：20 B．3：10 C．2：5 D．1：10
8．远距离输电线路简化如图所示，图中标示了电压、电流和线圈匝数，其中输电线总电阻为R，若电厂输送电功率不变。变压器均可视为理想变压器，则（　　）
A． B．输电线损失的电功率为
C．电厂输送的电功率为U2I2 D．提高输送电压U2，则输电线电流I2增大
9．如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。则（　　）
A．交流发电机产生电动势的最大值为300V
B．输电线路上损耗的电压为20V
C．输电线路上损耗的电功率为
D．若升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈两端的电压为
10．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
11．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e111sin100t（V）。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25︰11，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220V，输入功率为1100W，输电线路总电阻R25Ω，电动机内阻r8.8Ω，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则正确的是（　　）
A．电动机的机械效率为60%
B．电流表的示数为10A
C．输电线路损失的电功率为200W
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1︰5
12．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
13．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
14．某电站向远处输电，输电线的总电阻为，输送功率为，若采用高压输电，下列说法正确的是（　　）
A．采用高压输电，是为了增大输电线上的电流 B．输电线上的电流为
C．输电线上电阻造成的电压损失为 D．输电线上电阻造成的功率损失为
15．2020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。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的150kV高压输电升级为1350kV的特高压输电，下列说法正确的是（　　）
A．输电线中的电流变大 B．输电线上损失的电压变大
C．输电线上损失的功率变小 D．用户得到的电功率变小
二、填空题
16．在远距离输电时，若直接采用某电压输电，电压和电能都会有很大的损失；现通过升压变压器使输电电压升高为原电压的n倍，若在输送电功率不变的情况下，则输电线路上的电压损失将减小为原来的________，输电线路上的电能损失将减少为原来的________
17．在远距离送电时，如果输送电压为2000V，输送功率为10kW，输电线的电阻为20Ω，则输电线上损失功率为______ ，损失电压为______ ，用户得到的功率为______ ．
18．发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器.发电机的输出功率是 100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为 1∶25，则输电导线中的电流为____________A，经检测又发现电导线中的电功率损失为输入功率的 4%，则输电导线的总电阻为_________Ω，降压变压器的输入电压为_______V．
19．远距离输电的基本原理：在发电站内用______变压器升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过______变压器降到所需的电压。
三、解答题
20．如图，照明电路的电压为，并联了20盏电阻都是（正常发光时的电阻）的电灯，两条输电线的电阻都是。只开10盏灯时，整个电路消耗的电功率、输电线上损失的电压和损失的电功率各是多大？20盏灯都打开时，情况又怎样？
21．下图是常见的配电变压器系统，它将高压转变为电压供生产和生活使用。你能判断图中A、B两组线，哪组线上的电压是，哪组线上的电压是或吗？
22．如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电。发电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240V，升压器原、副线圈的匝数之比为1∶25，输电线的总电阻为10Ω ，用户需要的电压为220V。则：
(1) 输电线上损失的电功率为多少？
(2) 降压器原、副线圈的匝数比为多少？
23．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）远距离大功率输电面临的困难是什么？
（2）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？
24．某发电站输出功率P=2000kW，用电阻R=20的输电线向外输送电能。如果用U=10kV的电压输电，输电线上损失的功率是多少？损失的电压是多少？如果改用U′=100kV的高压输电，输电线上损失的功率和电压又是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
A．对于该系统输入输出功率不变，由于
故原线圈电流为
对于中间线路有
代入数据，解得
则损失的功率为
A正确；
B．根据
代入数据，解得
由A可知
输电线的总电阻两端的电压为
则
又
即有
B错误；
C．由于输入输出功率相同，当用户消耗功率减小时，电流减小，但是
不变，则U2不变，C错误；
D．当消耗功率增大时，输电线电流变大，输电线的总电阻两端的电压变大，U2不变，根据
可知，U3变小，又由
可知，U4变小，D错误。
故选A。
3．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。
4．A
【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。
5．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。
6．D
【详解】
A． R是输电线的电阻，输电线上的电压损失
输电线上的电流为
A错误；
B．输电线上损失的功率为
B错误；
C．若用户端负载增加，则通过降压变压器副线圈的电流I4增大，根据
则输电电流增大，输电线上损耗的电压ΔU增大，因为
降压变压器原线圈的电压减小，根据
=
U4减小，C错误；
D．变压器均为理想变压器，根据能量守恒可得无论用户端的负载如何变化，始终有
即
D正确。
故选D。
7．B
【详解】
直接输送时
得
经过变压器升压后输送
得
则
故B正确，ACD错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．因为
即
A错误；
B．输电线损失的电功率为
B错误；
C．电厂输送的电功率为
P=U1I1= U2I2
C正确；
D．根据
P= U2I2
可知，提高输送电压U2，则输电线电流I2减小，D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为：
故A错误；
BC．设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4，电动机恰能正常工作，有：
根据理想变压器的变流比可知：，得 I3=4A，所以输电线路上损耗的电压为
输电线路上损耗的电功率为：
故B错误C正确；
D．根据得；U3=2200V，升压变压器副线圈两端电压：
U2=U3+I3R=2240V
又，可得：
U1=280V
故D错误。
故选C。
10．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。
11．D
【详解】
A.电动机的输入功率为，两端电压为，则通过电动机的电流
则电动机内部消耗的功率
则电动机输出功率
则电动机的机械效率
A错误；
BC.根据变流比可知，降压变压器输入电流
根据变压比可知，降压变压器输入电压
根据欧姆定律可知，输电线分压
△
输电线消耗功率
△△
则升压变压器输出电压
△
升压变压器的输出功率
△
则升压变压器输入功率
根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，则升压变压器的输入电流
电流表的示数为11A，BC错误；
D.根据变压比可知，升压变压器原、副线圈匝数之比
D正确。
故选D。
12．A
【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。
13．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。
14．D
【详解】
A．由输送功率，可知，功率一定时，采用高压输电则会降低电流，故采用高压输电是为了降低输电线上的电流，故A错误；
B．根据功率，可解得
故B错误；
C．根据欧姆定律，可得到输电线上的电压损失为
故C错误；
D．根据焦耳定律可知，造成的功率损失即为电阻产生热的功率，解得
故D正确。
故选D。
15．C
【详解】
A．由公式可知，在输电总功率不变的情况下，电压升高，输送电流变小，A错误；
B．由欧姆定律可知，导线上损失的电压，输电线电阻不变，所以输电线上损失的电压变小，B错误；
C．输电线上损失的功率，所以输电线上损失的功率变小，C正确；
D．用户得到的电功率，变小，用户得到的电功率变大，D错误。
故选C。
16． ；
【详解】
[1]．如果保证输送的电功率不变，将输电电压升高到原来的n倍，根据，电流变为原来的 ；根据U=Ir，则输电线路上的电压损失将减小为原来的；
[2]．在电阻、通电时间一定时，根据，电流变为原来的，电热变为原来的，所以输电线上的能量损失就减小到原来的．
17． 500W; 100V; 99500W;
【详解】
输送电流I=．
则输电线上损失的功率．
输电线上损失的电压△U=IR=5×20V=100V．
用户得到的功率P′=P-P损=10000-500=99500W．
故答案为500W，100V，99500W．
点睛：根据P=UI求出输电线上的电流，结合得出输电线上损失的功率，根据△U=IR求出电压损失．根据损失的功率求出用户得到的功率．
解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系，知道用户得到的功率与输送功率和功率损失的关系．
18． 16 15.6 6000
【详解】
根据题意得，升压变压器原线圈电流：，根据变压器原理得输电导线中的电流为：，解得：，根据，解得：，根据，解得降压变压器输入电压：．
19． 升压 降压
【详解】
略
20．只开10盏灯时，整个电路消耗的电功率、输电线上损失的电压和损失的电功率各是585.2W，5.32V和14.2W；开20盏灯时，整个电路消耗的电功率、输电线上损失的电压和损失的电功率各是1142.9W，10.38V和53.87W
【详解】
只开10盏灯时，并联部分的电阻
回路的总电阻
回路总电流
整个电路消耗的电功率
输电线上损失的电压
损失的功率为
当开20盏灯时，并联部分的电阻
回路的总电阻
回路总电流
整个电路消耗的电功率
输电线上损失的电压
损失的功率
21．A组线一定是高压线
【详解】
A组线一定是高压线；因为A组线的下面有电闸，可随时切断电源，还配有避雷装置；况且因为高压线危险性较大，故离地面较高。
22．(1)4000W；(2)290:11
【详解】
(1)根据得，升压变压器的输出电压
U2==25×240=6000V
则输电电流
I2===20A
则输电线上损耗的功率
P损==400×10=4000W
(2)降压变压器的输入电压
U3=U2-I2R=6000-200=5800V
则降压变压器原副线圈的匝数比
=290:11
23．（1）在输电线上有功率损失和电压损失；（2）有一部分电能转化为电热而损失掉。，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
【详解】
（1）在输电线上有功率损失和电压损失；
（2）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
所以降低输电损耗的两个途径为：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。
24．；4kV；；400V
【详解】
根据P=UI，用U=10kV的电压输电时的输电电流
输电线损失的功率
损失的电压
U损=IR=200×20V=4kV
改用U′=100kV高压输电后，输电电流
输电线损失的功率
损失的电压
U′损=I′R=20×20V=400V
答案第1页，共2页
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