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
2．如图所示，有一台交流发电机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，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，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有（　　）
A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小
C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大
3．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
4．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试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
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
5．如图所示为高压输电的原理图，由于输电距离长，输电线上必然产生电能损耗。相比传统输电的钢芯铝绞线，新型的碳纤维软铝导线除了具有重量轻、强度大、耐腐蚀等优势外，还能有效减小传输电阻。图中两个变压器均视为理想变压器。在发电厂输出功率和输出电压U1都不改变的条件下，若将输电线由传统导线更换成电阻更小的新型碳纤维软铝导线，下列叙述正确的是（　　）
A．因为输电线的电阻减小，两输电线左端电压U2一定减小
B．因为输电线的电阻减小，两输电线右端电压U3一定减小
C．因为输电线的电阻减小，输电线上的电流一定变大
D．因为输电线的电阻减小，用户端的电压U4一定变大
6．某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，两种情况下输送的电功率都是P。若输电线路的总电阻为R，则下列说法中正确的是（　　）
A．根据公式升压变压器原线圈通过的电流降为原来的
B．根据公式：提高电压后，输电线上的电流增为原来的20倍
C．根据公式P=I2R：提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的
D．根据公式P1=P2：提高电压后，输电线上的功率损耗不变
7．浙福线的投运让福建电网实现了从500千伏超高压到1000千伏特高压的跨越，福建从此进入“特高压”时代。在输送功率不变、不考虑其它因素影响的情况下，采用“特高压”输电后，输电线上的电压损失减少到“超高压”的（　　）
A．10% B．25% C．50% D．75%
8．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试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
9．下列关于远距离输电的说法正确的是（　　）
A．赫兹发明了第一台实用的变压器
B．实际输电过程中，输电电压越高越好
C．采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，可以减小断电的风险，可以调剂不同地区电力供需的平衡
D．若采用直流输电技术，会增加感抗和容抗
10．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
11．如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电厂输出功率增加了。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数不变，电压表的示数增大
B．电流表、的示数均减小
C．输电线上损失的电压增加了
D．输电线上损失的功率增加了
试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
12．在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而造成严重损毁，如图所示。为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为；若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需要输电线上热耗功率为，则除冰时（　　）
A．输电电流为 B．输电电流为9I
C．输电电压为3U D．输电电压为
13．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
14．远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，则下列叙述错误的是（　　）
试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率有关
B．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定
C．当用户用电器的总电阻增加时，输电线上损耗的功率减小
D．升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压
15．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
二、填空题
16．变压器是根据电磁感应原理工作的，所以变压器只能改变________（填“直流”或“交流”）电的电压，在远距离送电中，导线上会有电能损失，损失的电能主要由电流的热效应引起，在输电功率一定时，输电电压越________（填“高”或“低”），电能损失就越小。
17．如图所示为远距离输电示意图．已知升压变压器原、幅线圈的匝数比n1∶n2=1∶10，原线圈的输入电压为U1，输入功率为P1，输电线上的电阻为r，变压器为理想变压器．则升压变压器原线圈的输出电压为_________，输电线上的损耗功率为_________．
试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
18．从发电厂输出的电功率为220kW，输电线的总电阻为0.25Ω。若输送电压为1.1kV，输电线上损失的电功率为_______kW；保持输送功率不变，要使要输电线上损失的电功率不超过100W，输送电压至少为___________kV。
19．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”）．从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为5Ω．用11kV和110kV的电压输电，在输电线上损失的功率分别为__________W和________W．
三、解答题
20．变压器线圈中的电流越大，所用的导线就越粗，通常给用户送电的变压器是降压变压器，那么它的原线圈和副线圈，哪个应该用较粗的导线？请说明理由。
21．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abcd匝数N=100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R=10Ω，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“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，发电机电动势最大值和变压器U1；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
22．已知某个小型发电机的输出功率为90kW，发电机的输出电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户端用一降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损耗的功率控制为2kW（即用户得到的功率为88kW）。求：
(1)升压变压器输出的电压；
(2)两个变压器各自原、副线圈的匝数比。
23．某发电机输出功率是，输出电压是试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
，如图所示，通过理想变压器升压后向远处的用户供电。已知输电导线的电阻率为，导线横截面积为。输电线上的功率损失为5%，用户得到的电压正好为，降压变压器也是理想变压器，求：
（1）输电线总电阻R；
（2）理想升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）给用户供电的总电流I。（保留3位有效数字）
24．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。
试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
参考答案：
1．A
【解析】
【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。
2．A
【解析】
【详解】
AB．因为
P1＝P2＝ΔP＋P3
P3＝P4
由于P4增大，则T2次级电流变大，则初级电流也变大
可知ΔP、P3及P1、P2均变大，A正确，B错误；
CD．因为
U2＝U1
U1一定，所以U2不变，CD错误。
故选A。
3．D答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
【解析】
【分析】
【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。
4．B
【解析】
【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
答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
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。
5．D
【解析】
【详解】
A．由于发电厂的输出电压U1不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压U2不变，即两输电线左端电压U2不变，故A错误；
BC．输电功率P与输电电压U2都不变，由P＝UI可知输电线上的输电电流I不变，输电线的电阻R减小，输电线上损失的电压
U损＝I线R
减小，降压变压器的输入电压
U3＝U2﹣U损
增大，故BC错误；
D．降压变压器原副线圈匝数不变，降压变压器输入电压U3增大，降压变压器副线圈输出电压即用户端的电压U4变大，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
知输送功率不变，输送电压变为原来的20倍，则输电电流降为原来的，升压变压器原线圈通过的电流不变，故AB错误；
CD．根据
得，电流降为原来的，则输电线上损耗的功率减为原来的，故C正确，D错误。
故选C。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
输电的电流为
损失的电压为
在输送功率不变、不考虑其它因素影响的情况下，从500千伏超高压到1000千伏特高压，即变为原来的2倍，则输电电流变为原来的一半，有
故选C。
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
输电线上的电流
答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
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。
9．C
【解析】
【详解】
A．西屋公司的工程师威廉·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯、路森·戈拉尔与约翰·狄克逊·吉布斯买来变压器专利以后，在1885年制造了第一台实用的变压器，故A错误；
B．输电电压不是越高越好，电压越高，对输电线路绝缘性能的要求就越高，线路修建费用就会增多。输电电压越高，变压器上的电压也越高，对变压器的要求也相应提高。所以在实际输电过程中，要综合考虑各种因素，依照不同的情况选择合适的输电电压，故B错误；
C．采用电网送电可以降低一次能源的运输成本，可以减小断电的风险，可以调剂不同地区电力供需的平衡，故C正确；
D．若采用直流输电技术，会减少感抗和容抗，故D错误。
故选C。
10．C
【解析】
【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 ．根据答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
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 。
11．C
【解析】
【详解】
AB．由于发电厂输出电压恒为U，根据理想变压器的规律，对于升压变压器
故电压表的示数不变，发电厂输出功率增加了，则发电厂输出电流增加了
根据理想变压器的规律，对于升压变压器
示数增加了
由于示数增加，示数也将增加，降压变压器的输入电压将减少
故示数也将减小，A、B错误；
C．根据欧姆定律，输电线上损失的电压增加了
C正确；答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
D．输电线上损失的功率增加了
由于未知，故无法计算，D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据△P=I2r，导线上的热损失功率变为原来的9倍，电流应增加为原来的3倍，即为3I；由P=UI知，则输送电压变为。
故选D。
13．D
【解析】
【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．
14．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，A不符合题意，B符合题意；
C．用户用电器总电阻增加，根据答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
可知，消耗功率减小，输电线中电流减小，线路损耗功率减小，C不符合题意；
D．升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损耗的电压加上降压变压器的输入电压，D不符合题意。
故选B。
15．D
【解析】
【分析】
【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答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
△
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。
16． 交流 高
【解析】
【分析】
【详解】
[1]变压器是根据电磁感应原理工作的，所以变压器只能改变交流电的电压；
[2]在远距离送电中，导线上会有电能损失，损失的电能主要由电流的热效应引起，在输电功率一定时，根据
可知，输电电压越高，电能损失就越小。
17．
【解析】
【详解】
根据，则；升压变压器的次级电流：；输电线的功率损失： .答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
点睛:理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损.
18． 10 11
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]输送功率为，功率损耗为，故
若输送电功率保持220kW 不变，在用1.1kV电压输电时，线路上损失功率为
(2)[2]要使输电线上损失的电功率不超过100W
则有
那么输送电压至少为
19． 高压 2000 20
【解析】
【详解】
试题分析：为了减小热损耗，r一定，所以需要减小电流，因为输送功率一定，即，所以提供输送电压，故采用高压输电，当采用11kV电压输电时，，当采用110kV电压输电时，
考点：考查了远距离输电
【名师点睛】
答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
解决本题的关键知道输送功率与输送电压、电流的关系，知道采用高压输电，可以减小功率的损失．
20．见解析
【解析】
【详解】
给用户送电的变压器是降压变压器，根据远距离输电原理可知其原线圈两端电压高、电流小，而副线圈两端电压低、电流大，所以副线圈应该用较粗的导线。
21．（1）；（2）；；（3）
【解析】
【详解】
（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
根据理想变压器的变流比可知
解得
所以输电线路上损耗的电功率
解得
（2）根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为
代入数据解得
根本理想变压器的变压比可知
解得
答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
升压变压器副线圈两端电压
解得
根据理想变压器的变压比可知
可得
(3)升压变压器的原线圈输入功率
可得
根据
解得
电机线圈内阻上消耗的热功率
可得
所以交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比
22．(1)4500V；(2)；
【解析】
【详解】答案第14页，共14页
答案第13页，共14页
(1)根据输电线上损耗的功率得
根据变压器输入、输出功率不变可得升压变压器输出电压
(2)根据理想变压器电压与匝数的关系可知
降压变压器输出电流为
根据理想变压器电流与匝数的关系可知
23．（1）8Ω；（2）1∶16；（3）432A
【解析】
【详解】
（1）根据电阻定律可得
（2）输电线上的功率损失为
由题意可得
解得
I2=25A
发电机输出电流为
理想升压变压器原、副线圈的匝数比为
答案第14页，共14页
答案第13页，共14页