高中物理人教版（2019）选择性必修第二册3.4电能的输送

高中物理人教版（2019）选择性必修第二册3.4电能的输送
一、单选题
1．以下关于电能输送的说法不正确的是（　　）
A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是要采用高压输电
C．增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失
D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等
2．（2019高二上·浙江期中）供电站向远方送电，输送的电功率恒定，若将输电电压提高到原来的4倍，以下判断中正确的是
A．输电电流为原来的4倍
B．输电导线上损失的电压为原来的4倍
C．输电导线上损失的电功率为原来的
D．输电导线上损失的电功率为原来的
3．高压输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线上电阻为R，则下列说法中错误的是（　　）
A．损失功率为 B．输电导线上的电流为
C．电压损失为 D．用户得到的功率为
4．如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m，降压变压器的变压比为n，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为一理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了ΔU，则下列判断正确的是（　　）
A．电流表A2的示数增大了
B．电流表A1的示数增大了
C．电压表V1的示数减小了ΔU
D．输电线损失的功率增加了
5．2016年1月，重庆主城及多个区县迎来冰冻雨雪天气，图为重庆电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度．为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为 ；除冰时，输电功率、输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为16 ，则除冰时（　　）
A．输电电流为 B．输电电压为
C．输电电压为4U D．输电电流为16I
6．（2019高二下·汕头月考）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 的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　）
A． B．
C． D．
7．（2018高二上·鄂尔多斯月考）如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同的大功率电炉。a靠近电源；b、c离用户电灯L很近，但离电源较远（输电线电阻不能忽略）。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（　　）
A．使用电炉a时对电灯的影响最小
B．使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时小
C．使用电炉c时对电灯几乎没有影响
D．使用电炉a或b或c时对电灯影响几乎一样
8．“中国速度”在新冠肺炎疫情面前再一次被激发，10天建成火神山医院，通过验收并按时移交。火神山医院安装有24台箱式变压器，铺设电力电缆达10千米.发电站利用输电线路远距离向医院输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则（　　）
A．输电线上损失的电压减少到原来的
B．输电线上损失的电压减少到原来的
C．输电线上损失的电能减少到原来的
D．输电线上损失的电能不变
9．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2。则（　　）
A．用户端的电压为
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为 r
D．输电线路上损失的电功率为I1U
二、多选题
10．如图所示为实验室内设计的远距离输电线路示意图，变压器为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交变电流，R是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K由2改接为1时，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上损失的功率减小 B．电流表的读数一定增大
C．电压表读数减小 D．灯泡的亮度增大
11．如图所示为远距离输送交流电的示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是（　　）
A．适当减小输电线的电阻r
B．适当提高
C．适当提高 的同时，降低
D．适当降低 的同时，提高
三、解答题
12．（2019高二下·长春月考）某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为5kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的5%.求：村民和村办小企业需要220V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)
13．风力发电作为新型环保能源，近几年来得到了快速发展，某风力发电机输出功率为 ，输出电压为 ，用户需要的电压为 ，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4%。
（1）求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）画出此输电线路的示意图并求出用户得到的电功率.
14．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念．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98550kW·h时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1×105W．
（1）按平均每天太阳照射6h计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？
（2）假若发电系统的输出电压为250V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为R线＝8Ω，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%．求应选用匝数比多大的升压变压器．
15．某水电站的水位落差为20 m，通过水轮机的流量为10 m /s，发电效率为20%．水流通过水轮机时，使水轮机以 的转速转动．水轮机带动的线圈共1 000匝，线圈面积0.2 m ，线圈置于磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中，线圈电阻不计．发电机先经过匝数比为1:10的升压变压器后经输电线输送到远处，再由降压变压器降压后给用户供电．若按最大功率供电时输电线路损耗的功率为发电机最大输出功率的2%，用户电压为220V．g取10N/kg，求：
（1）输电线的总电阻；
（2）降压变压器的匝数比．
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。实际输电时，应综合考虑各种因素。
故答案为：B。
【分析】电能在传输的过程中损失表现为热损失，根据焦耳定律，可以减小电流的大小或者减小电阻的大小来降低电能的损失。
2．【答案】D
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A.因为输电功率不变，输电电压提高4倍， 电流变为原来的 ，A不符合题意。
B.根据 可知，损失电压变为原来的 ，B不符合题意。
CD.根据 可得，损失功率变为原来的 ，C不符合题意D符合题意。
故答案为：D
【分析】利用功率的表达式可以判别输电电流的变化；利用电流与电阻可以判别热功率的变化和损失电压的变化。
3．【答案】A
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A.根据 得，输电线路上的电流为：
则输电线上损耗的功率为： ，A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C.根据部分电路欧姆定律得到： ，C正确，不符合题意；
D.根据能量守恒得到，用户得到的功率为： ，D正确，不符合题意．
故答案为：A
【分析】输电电压不是损失的电压，不能用以求出损失的电功率；利用输电功率和输电电压可以求出输电电流的大小；利用输电电流的大小可以求出损失功率的大小；利用总功率减去损失功率可以求出用户得到的电功率大小。
4．【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AB．降压变压器原、副线圈两端的电压之比等于n，所以有
即降压变压器原线圈两端电压减小了 ，升压变压器副线圈两端电压不变，所以输电线上电压增大为 ，根据欧姆定律知，电流表A1示数增大了 ，输电线上电流增大了 ，根据电流与匝数成反比知，电流表A2示数增大了
A不符合题意，B符合题意；
C．根据题意知，发电厂的输出电压恒为U，升压变压器的变压比不变，所以电压表V1的示数不变，C不符合题意；
D．设输电线的原电流为 ，输电线上电流增大了 ，输电线损失的功率增加量为
D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用降压变压器电压的变化可以判别输电线电压的变化，结合欧姆定律可以判别输电线电流表的变化；利用匝数之比可以求流程降压变压器输出电流的变化；利用发电厂的输出电压不变可以判别电压表V1大小不变；利用输电线电流的变化可以判别其损失功率的变化。
5．【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AD．高压线上的热耗功率△P=I2R线…①
若热耗功率变为16△P，则16△P=I′2R线…②
由①②得I′=4I
所以AD不符合题意．
BC．又输送功率不变，由P=UI=U′I′得
所以C不符合题意，B符合题意．
故答案为：B
【分析】利用热功率的大小变化可以求出输电电流的大小；结合功率的表达式可以求出输电电压的大小。
6．【答案】C
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】加在原线圈上的电压 ，根据电压比与匝数比关系： ，所以： ．
根据 ，输电线上的电流 ，输电线上消耗的功率 ．故C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C．
【分析】利用匝数之比结合有效值可以求出U2的大小；结合功率的表达式可以求出消耗的电功率大小。
7．【答案】A
【知识点】欧姆定律；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】由于电炉a靠近电源，流过a的电流，没有流过后面的输电线，不会引起输电线上电压降，接通与不接通对电路没有影响，则使用电炉a时对电灯的影响最小，A符合题意。使用电炉b时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少。所以使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大。B不符合题意。c离电源较远，c靠近电灯，使用c时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少。C不符合题意。b、c离电源都较远，根据上面分析，对电灯影响几乎一样，都比使用a对电灯的影响大。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对于并联电路来说，接入的用电器越多，干路电流越大，损失的电压和电能就越多，对后面的用电器影响就越大。
8．【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AB．输送的功率一定，根据
可知输电电压越高，输电电流越小，若输送电压提高到原来的n倍，则电流减小到原来的 ，根据
可知输电线上损失的电压减少到原来的 ，A不符合题意，B符合题意；
CD．根据
可知输电线上损失的功率减少到原来的 ，则输电线上损失的电能减少到原来的 ，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据远距离输电输送的功率一定进行判断；根据功率的损失公式进行分析。
9．【答案】A
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A、根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝ ，选项A符合题意；
B、输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B不符合题意；
C、理想变压器的输入功率P1＝I1U－ r＝I1U1，选项C不符合题意；
D、输电线路上损失的功率P′＝ r＝I1（U－U1），选项D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】理想变压器原副线圈两端电功率保持不变，输电线上电压下降可根据闭合回路的欧姆定律进行计算，理想变压器的输入功率为发电厂的输出功率减去传送过程中消耗的功率，消耗的功率为电流通过r所产生的热功率。
10．【答案】A,D
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【解答】AB．由于交流电源的输出电压不变，当K由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增加，根据理想变压器变压比可知升压变压器副线圈电压增大。交流电源的输出功率不变，所以则输电线上的电流减小，所以电流表读数减小。根据 ，输电线的电阻不变，输电线上的电流减小，所以输电线上损失的功率减小。A符合题意，B不符合题意。
CD．根据 ，输电线的电阻不变，电流减小，所以输电线上的电压损耗减小，所以降压变压器的输入电压增大，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压增大，即电压表读数增大，灯泡变亮。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】理想变压器的输出电压由输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关；理想变压器电压和匝数的关系。
11．【答案】A,C
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【解答】A．根据P线=I2r，故适当减小输电线的电阻r ，可减小导线上的功率损失，在发电机输出功率一定的情况下可增大用户的电功率，A符合题意；
B．因理想变压器的输出功率等于输入功率，故改变降压变压器的原副线圈的匝数比不能改变功率，则不能提高用户的电功率，B不符合题意；
CD．适当提高 ，则可提高升压变压器的次级电压，较小输电线上的电流，根据P线=I2r，可减小导线上的功率损失，在发电机输出功率一定的情况下可增大用户的电功率，C符合题意，D不符合题意；
故答案为：AC
【分析】通过理想变压器将电送到用户附近，然后用理想降压变压器向 远处用户供电，提升电压的目的是降低线路的功率损失，从而提高用户得到的功率。
12．【答案】解：根据题意得到如图所示的输电电路图：
设高压输电电流为I2，输电电压为U2，由题意可知：
解得：
由功率公式可知
根据匝数与电压成正比，则有：
而
故有：
所以
【知识点】电功率和电功；电能的输送
【解析】【分析】利用功率的表达式可以求出输电电流和升压变压器的输出电压大小；再利用电压的关系可以求出匝数之比。
13．【答案】（1）解：输电线损耗的功率
又
解得输电线上电流
原线圈中输入电流
则升压变压器原、副线圈的匝数比为
则升压变压器副线圈的电压为
输电线损失的电压为
故降压变压器原线圈的电压为
用户得到的电压为
则降压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）解：画出此输电线路的示意图，如图所示.
用户得到的电功率等于降压变压器的输入功率，则有
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】（1）根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流；又结合原线圈的输出功率求出原线圈中的电流，根据理想变压器电流之比与匝数比的关系求出升压变压器的匝数比，再根据降压变压器原副线圈上的电压求出降压变压器原副线圈的匝数比；
（2）根据远距离输电的原理画出输电线路的示意图以及用户得到的有用功率。
14．【答案】（1）解：由题意可以知道： ，时间为： ，一年能输出电能为
（2）解：依题意作出如下图输电示意图
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
根据
解得
升压变压器的匝数比为
降压变压器 副线圈中电流 ，即为提供给所有用户的总电流 ，用户获得的总功率为
又
所以
其原线圈中电流 ，降压变压器的匝数比为
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】（1）根据功率与电功的关系求出输出的电能；
（2）根据输电线上损失的功率求出输电线上电流，从而根据理想变压器匝数之比与电流之比求出升压变压器的匝数比，再结合功率的关系求出降压变压器的电流之比，从而得到降压变压器的匝数之比。
15．【答案】（1）解：发电机的输出电压的有效值:
代入数据得：
最大输出功率：
代入数据得：
发电机的最大输出电流的有效值：
输电线中的最大电流有效值与发电机最大输出电流有效值的关系：
代入数据得：
（2）解：升压变压器副线圈的电压为 ，则： 降压变压器原线圈的电压为 ，则：
降压变压器原副线圈电压关系为：
代入数据得：
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】（1）根据交变电流的有效值与最大值的关系求得发动机输出电压的有效值，从而求得最大输出功率，进而求得发动机的最大输出电流，再结合输电线上损失的功率求出输电线的电阻；
（2）根据理想变压器的匝数之比与电压之比的关系求解。
1 / 1高中物理人教版（2019）选择性必修第二册3.4电能的输送
一、单选题
1．以下关于电能输送的说法不正确的是（　　）
A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济
B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是要采用高压输电
C．增大导线的横截面积可以减小输电导线上的功率损失
D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等
【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】输送电能的基本要求是可靠、保质、经济。减小输电线上的功率损失可采用高压输电，也可以减小输电线电阻，即增大导线横截面积，但不经济。实际输电时，应综合考虑各种因素。
故答案为：B。
【分析】电能在传输的过程中损失表现为热损失，根据焦耳定律，可以减小电流的大小或者减小电阻的大小来降低电能的损失。
2．（2019高二上·浙江期中）供电站向远方送电，输送的电功率恒定，若将输电电压提高到原来的4倍，以下判断中正确的是
A．输电电流为原来的4倍
B．输电导线上损失的电压为原来的4倍
C．输电导线上损失的电功率为原来的
D．输电导线上损失的电功率为原来的
【答案】D
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A.因为输电功率不变，输电电压提高4倍， 电流变为原来的 ，A不符合题意。
B.根据 可知，损失电压变为原来的 ，B不符合题意。
CD.根据 可得，损失功率变为原来的 ，C不符合题意D符合题意。
故答案为：D
【分析】利用功率的表达式可以判别输电电流的变化；利用电流与电阻可以判别热功率的变化和损失电压的变化。
3．高压输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线上电阻为R，则下列说法中错误的是（　　）
A．损失功率为 B．输电导线上的电流为
C．电压损失为 D．用户得到的功率为
【答案】A
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A.根据 得，输电线路上的电流为：
则输电线上损耗的功率为： ，A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C.根据部分电路欧姆定律得到： ，C正确，不符合题意；
D.根据能量守恒得到，用户得到的功率为： ，D正确，不符合题意．
故答案为：A
【分析】输电电压不是损失的电压，不能用以求出损失的电功率；利用输电功率和输电电压可以求出输电电流的大小；利用输电电流的大小可以求出损失功率的大小；利用总功率减去损失功率可以求出用户得到的电功率大小。
4．如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m，降压变压器的变压比为n，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为一理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了ΔU，则下列判断正确的是（　　）
A．电流表A2的示数增大了
B．电流表A1的示数增大了
C．电压表V1的示数减小了ΔU
D．输电线损失的功率增加了
【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AB．降压变压器原、副线圈两端的电压之比等于n，所以有
即降压变压器原线圈两端电压减小了 ，升压变压器副线圈两端电压不变，所以输电线上电压增大为 ，根据欧姆定律知，电流表A1示数增大了 ，输电线上电流增大了 ，根据电流与匝数成反比知，电流表A2示数增大了
A不符合题意，B符合题意；
C．根据题意知，发电厂的输出电压恒为U，升压变压器的变压比不变，所以电压表V1的示数不变，C不符合题意；
D．设输电线的原电流为 ，输电线上电流增大了 ，输电线损失的功率增加量为
D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用降压变压器电压的变化可以判别输电线电压的变化，结合欧姆定律可以判别输电线电流表的变化；利用匝数之比可以求流程降压变压器输出电流的变化；利用发电厂的输出电压不变可以判别电压表V1大小不变；利用输电线电流的变化可以判别其损失功率的变化。
5．2016年1月，重庆主城及多个区县迎来冰冻雨雪天气，图为重庆电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度．为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为 ；除冰时，输电功率、输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为16 ，则除冰时（　　）
A．输电电流为 B．输电电压为
C．输电电压为4U D．输电电流为16I
【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AD．高压线上的热耗功率△P=I2R线…①
若热耗功率变为16△P，则16△P=I′2R线…②
由①②得I′=4I
所以AD不符合题意．
BC．又输送功率不变，由P=UI=U′I′得
所以C不符合题意，B符合题意．
故答案为：B
【分析】利用热功率的大小变化可以求出输电电流的大小；结合功率的表达式可以求出输电电压的大小。
6．（2019高二下·汕头月考）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 的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】加在原线圈上的电压 ，根据电压比与匝数比关系： ，所以： ．
根据 ，输电线上的电流 ，输电线上消耗的功率 ．故C符合题意，ABD不符合题意．
故答案为：C．
【分析】利用匝数之比结合有效值可以求出U2的大小；结合功率的表达式可以求出消耗的电功率大小。
7．（2018高二上·鄂尔多斯月考）如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同的大功率电炉。a靠近电源；b、c离用户电灯L很近，但离电源较远（输电线电阻不能忽略）。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（　　）
A．使用电炉a时对电灯的影响最小
B．使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时小
C．使用电炉c时对电灯几乎没有影响
D．使用电炉a或b或c时对电灯影响几乎一样
【答案】A
【知识点】欧姆定律；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】由于电炉a靠近电源，流过a的电流，没有流过后面的输电线，不会引起输电线上电压降，接通与不接通对电路没有影响，则使用电炉a时对电灯的影响最小，A符合题意。使用电炉b时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少。所以使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大。B不符合题意。c离电源较远，c靠近电灯，使用c时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少。C不符合题意。b、c离电源都较远，根据上面分析，对电灯影响几乎一样，都比使用a对电灯的影响大。D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对于并联电路来说，接入的用电器越多，干路电流越大，损失的电压和电能就越多，对后面的用电器影响就越大。
8．“中国速度”在新冠肺炎疫情面前再一次被激发，10天建成火神山医院，通过验收并按时移交。火神山医院安装有24台箱式变压器，铺设电力电缆达10千米.发电站利用输电线路远距离向医院输送一定功率的交流电，若输送电压提高到原来的n倍，则（　　）
A．输电线上损失的电压减少到原来的
B．输电线上损失的电压减少到原来的
C．输电线上损失的电能减少到原来的
D．输电线上损失的电能不变
【答案】B
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】AB．输送的功率一定，根据
可知输电电压越高，输电电流越小，若输送电压提高到原来的n倍，则电流减小到原来的 ，根据
可知输电线上损失的电压减少到原来的 ，A不符合题意，B符合题意；
CD．根据
可知输电线上损失的功率减少到原来的 ，则输电线上损失的电能减少到原来的 ，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据远距离输电输送的功率一定进行判断；根据功率的损失公式进行分析。
9．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2。则（　　）
A．用户端的电压为
B．输电线上的电压降为U
C．理想变压器的输入功率为 r
D．输电线路上损失的电功率为I1U
【答案】A
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】A、根据理想变压器的工作原理，得I1U1＝I2U2，所以用户端的电压U2＝ ，选项A符合题意；
B、输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B不符合题意；
C、理想变压器的输入功率P1＝I1U－ r＝I1U1，选项C不符合题意；
D、输电线路上损失的功率P′＝ r＝I1（U－U1），选项D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】理想变压器原副线圈两端电功率保持不变，输电线上电压下降可根据闭合回路的欧姆定律进行计算，理想变压器的输入功率为发电厂的输出功率减去传送过程中消耗的功率，消耗的功率为电流通过r所产生的热功率。
二、多选题
10．如图所示为实验室内设计的远距离输电线路示意图，变压器为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交变电流，R是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定．当K由2改接为1时，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上损失的功率减小 B．电流表的读数一定增大
C．电压表读数减小 D．灯泡的亮度增大
【答案】A,D
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【解答】AB．由于交流电源的输出电压不变，当K由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增加，根据理想变压器变压比可知升压变压器副线圈电压增大。交流电源的输出功率不变，所以则输电线上的电流减小，所以电流表读数减小。根据 ，输电线的电阻不变，输电线上的电流减小，所以输电线上损失的功率减小。A符合题意，B不符合题意。
CD．根据 ，输电线的电阻不变，电流减小，所以输电线上的电压损耗减小，所以降压变压器的输入电压增大，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压增大，即电压表读数增大，灯泡变亮。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】理想变压器的输出电压由输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关；理想变压器电压和匝数的关系。
11．如图所示为远距离输送交流电的示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是（　　）
A．适当减小输电线的电阻r
B．适当提高
C．适当提高 的同时，降低
D．适当降低 的同时，提高
【答案】A,C
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【解答】A．根据P线=I2r，故适当减小输电线的电阻r ，可减小导线上的功率损失，在发电机输出功率一定的情况下可增大用户的电功率，A符合题意；
B．因理想变压器的输出功率等于输入功率，故改变降压变压器的原副线圈的匝数比不能改变功率，则不能提高用户的电功率，B不符合题意；
CD．适当提高 ，则可提高升压变压器的次级电压，较小输电线上的电流，根据P线=I2r，可减小导线上的功率损失，在发电机输出功率一定的情况下可增大用户的电功率，C符合题意，D不符合题意；
故答案为：AC
【分析】通过理想变压器将电送到用户附近，然后用理想降压变压器向 远处用户供电，提升电压的目的是降低线路的功率损失，从而提高用户得到的功率。
三、解答题
12．（2019高二下·长春月考）某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为5kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为10Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的5%.求：村民和村办小企业需要220V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？(不计变压器的损耗)
【答案】解：根据题意得到如图所示的输电电路图：
设高压输电电流为I2，输电电压为U2，由题意可知：
解得：
由功率公式可知
根据匝数与电压成正比，则有：
而
故有：
所以
【知识点】电功率和电功；电能的输送
【解析】【分析】利用功率的表达式可以求出输电电流和升压变压器的输出电压大小；再利用电压的关系可以求出匝数之比。
13．风力发电作为新型环保能源，近几年来得到了快速发展，某风力发电机输出功率为 ，输出电压为 ，用户需要的电压为 ，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4%。
（1）求在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）画出此输电线路的示意图并求出用户得到的电功率.
【答案】（1）解：输电线损耗的功率
又
解得输电线上电流
原线圈中输入电流
则升压变压器原、副线圈的匝数比为
则升压变压器副线圈的电压为
输电线损失的电压为
故降压变压器原线圈的电压为
用户得到的电压为
则降压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）解：画出此输电线路的示意图，如图所示.
用户得到的电功率等于降压变压器的输入功率，则有
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】（1）根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流；又结合原线圈的输出功率求出原线圈中的电流，根据理想变压器电流之比与匝数比的关系求出升压变压器的匝数比，再根据降压变压器原副线圈上的电压求出降压变压器原副线圈的匝数比；
（2）根据远距离输电的原理画出输电线路的示意图以及用户得到的有用功率。
14．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念．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98550kW·h时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1×105W．
（1）按平均每天太阳照射6h计，该发电系统一年(365天计)能输出多少电能？
（2）假若发电系统的输出电压为250V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为R线＝8Ω，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%．求应选用匝数比多大的升压变压器．
【答案】（1）解：由题意可以知道： ，时间为： ，一年能输出电能为
（2）解：依题意作出如下图输电示意图
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
根据
解得
升压变压器的匝数比为
降压变压器 副线圈中电流 ，即为提供给所有用户的总电流 ，用户获得的总功率为
又
所以
其原线圈中电流 ，降压变压器的匝数比为
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】（1）根据功率与电功的关系求出输出的电能；
（2）根据输电线上损失的功率求出输电线上电流，从而根据理想变压器匝数之比与电流之比求出升压变压器的匝数比，再结合功率的关系求出降压变压器的电流之比，从而得到降压变压器的匝数之比。
15．某水电站的水位落差为20 m，通过水轮机的流量为10 m /s，发电效率为20%．水流通过水轮机时，使水轮机以 的转速转动．水轮机带动的线圈共1 000匝，线圈面积0.2 m ，线圈置于磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中，线圈电阻不计．发电机先经过匝数比为1:10的升压变压器后经输电线输送到远处，再由降压变压器降压后给用户供电．若按最大功率供电时输电线路损耗的功率为发电机最大输出功率的2%，用户电压为220V．g取10N/kg，求：
（1）输电线的总电阻；
（2）降压变压器的匝数比．
【答案】（1）解：发电机的输出电压的有效值:
代入数据得：
最大输出功率：
代入数据得：
发电机的最大输出电流的有效值：
输电线中的最大电流有效值与发电机最大输出电流有效值的关系：
代入数据得：
（2）解：升压变压器副线圈的电压为 ，则： 降压变压器原线圈的电压为 ，则：
降压变压器原副线圈电压关系为：
代入数据得：
【知识点】变压器原理；电能的输送
【解析】【分析】（1）根据交变电流的有效值与最大值的关系求得发动机输出电压的有效值，从而求得最大输出功率，进而求得发动机的最大输出电流，再结合输电线上损失的功率求出输电线的电阻；
（2）根据理想变压器的匝数之比与电压之比的关系求解。
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