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．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
2．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
3．如图所示，甲图是远距离输电线路的示意图，乙图是发电机输出电压随时间变化的图象，则（　　）
A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V
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．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
4．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．
5．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
6．用U1和U2两种电压通过相同长度和材料的导线输电，若输送的电功率相等，在输电导线上损失的电功率也相同，则在两种情况下输电导线截面积之比S1∶S2为（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示为某小型电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个互感器（均为理想），互感器原、副线圈的匝数比分别为100：1和1：10，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，线路总电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（　　）
A．互感器A是电流互感器，互感器B是电压互感器
B．线路上损耗的功率250W
C．发电机输出的电功率1100kW
D．用户使用的用电设备越多，降压变压器输出电压U4大小不会改变
8．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
9．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
10．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
11．小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等两次实验中（　　）
A．都接直流电源 B．A两端的电压相等
C．A损耗的功率相等 D．图1中A的电流较大
12．如图所示为远距离输电示意图，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，升压变压器的输入功率和输出功率分别为P1、P2，降压变压器的输入功率和输出功率分别为P3、P4，输电线的总电阻R一定。下列说法正确的是（　　）
A．当用户的用电器增多时，U2、U3和U4都增大
B．当用户的用电器增多时，U2、U3和U4都减小
C．当用户的用电器增多时，P1、P2都会增大，输电线上损失的功率会增大
D．当用户的用电器增多时，P3、P4都会增大，输电线上损失的功率会减小
13．一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
14．如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，其原、副线圈的匝数比分别为1：n和n：1（n为大于1的整数），发电站的输出电压及长距离输电线的电阻均为定值，其他导线的电阻忽略不计．已知发电站的输出电压为U1、电流为I1，用户得到的电压为U2，电流为I2，则下列判断正确的是（　　）
A．
B．U1＝U2
C．用户越多，U2越大
D．用户越多，I2越大
15．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
二、填空题
16．我国大陆地区居民用电的电压是220V，频率是________Hz；变压器根据电磁感应原理工作，所以变压器只能改变________（选填“交变电流”或“恒定电流”）的电压；远距离输电中，可采用______（选填“提高”或“降低”）输送电压的方式来减少电能输送时的损失。
17．一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经理想变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻为R=1 kΩ，到目的地经理想变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V，60 W)，若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，发电机处于满负荷工作状态，则升压变压器的原副线圈匝数比为_________，正常发光的灯泡有______盏
18．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________________。
19．输送电能的基本要求
（1）可靠：指保证___________可靠地工作，故障少；
（2）保质：保证电能的质量，___________和___________稳定；
（3）经济：指输电线路建造和运行的费用___________，电能损耗___________。
三、解答题
20．采用110高压输电，输送电功率为4800的电能，输电导线中的电流是多少？如果用110V电压输送同样功率的电能，输电导线中电流是多少？
我们在初中曾经做过类似的题目，那时是用直流电路的知识来处理的。在纯电阻的交流电路中，同样有公式和。想想看，这里的U和I的含义与初中有什么不同？
21．有一条河流，河水流量为4，落差为5m。现利用它来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为350V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为4Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，用户所需要电压为220V，认为所用的变压器都是理想变压器，求升压、降压变压器原、副线圈的匝数比，g取10。
22．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？
23．假设广州二中在后山修建了一座小型太阳能发电站给科技馆供电，发电机最大输出功率为P0=9kW，输出电压恒为U0=500V。已知输电线的总电阻为R=10Ω，科技馆工作电压为U2=220V，求：
（1）输出功率最大时，采用匝数比为1：3的升压变压器进行输电，则输电线功率损耗与直接输电时的功率损耗之比是多少；
（2）假设科技馆某段时间消耗功率为P2=2.64kW，若不采用升压变压器输电，为保障科技馆用电设备正常工作，则科技馆降压变压器的匝数比和发电站的输出功率是多少。
24．高考临近，为保证高三工作正常开展，防止停电事故发生，某中学领导班子决定购买一台应急备用发电机，要求如下∶一是保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此学校决定让物理老师和兴趣小组同学先进行调查，得到以下数据∶每间教室有日光灯10盏，每盏灯功率为40W，额定电压均为220V；发电机安装位置距离并网接口电阻约2Ω，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为n1∶n2=1∶4，降压变压器的匝数比为n3∶n4=4∶1，兴趣小组同学画出示意图如图所示。试求∶
（1）两变压器之间输电线上的电流？
（2）购买的发电机功率P应不小于多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．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。
3．D
【详解】
A．由于变压器只交流电改变电压，不改变交流电的频率，由图乙可知，用户用电器上交流电的频率是50 Hz。A错误；
B．发电机输出交流电的电压的最大值为500V，因此有效值为
B错误；
C．输电线的电流由升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈匝数比用户，用电量以及输电导线的电阻共同决定，C错误；
D．当用户用电器的总电阻增大时，降压变压器副线圈电流减小，因此输电线的电流减小，输电线上损失的功率减小，D正确。
故选D。
4．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。
5．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。
6．C
【详解】
由输送的电功率P=IU，损失的电功率ΔP=I2R，得
由题意知
由此得
因为 ，所以
故选C。
7．C
【详解】
A．互感器A并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器B串联在电路中，是电流互感器，故A错误；
B．电流表的示数为5A，互感器原、副线圈的匝数比1：10，则线路上电流
线路上损耗的功率
故B错误；
C．电压表的示数为220V，匝数比分别为100：1，所以输送电压
功率
则发电机输出的电功率1100kW，故C正确；
D．用户使用的用电设备越多，用户回路电流变大，则输送电流变大，损失电压变大，降压变压器输入电压变小，降压变压器输出电压U4大小变小，故D错误。
故选C。
8．B
【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。
9．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。
10．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。
11．D
【详解】
A．由于变压器只能改变交变电流，因此图2中不可能接直流电源，A错误；
BCD．T2是降压变压器，根据
由于流过两个灯的电流相等，可知图2中流过A的电流较小，加在图2中A两端的电压较低，图2中A消耗的功率较小，BC错误，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
理想变压器的变压比
因为U1、 n1、n2均不变，则U2不变，当用户的用电器增多时，P4增大，根据变压器输出功率决定输入功率，有P3增大，升压变压器的输入功率P1和输出功率P2也都增大，根据
则I2增大，则
增大，所以由
得出U3减小，所以U4也减小；经以上分析知当用户的用电器增多时 P4增大，I2增大，所以由
得输电线上损失的功率也增大，故C正确。
故选C。
13．D
【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。
14．D
【详解】
A、设输电线中的电流为I，则，可知I1＝I2．故A错误．
B、因为输电线上有电压损失，所以升压变压器的输出电压和降压变压器的输入电压不等，根据变压器电压之比等于匝数之比知，U1≠U2．故B错误．
CD、用户越多，用户端的总电阻越小，电流I2越大，则输电线上的电流越大，升压变压器原线圈的电流越大，输电线上的电压损失越大，降压变压器的输入电压变小，则输出电压U2越小．故C错误，D正确．
15．C
【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。
16． 50 交变电流 提高
【详解】
[1]居民所用的交流电的周期均为0.02s，频率为50Hz；
[2]变压器利用是的电磁感应中的互感现象，变压器利用原副线圈的匝数不同来变压，变压器只能改变交变电流的电压；
[3]远距离输电时，由于输电线上的电阻导致电压损失和功率损失，为了降低损失，可以降低输电电流，在保证总功率不变的前提下，可以采用提高输送电压的方式减小损失。
17． 1∶50 6×104
【详解】
[1]．由可得，升压变压器输入电流
；
由得，升压变压器的输出电流
；
由得
；
[2]．用户得到的功率
；
可供灯泡正常发光的盏数
盏．
【点睛】
本题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用，要注意功率公式中P=UI中的电压U应为输电电压，不是发电机的输出电压．本题突破点是由输电线上的损失功率，从而算出电线上的电流．
18． 4×103 6.4×105 4×104 采用高压输电
【详解】
[1]根据P=UI得，输电线上的电流
[2]则输电线上损耗的功率
P损=I2R=16×106×40W=6.4×108W=6.4×105kW
[3]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
[4]为了减小功率的损失，采用高压输电
19． 供电线路 电压 频率 低 少
【详解】
（1）[1]可靠：指保证供电线路可靠地工作，故障少；
（2）[2][3]保质：保证电能的质量，电压和频率稳定；
（3）[4][5]经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
20．43.6A；43636A；在初中电路中U=IR，I表示电流，U表示电阻两端的电压；
P=UI，U表示电压、I表示电流，UI表示电功率；在纯电阻交流电路中U=IR，电流、电压的表示与初中相同；对于P=UI，U表示输送电压，I表示输送电流。
【详解】
根据
P=UI
采用110kV高压输电，输电的电流
采用110V电压输电，输电的电流
在初中电路中U=IR，I表示电流，U表示电阻两端的电压；P=UI，U表示电压、I表示电流，UI表示电功率；在纯电阻交流电路中U=IR，电流、电压的表示与初中相同；对于P=UI，U表示输送电压，I表示输送电流。
21．1﹕8，12﹕1
【详解】
发电机的输出功率
P损=5%P=I2R
解得输电线上的电流
则升压变压器输出电压
则升压变压器的匝数比
输电线上的电压减少
U损=IR=100V
则输入降压变压器的电压
U2=U1 U损=2000V 100V=1900V
则降压变压器的匝数比
所以升压、降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1﹕8，12﹕1。
22．（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。
23．（1）1：9；（2）2，P=3kW
【详解】
（1）直接输电时的功率损耗为
采用1：3的升压变压器
输电电压为3U0，此时输电线功率损耗为
故损耗功率之比为
（2）设原副线圈匝数比为k，副线圈电流为
故变压器原线圈电压为
原线圈电流为
输电线损耗电压为
输电线路，有
解得
k=2（舍去）
输电线损耗功率为
故发电厂输出功率为
24．（1）；（2）
【详解】
（1）对降压变压器有
其中
解得降压变压器原线圈两端电压
U3=880V
所有日光灯正常发光时消耗功率为
P灯=88×10×40W=35200W=P4=P3
所以两变压器之间输电线上的电流为
（2）输电线上的损耗
W
所以发电机功率
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