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．从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路输送到各个用电地方。如图所示的远距离输电示意图中的变压器均为理想变压器，发电机产生正弦交流电电压有效值不变，升压变压器原、副线圈匝数比n1：n2=1∶50，隆压变压器原、副线圈匝数比n3：n4=50∶1，已知用户两端电压的有效值U4=220V，且用户消耗的电功率为11kW，远距离输电的输电线的总电阻r=100Ω（认为输电中的能量损耗完全由电阻产生），则（　　）
A．升压变压器的副线圈两端电压的有效值为11.1kV
B．降压变压器的原线圈中的电流的有效值为2A
C．输电线上消耗的功率为1000W
D．升压变压器的输入功率为11.5kW
2．如图所示，可以将电压升高给电灯供电的变压器是（　　）
A． B．
C． D．
3．小型发电站向某工厂输电，发电站的输出功率为。若用电压输送，输电导线的总电阻为，再在用户端用一理想变压器降压，使用户得到的电压为。则降压变压器原、副线圈的匝数之比为（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示为远距离输电示意图，发电机输出正弦式交变电压瞬时值表达式为，则（　　）
A．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
B．发电机输出交流电的电压有效值是
C．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定
D．用户用电器上交流电的频率是
5．远距离输电的示意图如图所示，交流发电机的输出电压、输电线的电阻r以及理想变压器的匝数均不变，用户所用的电器可等效为一滑动变阻器R。当R变小时，下列说法正确的是（　　）
A．降压变压器的输出电压变大 B．通过用户的电流变小
C．输电线上损失的电压变大 D．输电线上的电流变小
6．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、。在的原线圈两端接入一电压的交流电源，已知升压变压器的原线圈输入的总电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则用户消耗的电功率为（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，一台交流发电机E，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，R为输电线的总电阻。T1的输入电压、输入电流和输入功率分别为U1、I1和P1，它的输出电压、输出电流和输出功率分别为U2、I23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、输出电流和输出功率分别为U4、I4和P4。设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，下列说法正确的是（ ）
A．U2减小，U4变大 B．U2不变，U3变小
C．U2不变，I23变小 D．I4变小，P3变大
8．高压输电可使输送中的电压损失大幅降低，当采用高电压U向远方某地区输电时，电压损失U。保持输电线电阻不变，若U变小，则（　　）
A．输电线上损耗的电功率P不变
B．输电线上损耗的电功率P变大
C．若输入功率不变，则U变小
D．若U不变，则输入的功率变小
9．互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，、是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220kV，的原、副线圈匝数比为1:100，交流电压表的示数为100V，交流电流表的示数为1A，则（　　）
A．a是交流电压表，b是交流电流表
B．的原、副线圈匝数比为100:1
C．高压线路输送的电流为1A
D．高压线路输送的电功率为
10．某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，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2×105A
B．输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C．输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻
D．输电线上损失的功率为9×107kW
11．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
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．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
14．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减小
B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小
C．输电线上损失的功率为ΔP=
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
15．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
二、填空题
16．小型水利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。输电电路图如图所示，则电流I1=___________；升压变压器的原、副线圈的匝数之比n1：n2=___________；降压变压器的原、副线圈的匝数之比n3：n4= _________。
17．某发电站向外输送电能．若输送的总功率恒定，输电电压为U时，输电线电流为I，输电线上损失的功率为．若改为100U输电，则输电线上的电流变为________，输电线上损失的功率变为________．
18．可靠：指______可靠地工作，故障少。
19．发电机端电压为220 V，输送功率110 kW，若要保证用户至少获得100 kW电功率，则输电导线电阻不得大于________Ω；若用一个升压变压器升压至5 500 V后进行输电，则导线电阻不得大于________Ω.
三、解答题
20．某个小型水电站发电机的输出功率为P1=100kW，发电机的输出电压为U1=250V，通过升压变压器升压后向远处输电，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，要求在输电线上损失的功率控制在4kW，请你设计两个变压器的匝数比。为此，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）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
21．发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比（原、副线圈匝数比）为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，然后再用降压变压器将电压降为220 V供用户使用，求：
（1）输电线上损失的电功率是多少；
（2）降压变压器的匝数之比是多少。
22．某小型水力发电站的发电输出功率为，发电机的输出电压为，输电线总电阻。为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的，必须采用远距离高压输电的方法，在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器。设用户所需电压为，不计变压器的损失。（取）求：
（1）输电线上的电流；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
23．如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98 550 kW·h的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1×105 W。求：
（1）按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年（365天计）能输出多少电能？
（2）假若输出电压250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？
24．一台 的发电机发出的电，如果采用的超高压输电，假如两条输电线每千米的电阻是，那么电流在的距离上将损耗多少热功率？输电距离为时，输电线路上损耗的热功率占发电机输出功率的百分之几？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
AB．降压变压器副线圈电流
根据
解得输电线中的电流
输电线上的损失电压为
根据电压与匝数成正比
得降压变压器原线圈两端的电压为
升压变压器的副线圈两端电压有效值
B错误A正确；
C．输电线上损失的功率
C错误；
D．升压变压器的原线圈输入的电功率为
D错误。
故选A。
2．C
【详解】
AB．变压器只能对交变电流实现变压，不能对直流电流变压，故A、D错误；
CD．由于电压比与变压器线圈匝数比成正比，副线圈匝数多于原线圈匝数的变压器才能实现升压，所以B错误，C正确。
故选C。
3．B
本题考查远距离输电问题，解决本题的关键：1、知道变压器原副线圈的电压比、电流比与匝数比的关系；2、知道升压变压器的输出电压、电压损失、降压变压器的输入电压之间的关系。
【详解】
设发电站端升压变压器的输出电压为，用户端变压器原线圈电压为，
则有
对用户端降压变压器，根据变压器的变压比有
联立解得降压变压器原、副线圈的匝数比为
故选B。
4．A
【详解】
A．当用户用电器的总电阻增大时，即用电器的数量减少，则降压变压器的输出功率减小，而副线圈电压不变，则副线圈电流减小，则降压变压器的原线圈电流减小，则输电线上损失的功率减小，故A正确；
B．发电机输出交流电的电压最大值是，有效值为
故B错误；
C．由A解析可知，用户用电器的总电阻对输电线的电流也有影响，故C错误；
D．用户用电器上交流电的频率应当与发电机输出正弦式交变电流的频率相同，即为
故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
当R变小时，用户回路电流变大，根据电流与匝数关系可知，输电线上的电流变大，所以输电线上损失的电压
变大，降压变压器的输入电压
变小，则降压变压器的输出电压变小，故C正确ABD错误。
故选C。
6．A
【详解】
升压变压器原线圈输入电压的最大值为，有效值为
根据变压器的变压比
可知副线圈电压为
输电电流
输电线上损失的电功率为
用户消耗的电功率为
联立解得
故选A。
7．B
【详解】
当用户消耗的电功率变大时，P4变大，则P3变大；I4变大，I23变大，根据
可知，U2不变，导线上的电压损失变大，则
U3=U2-I23R
减小，根据
可知，U3减小。
故选B。
8．D
【详解】
AB．输电线上损耗的电功率
保持输电线电阻不变，若U变小，则P变小。故AB错误；
CD．设输入功率为P，电压损失可以表示为
保持输电线电阻不变，当U变小，若输入功率不变，则U变大；若U不变，则输入的功率变小。故C错误；D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，两端接在两根电线上，因此b是交流电压表，A错误；
B．变压器原副线圈电压之比等于匝数之比，所以原、副线圈匝数之比为
B错误；
C．变压器原副线圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100A，C错误；
D．由C选项可知高压线路输送的电功率为
D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．由P=UI，得用500kV电压输电时输电线上输送的电流
故A错误；
B．由
得输电线上的电压损失
故B正确；
C．输电线上损失的功率为
U为输电线上损失的电压，故C错误；
D．输电线上损失的功率
故D错误。
故选B。
11．D
【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。
12．A
【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
【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。
14．D
【详解】
AB．交流发电机的输出电压U1一定，匝数不变，根据
知U2不变；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P1、P3变大，故副线圈的输出功率增大，根据
可知输电线上的电流增大，则输电线上损失的电压
增大；所以原线圈上的电压
变小，根据
可知U4变小，AB错误；
C．输电线上损失的功率
ΔP=
C错误；
D．输送功率一定时，根据
P=UI，P损=I2R
知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据
知，应增大升压变压器的匝数比；根据
U3=U2－I2R
U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据
知，应增大降压变压器的匝数比，D正确。
故选D。
15．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。
16． 70A 1：4 133：22
【详解】
[1]电流
[2]输电线上损耗的功率
则输电线上的电流
根据理想变压器的电流规律
解得升压变压器的原、副线圈的匝数之比
[3]对于降压变压器
则降压变压器的原、副线圈的匝数之比
17．
【详解】
[1]因为输送功率一定，故
解得
[2]输电线的电阻为
故改变输送电压后输电线上损失的功率为
18．供电线路
【详解】
略
19． 0.04; 25;
【详解】
解：由题可知，用户得到100 kW的电功率，则输电线损失为10 kW
输电导线电阻
用一个升压变压器升压至5 500 V后进行输电时
导线电阻
20．(1)400A，20A；(2)200V，5000V；(3)，
【详解】
(1) 升压变压器输入的电流为
由解得输电线上通过的电流是
(2) 输电线损失的电压为
由可得升压变压器输出的电压是
(3)升压变压器的匝数比为
降压变压器输入电压为
降压变压器的匝数比为
21．(1)2000W；(2)
【详解】
(1)输电过程电路示意图，如图所示
根据
得，升压变压器的输出电压
则输出电流
则损失的电功率
(2) 输电线上的电压降
降压变压器的输入电压为
则降压变压器的变压比
22．(1)20A；(2)；(3)
【详解】
(1)画出输电的示意图
输电线中的功率损失为
解得
(2) 由公式，可得升压变压器的副线圈两端的电压为
故升压变压器的原、副线圈的匝数比为
(3)降压变压器得到的电压为
由题意可知降压变压器的副线圈的电压为：，则降压变压器的原、副线圈的匝数比为
23．（1）2.19×105 kW·h或7.884×1011 J；（2）1∶16，173∶10
【详解】
解：（1）该发电系统一年能输出的电能，由P＝1.0×105 W，t＝365×6 h
E＝Pt＝2.19×105 kW·h＝7.884×1011 J
（2）依题意作出如图输电示意图，升压变压器原线圈中的电流
I1＝＝ A＝400 A
当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则
R线＝5%×P
所以
I2＝＝ A＝25 A
升压变压器T1的匝数比为
＝＝＝
降压变压器T2副线圈中电流I4，即为提供给所有用户的总电流I总，用户获得的总功率为
P用＝P－5%×P＝95%×P
又
P用＝U4I总＝U4I4
所以
I4＝＝ A＝431.8 A
其原线圈中电流I3＝I2＝25 A
降压变压器的匝数比为
＝＝＝
24．31250W；2.5%
【详解】
输电电流为
的距离上的电阻r=0.5Ω，则损耗的热功率
同理，输电距离为时，输电线路上损耗的热功率占发电机输出功率
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