3.4电能的远距离输送同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 3.4电能的远距离输送同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-20 13:44:01 | ||
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文档简介
3.4 电能的远距离输送 同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图，有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电电压为10kV，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶400
B．输电线上损失的功率为250W
C．降压变压器原、副线圈中的电流之比为995∶22
D．图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器一定会被击穿
2．如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r，产生感应电动势有效值为E。升压变压器原副线圈匝数比为a，降压变压器原副线圈匝数比为b，两变压器间输电线总电阻为，用户端总电阻为。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数
B．升压变压器原线圈两端的电压
C．电阻、消耗的功率之比为
D．若用户端负载增加，电流表示数变小
3．如图所示，一小型水电站，输出的电功率为输出电压，经理想升压变压器变为2000V电压远距离输送，输电线总电阻为，最后经理想降压变压器降为220V向用户供电。下列说法正确的是（ ）
A．变压器的匝数比1︰10 B．变压器的匝数比为10︰1
C．输电线上的电流为10A D．输电线上损失的电压为500V
4．白鹤滩水电站是“西电东送”的国家重大工程。2021年5月白鹤滩水电站入选世界前十二大水电站，2021年6月28日白鹤滩水电站正式投产发电。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流为
B．输电线上损失电压为
C．降压变压器的输出功率为
D．降压变压器原、副线圈的匝数比为
5．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，远距离输电线的总电阻为，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为500kW，下列说法正确的是（ ）
A．用户端交流电的频率为100Hz B．用户端电压为245V
C．输电线中的电流为15A D．输电线路的损耗功率为25kW
6．如图所示为某发电站输电示意图，发电机输出电压恒定，变压器均为理想变压器，在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器，甲、乙两互感器原副线圈的匝数比分别为200：1和1：20，降压变压器原副线圈匝数比为200：1，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，输电线路总电阻r=20Ω。则下列说法正确的是（ ）
A．互感器甲中圈内接入电流表，互感器乙圈内接入电压表
B．输电线路上损耗的功半约占输电总功率的6%
C．用户端的电压U4为200V
D．用电高峰相对平时用电时，用户端的电压偏小
7．如图乙所示为某小型发电站高压输电示意图，图甲为升压变压器输入电压随时间变化的图像。在输电线路起始端接入I、Ⅱ两个互感器，两互感器原副线圈的匝数比分别为200:1和1：20，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，两电表图中未标出，输电线路总电阻r=20Ω，所有变压器及互感器均视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．互感器I是电流互感器，互感器Ⅱ是电压互感器
B．输电线路上损耗的功率为200kW
C．升压变压器的匝数比为
D．用户使用的用电设备增多，用户端电压U4保持不变
8．2023年6月底投运的杭州柔性低频交流输电示范工程实现了杭州市富阳区、萧山区两大负荷中心互联互通，为杭州亚运会主场馆所在区域提供了最大功率为30.8万千瓦的灵活电能支撑。如图所示是该输电工程的原理简图，海上风力发电站输出电压，经升压变压器转换为220kV的高压后送入远距离输电线路，到达杭州电力中心通过降压变压器将电能分别输送给富阳和萧山负荷中心，降压变压器原副线圈的匝数比为。下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器原副线圈的匝数之比为
B．通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比
C．仅当富阳负荷中心负载增加时，萧山负荷中心获得的电压增大
D．当换用传统电网输电时，远距离输电线路等效电阻R增大。若萧山和富阳负荷中心负载不变，则海上风力发电站输出功率减小
二、多选题
9．某发电厂向工厂供电，输送的功率为P，输出的电压为U，输电线路的总电阻为r。若用原、副线圈的匝数之比为1∶10的理想升压变压器输电，则输电线上的电流I和工厂得到的功率分别为（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原、副线圈匝数之比为n。发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R，降压变压器所接负载的等效电阻为R变，，其余导线电阻不计。当R变变化时，理想电压表V的示数变化为，理想电流表A的示数变化为，下列说法正确的是（ ）
A．R变的触头向下滑动时，输电线上的损耗功率变小
B．R变的触头向下滑动时，电压表的示数变小
C．R变 的触头向上滑动时，输电效率降低
D．
11．如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为20kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．将滑动触头P下移，用户获得的电压将减小
B．采用高压输电可以减小输电线中的电流
C．用户获得的功率为19kW
D．升压变压器的输出电压U2=1000V
12．我国远距离特高压输电技术日趋成熟，因其损耗少、效能高，所以日渐成为经济、安全、高效的送电方式。某电厂发电机输出功率为，输出电压为，输电线总电阻为。输电线上损失的功率为发电机输出功率的。用户得到的电压为，则下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器原、副线圈匝数比为 B．降压变压器原、副线圈匝数比为
C．用户增多，变小 D．用户增多，、均变大
三、解答题
13．用正弦交流充电桩为动力电池充电的供电电路如图所示。配电设施的输出电压为U1＝250V，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：8。充电桩“慢充”时的额定功率为7kW，额定电压为U4＝220V，频率为50Hz。
(1)t＝0时刻，充电桩的电压U4＝0，则交流电压U4随时间t变化的方程为U4＝ V。
(2)“慢充”时，充电桩电流I4的有效值为 A。（保留3位有效数字）
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4＝9：1，输电线的总电阻r为 Ω。（保留3位有效数字）
(4)配电设施的输出功率为 kW。（保留3位有效数字）
14．如图所示，发电机发出的是正弦交流电，电压的瞬时值表达式为，用户端的电压，两条导线的总电阻。
（1）求用户得到的功率；
（2）求输电线上损失的功率；
（3）根据已有知识说明在远距离输电中，减少输电线路功率损失的两种方法。
15．远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为300kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升高电压至15kV后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为220V，使用户得到的功率为290kW。求：
（1）输电线的总电阻r；
（2）降压变器的原、副线圈的匝数比。
16．利用潮水涨落产生的水位差所具有的势能发电叫潮汐发电，是目前海洋能利用中最主要的一种。
陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次涨、落潮。涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电；当海湾水位涨至最高时，堵住通道；落潮至最低水位时，打开通道放水发电。以下是某小型双向型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题（取海水的密度为1.0×103kg/m3，g取10m/s2）：
水坝高度H 15m 海湾面积S m2
涨潮海湾最高水位h1 10m 发电机日平均发电量E 4.8×104kW·h
退潮海湾最低水位h2 6m 水轮发电机总效率η 10%
（1）若采用U=200kV的直流电向某地区输电，要求输电线上损耗的功率ΔP不高于输送功率的5%，求输电线总电阻的最大值r；
（2）试估算该小型发电站所圈占的海湾面积S的大小。
17．“高温”超导电缆，它能在-173℃左右电阻降为零，其输电损耗主要来自于循环冷却系统，如果用其替代普通电缆输电，可大大降低电能损失。某小型水电站发电机的输出功率为500kW，发电机的输出电压为250V，普通电缆总电阻为。假定该水电站改用超导电缆输电，保持输送电压不变，输电损失的功率为160W．若该损耗是普通电缆损耗的25%，试求：
（1）普通电缆电线上损失的功率；
（2）普通电缆电线上损失的电压；
（3）若不改用超导电缆输电，在发电厂处加装升压变压器，保持输电损失的功率为160W，变压器的匝数比应为多少？
四、填空题
18．发电机输出电压的有效值为,先由变压比为1：10的升压变压器升压后输送到用户处，再用变压比为10：1的降压变压器降压后对110盏标有“220V，100W”的电灯供电电灯均正常发光，则导线上损耗的功率为 W，发电机的输出功率为 W。
19．有一台内阻为1Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4Ω。全校共有22个班，每班有“220V 40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则降压变压器的输出功率为 ，输电线损失的功率为 。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．B
【详解】A．根据理想变压器电压比等于匝数比可得，升压变压器原、副线圈的匝数之比为
故A错误；
B．升压变压器副线圈电流为
则输电线上损失的功率为
故B正确；
C．用户端得到的功率为
则降压变压器副线圈电流为
则降压变压器原、副线圈中的电流之比为
故C错误；
D．由题意可知降压变压器副线圈的最大电压为
对于图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器，由于与电容器串联的灯泡会分到一定电压，所以电容器两端最大电压不一定大于250V，则电容器不一定会被击穿，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】A．降压变压器等效电阻为
升压变压器等效电阻为
电流表的示数
故A错误；
B．升压变压器原线圈两端的电压
故B正确；
C．根据
电阻、消耗的功率之比为
故C错误；
D．若用户端负载增加，用户端总电阻为减小，电流表示数变大，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．升压变压器T1的输出电压等于2000V，而输入电压为400V，由电压之比等于匝数之比，则有变压器T1的匝数比
故A错误；
C．输出的电功率为P0=20kW，而升压变压器T1变为2000V电压远距离输送，所以根据
可知输电线上的电流为
故C正确；
D．输电线上损失的电压为
故D错误；
B．降压变压器T2的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压，即为
则变压器T2的匝数比
故B错误。
故选C。
4．D
【详解】AB．根据题意，由公式可得，输电线上的电流为
输电线上损失电压为
故AB错误；
C．降压变压器的输出功率为
故C错误；
D．降压变压器原、副线圈的匝数比为
故D正确。
故选D。
5．B
【详解】A.由图乙知升压变压器的输入电压有效值为
周期为
解得用户端交流电的频率为
故A错误；
BCD．升压变压器的输入电流
根据电流跟匝数比的关系
解得输电线中的电流为
输电线路的损耗功率为
输电线路的损耗电压为
根据电压和匝数比关系
解得升压变压器副线圈电压
降压变压器原线圈电压
根据电压和匝数比关系
解得用户端电压为
故B正确，CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．互感器甲并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器乙串联在电路中，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1：20，则线路上电流I=100A，线路上损耗的功率
电压表的示数为220V，匝数比为200：1，所以输送电压U=44000V，功率
则输电线路上损耗的功率约占输电总功率的
故B错误；
C．降压变压器初级电压
用户端的电压
故C错误；
D．用户使用的用电设备越多，用户电流增大，输电电流增大，输电线损失电压增大，降压变压器输入电压减小，降压变压器输出电压减小，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】A．互感器I并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器Ⅱ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1：20，则线路上电流
线路上损耗的功率
故B正确；
C．电压表的示数为220V，匝数比为200：1，所以输送电压
而升压变压器输入电压的有效值
故升压变压器的原副线圈匝数比为
故C错误；
D．用户使用的用电设备增多，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变小，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】A．升压变压器原副线圈的匝数之比为
A错误；
B．根据变压器的功率关系有
又
，
整理得
可见通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比
B错误；
C．当富阳负荷中心负载增加时，功率增大，负载线路电流增大，则降压变压器原线圈中的电流增大，输电线损耗的电压增大，降压变压器原线圈上得到的电压减小，萧山负荷中心获得的电压将减小，C错误；
D．当换用传统电网输电时，发电站输出功率
设萧山和富阳负荷中心负载为，则有
由于远距离输电线路等效电阻R增大，则输电的电流I变小，则发电站输出功率减小，D正确。
故选D。
9．BC
【详解】AB．发电厂输出的电流为
输电线路上的电流为
故A错误；B正确；
CD．工厂得到的功率为
故C正确；D错误。
故选BC。
10．BD
【详解】AB．R变 的阻值减小，电流表的示数增大，由于降压变压器的匝数比不变，则输电线上的电流增大，输电线上的损耗功率变大。又因为升压变压器输出电压U 不变，则降压变压器的输入电压减小，依据电压与匝数的关系知电压表的示数减小，故A 错误，B正确；
C．由以上分析知，R变的阻值增大，输电线电流减小，则降压变压器的输入电压U3增大，输电效率为
可知输电效率提高，故C 错误；
D．根据输电线路，设升压变压器副线圈两端的电压为，输电线路的电流为，则降压变压器原线圈两端的电压
根据电压与匝数之间的关系
可得
根据匝数与电流之间的关系
联立可得
由于升压变压器原线圈无负载，因此始终不变，则根据以上函数关系可知
故D正确。
故选 BD。
11．ABC
【详解】A．将P下移，降压变压器的原线圈匝数变多，即变大，对于理想变压器，有
化简得
所以降压变压器的输出电压将减小，即用户获得的电压将减小，故A正确；
B．当输电功率不变时，增加升压变压器的输入电压，电流会减小。对于理想变压器，有
可知，输电线的电流会减小。所以采用高压输电可以减小输电线中的电流，故B正确；
CD．由电流互感器可得，输电线的电流为
由题意可知，升压变压器的输出功率为20kW，则可得升压变压器的输出电压为
由题意及以上选项分析可得，输电线损耗的功率为
则用户获得的功率为
故C正确，D错误。
故选ABC。
12．AC
【详解】A．升压变压器原线圈电流
升压变压器原、副线圈匝数比为
联立得
故A正确；
B．降压变压器功率
降压变压器副线圈电流
降压变压器原、副线圈匝数比
得
故B错误；
C．用户增多，变小，降压变压器输出功率增大，输电线电流增大，输电线上损失的功率增大，变小，故C正确；
D．用户增多，输电线电流增大，输电线电压增大
U1、U2不变，则减小，减小，故D错误。
故选AC。
13．(1)
(2)31.8
(3)5.67
(4)7.06
【详解】（1）交流电压U4频率为50Hz，则
交流电压U4的峰值
交流电压U4随时间t变化的方程
（2）“慢充”时，充电桩电流I4的有效值
（3）配电设施的输出电压为
U1=250V
又
得
由
得
又
得
输电线的总电阻
（4）通过输电线的电流
又
得
配电设施的输出功率为
14．（1）2200W;（2）100W;（3）见解析
【详解】（1）发电机发出的正弦交流电的电压有效值
输电线上损失的电压
输电线上的电流
用户得到的功率
（2）根据
得
（3）根据，知输电线上损失的功率大小与电流大小和输电线的电阻有关，即减小输电线上的电流、减小输电线的电阻，可减少损失的功率；根据可知，在输电功率一定的情况下，增大输电电压可以减小输电电流；根据可知，在输电距离一定的情况下，选用电阻率小的金属材料（例如用铜、铝来制作导线）、可以减小输电线的电阻。
15．（1）；（2）
【详解】（1）设水电站发电机的输出功率为，输电线的电流和电压分别为、，升压变压器的输出功率为，降压变压器的输入功率为，用户得到的功率为，变压器为理想变压器，则输电线输送功率为
故
则输电线上损失的功率为
解得
（2）降压变压器的输入电压
降压变压器原、副线圈的正数比为
16．（1）r=1000Ω；（2）
【详解】（1）发电机的功率为
采用U=200kV直流电向某地区输电P=2×103kW时，通过输电线的电流
输电线上损耗的功率为
解得
（2）一次涨潮，发电机发电量
一次涨潮，水的质量为
发电机日平均发电量
解得小型发电站所圈占的海湾面积为
17．（1）640W；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可得，普通电缆电线上损失的功率
（2）根据发电机输出功率与输出电压之间的关系可得发电机的输出电流
可得普通电缆电线上损失的电压
（3）根据
可得输电线上的输电电流为
则根据电流与匝数的关系
18． 1250 12250
【详解】[1][2]由于110 盏电灯均正常发光，可知降压变压器副线圈的电流为
根据理想变压器电流与匝数关系，可知降压变压器原线圈的电流为
可知升压变压器副线圈的电流也为，则升压变压器原线圈的电流为
发电机的输出功率为
导线上损耗的功率为
19． 5280W 144W
【详解】[1]要保证全部电灯正常发光，则降压变压器的输出功率为
[2]全部电灯正常发光，则降压变压器输出电压为
根据匝数比可知降压变压器输入电压为
输入功率
所以输电线上的电流为
输电线上损失的电压为
输电线上损失的功率为
答案第1页，共2页
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图，有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电电压为10kV，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶400
B．输电线上损失的功率为250W
C．降压变压器原、副线圈中的电流之比为995∶22
D．图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器一定会被击穿
2．如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r，产生感应电动势有效值为E。升压变压器原副线圈匝数比为a，降压变压器原副线圈匝数比为b，两变压器间输电线总电阻为，用户端总电阻为。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数
B．升压变压器原线圈两端的电压
C．电阻、消耗的功率之比为
D．若用户端负载增加，电流表示数变小
3．如图所示，一小型水电站，输出的电功率为输出电压，经理想升压变压器变为2000V电压远距离输送，输电线总电阻为，最后经理想降压变压器降为220V向用户供电。下列说法正确的是（ ）
A．变压器的匝数比1︰10 B．变压器的匝数比为10︰1
C．输电线上的电流为10A D．输电线上损失的电压为500V
4．白鹤滩水电站是“西电东送”的国家重大工程。2021年5月白鹤滩水电站入选世界前十二大水电站，2021年6月28日白鹤滩水电站正式投产发电。如图为某水电站远距离输电的原理图，发电厂的输出功率为P，发电厂输出的电压为U。通过升压变压器升高电压后向远处输电，输送电压为kU，输电线的总电阻为R，在用户端用降压变压器把电压降为U。下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流为
B．输电线上损失电压为
C．降压变压器的输出功率为
D．降压变压器原、副线圈的匝数比为
5．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，远距离输电线的总电阻为，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为500kW，下列说法正确的是（ ）
A．用户端交流电的频率为100Hz B．用户端电压为245V
C．输电线中的电流为15A D．输电线路的损耗功率为25kW
6．如图所示为某发电站输电示意图，发电机输出电压恒定，变压器均为理想变压器，在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器，甲、乙两互感器原副线圈的匝数比分别为200：1和1：20，降压变压器原副线圈匝数比为200：1，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，输电线路总电阻r=20Ω。则下列说法正确的是（ ）
A．互感器甲中圈内接入电流表，互感器乙圈内接入电压表
B．输电线路上损耗的功半约占输电总功率的6%
C．用户端的电压U4为200V
D．用电高峰相对平时用电时，用户端的电压偏小
7．如图乙所示为某小型发电站高压输电示意图，图甲为升压变压器输入电压随时间变化的图像。在输电线路起始端接入I、Ⅱ两个互感器，两互感器原副线圈的匝数比分别为200:1和1：20，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，两电表图中未标出，输电线路总电阻r=20Ω，所有变压器及互感器均视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．互感器I是电流互感器，互感器Ⅱ是电压互感器
B．输电线路上损耗的功率为200kW
C．升压变压器的匝数比为
D．用户使用的用电设备增多，用户端电压U4保持不变
8．2023年6月底投运的杭州柔性低频交流输电示范工程实现了杭州市富阳区、萧山区两大负荷中心互联互通，为杭州亚运会主场馆所在区域提供了最大功率为30.8万千瓦的灵活电能支撑。如图所示是该输电工程的原理简图，海上风力发电站输出电压，经升压变压器转换为220kV的高压后送入远距离输电线路，到达杭州电力中心通过降压变压器将电能分别输送给富阳和萧山负荷中心，降压变压器原副线圈的匝数比为。下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器原副线圈的匝数之比为
B．通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比
C．仅当富阳负荷中心负载增加时，萧山负荷中心获得的电压增大
D．当换用传统电网输电时，远距离输电线路等效电阻R增大。若萧山和富阳负荷中心负载不变，则海上风力发电站输出功率减小
二、多选题
9．某发电厂向工厂供电，输送的功率为P，输出的电压为U，输电线路的总电阻为r。若用原、副线圈的匝数之比为1∶10的理想升压变压器输电，则输电线上的电流I和工厂得到的功率分别为（ ）
A． B．
C． D．
10．如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原、副线圈匝数之比为n。发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R，降压变压器所接负载的等效电阻为R变，，其余导线电阻不计。当R变变化时，理想电压表V的示数变化为，理想电流表A的示数变化为，下列说法正确的是（ ）
A．R变的触头向下滑动时，输电线上的损耗功率变小
B．R变的触头向下滑动时，电压表的示数变小
C．R变 的触头向上滑动时，输电效率降低
D．
11．如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为20kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，下列说法正确的是（ ）
A．将滑动触头P下移，用户获得的电压将减小
B．采用高压输电可以减小输电线中的电流
C．用户获得的功率为19kW
D．升压变压器的输出电压U2=1000V
12．我国远距离特高压输电技术日趋成熟，因其损耗少、效能高，所以日渐成为经济、安全、高效的送电方式。某电厂发电机输出功率为，输出电压为，输电线总电阻为。输电线上损失的功率为发电机输出功率的。用户得到的电压为，则下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器原、副线圈匝数比为 B．降压变压器原、副线圈匝数比为
C．用户增多，变小 D．用户增多，、均变大
三、解答题
13．用正弦交流充电桩为动力电池充电的供电电路如图所示。配电设施的输出电压为U1＝250V，变压器均视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝1：8。充电桩“慢充”时的额定功率为7kW，额定电压为U4＝220V，频率为50Hz。
(1)t＝0时刻，充电桩的电压U4＝0，则交流电压U4随时间t变化的方程为U4＝ V。
(2)“慢充”时，充电桩电流I4的有效值为 A。（保留3位有效数字）
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4＝9：1，输电线的总电阻r为 Ω。（保留3位有效数字）
(4)配电设施的输出功率为 kW。（保留3位有效数字）
14．如图所示，发电机发出的是正弦交流电，电压的瞬时值表达式为，用户端的电压，两条导线的总电阻。
（1）求用户得到的功率；
（2）求输电线上损失的功率；
（3）根据已有知识说明在远距离输电中，减少输电线路功率损失的两种方法。
15．远距离输电示意图如图所示，其中变压器为理想变压器，水电站发电机的输出功率为300kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升高电压至15kV后向远处输电，在用户端用降压变压器把电压降为220V，使用户得到的功率为290kW。求：
（1）输电线的总电阻r；
（2）降压变器的原、副线圈的匝数比。
16．利用潮水涨落产生的水位差所具有的势能发电叫潮汐发电，是目前海洋能利用中最主要的一种。
陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次涨、落潮。涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电；当海湾水位涨至最高时，堵住通道；落潮至最低水位时，打开通道放水发电。以下是某小型双向型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题（取海水的密度为1.0×103kg/m3，g取10m/s2）：
水坝高度H 15m 海湾面积S m2
涨潮海湾最高水位h1 10m 发电机日平均发电量E 4.8×104kW·h
退潮海湾最低水位h2 6m 水轮发电机总效率η 10%
（1）若采用U=200kV的直流电向某地区输电，要求输电线上损耗的功率ΔP不高于输送功率的5%，求输电线总电阻的最大值r；
（2）试估算该小型发电站所圈占的海湾面积S的大小。
17．“高温”超导电缆，它能在-173℃左右电阻降为零，其输电损耗主要来自于循环冷却系统，如果用其替代普通电缆输电，可大大降低电能损失。某小型水电站发电机的输出功率为500kW，发电机的输出电压为250V，普通电缆总电阻为。假定该水电站改用超导电缆输电，保持输送电压不变，输电损失的功率为160W．若该损耗是普通电缆损耗的25%，试求：
（1）普通电缆电线上损失的功率；
（2）普通电缆电线上损失的电压；
（3）若不改用超导电缆输电，在发电厂处加装升压变压器，保持输电损失的功率为160W，变压器的匝数比应为多少？
四、填空题
18．发电机输出电压的有效值为,先由变压比为1：10的升压变压器升压后输送到用户处，再用变压比为10：1的降压变压器降压后对110盏标有“220V，100W”的电灯供电电灯均正常发光，则导线上损耗的功率为 W，发电机的输出功率为 W。
19．有一台内阻为1Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4，降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1，输电线的总电阻为4Ω。全校共有22个班，每班有“220V 40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则降压变压器的输出功率为 ，输电线损失的功率为 。
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参考答案：
1．B
【详解】A．根据理想变压器电压比等于匝数比可得，升压变压器原、副线圈的匝数之比为
故A错误；
B．升压变压器副线圈电流为
则输电线上损失的功率为
故B正确；
C．用户端得到的功率为
则降压变压器副线圈电流为
则降压变压器原、副线圈中的电流之比为
故C错误；
D．由题意可知降压变压器副线圈的最大电压为
对于图中与灯泡串联的“250V，1000μF”的电容器，由于与电容器串联的灯泡会分到一定电压，所以电容器两端最大电压不一定大于250V，则电容器不一定会被击穿，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】A．降压变压器等效电阻为
升压变压器等效电阻为
电流表的示数
故A错误；
B．升压变压器原线圈两端的电压
故B正确；
C．根据
电阻、消耗的功率之比为
故C错误；
D．若用户端负载增加，用户端总电阻为减小，电流表示数变大，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．升压变压器T1的输出电压等于2000V，而输入电压为400V，由电压之比等于匝数之比，则有变压器T1的匝数比
故A错误；
C．输出的电功率为P0=20kW，而升压变压器T1变为2000V电压远距离输送，所以根据
可知输电线上的电流为
故C正确；
D．输电线上损失的电压为
故D错误；
B．降压变压器T2的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压，即为
则变压器T2的匝数比
故B错误。
故选C。
4．D
【详解】AB．根据题意，由公式可得，输电线上的电流为
输电线上损失电压为
故AB错误；
C．降压变压器的输出功率为
故C错误；
D．降压变压器原、副线圈的匝数比为
故D正确。
故选D。
5．B
【详解】A.由图乙知升压变压器的输入电压有效值为
周期为
解得用户端交流电的频率为
故A错误；
BCD．升压变压器的输入电流
根据电流跟匝数比的关系
解得输电线中的电流为
输电线路的损耗功率为
输电线路的损耗电压为
根据电压和匝数比关系
解得升压变压器副线圈电压
降压变压器原线圈电压
根据电压和匝数比关系
解得用户端电压为
故B正确，CD错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．互感器甲并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器乙串联在电路中，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1：20，则线路上电流I=100A，线路上损耗的功率
电压表的示数为220V，匝数比为200：1，所以输送电压U=44000V，功率
则输电线路上损耗的功率约占输电总功率的
故B错误；
C．降压变压器初级电压
用户端的电压
故C错误；
D．用户使用的用电设备越多，用户电流增大，输电电流增大，输电线损失电压增大，降压变压器输入电压减小，降压变压器输出电压减小，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】A．互感器I并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器Ⅱ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1：20，则线路上电流
线路上损耗的功率
故B正确；
C．电压表的示数为220V，匝数比为200：1，所以输送电压
而升压变压器输入电压的有效值
故升压变压器的原副线圈匝数比为
故C错误；
D．用户使用的用电设备增多，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变小，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】A．升压变压器原副线圈的匝数之比为
A错误；
B．根据变压器的功率关系有
又
，
整理得
可见通过R的电流与通过富阳负荷中心的电流之比
B错误；
C．当富阳负荷中心负载增加时，功率增大，负载线路电流增大，则降压变压器原线圈中的电流增大，输电线损耗的电压增大，降压变压器原线圈上得到的电压减小，萧山负荷中心获得的电压将减小，C错误；
D．当换用传统电网输电时，发电站输出功率
设萧山和富阳负荷中心负载为，则有
由于远距离输电线路等效电阻R增大，则输电的电流I变小，则发电站输出功率减小，D正确。
故选D。
9．BC
【详解】AB．发电厂输出的电流为
输电线路上的电流为
故A错误；B正确；
CD．工厂得到的功率为
故C正确；D错误。
故选BC。
10．BD
【详解】AB．R变 的阻值减小，电流表的示数增大，由于降压变压器的匝数比不变，则输电线上的电流增大，输电线上的损耗功率变大。又因为升压变压器输出电压U 不变，则降压变压器的输入电压减小，依据电压与匝数的关系知电压表的示数减小，故A 错误，B正确；
C．由以上分析知，R变的阻值增大，输电线电流减小，则降压变压器的输入电压U3增大，输电效率为
可知输电效率提高，故C 错误；
D．根据输电线路，设升压变压器副线圈两端的电压为，输电线路的电流为，则降压变压器原线圈两端的电压
根据电压与匝数之间的关系
可得
根据匝数与电流之间的关系
联立可得
由于升压变压器原线圈无负载，因此始终不变，则根据以上函数关系可知
故D正确。
故选 BD。
11．ABC
【详解】A．将P下移，降压变压器的原线圈匝数变多，即变大，对于理想变压器，有
化简得
所以降压变压器的输出电压将减小，即用户获得的电压将减小，故A正确；
B．当输电功率不变时，增加升压变压器的输入电压，电流会减小。对于理想变压器，有
可知，输电线的电流会减小。所以采用高压输电可以减小输电线中的电流，故B正确；
CD．由电流互感器可得，输电线的电流为
由题意可知，升压变压器的输出功率为20kW，则可得升压变压器的输出电压为
由题意及以上选项分析可得，输电线损耗的功率为
则用户获得的功率为
故C正确，D错误。
故选ABC。
12．AC
【详解】A．升压变压器原线圈电流
升压变压器原、副线圈匝数比为
联立得
故A正确；
B．降压变压器功率
降压变压器副线圈电流
降压变压器原、副线圈匝数比
得
故B错误；
C．用户增多，变小，降压变压器输出功率增大，输电线电流增大，输电线上损失的功率增大，变小，故C正确；
D．用户增多，输电线电流增大，输电线电压增大
U1、U2不变，则减小，减小，故D错误。
故选AC。
13．(1)
(2)31.8
(3)5.67
(4)7.06
【详解】（1）交流电压U4频率为50Hz，则
交流电压U4的峰值
交流电压U4随时间t变化的方程
（2）“慢充”时，充电桩电流I4的有效值
（3）配电设施的输出电压为
U1=250V
又
得
由
得
又
得
输电线的总电阻
（4）通过输电线的电流
又
得
配电设施的输出功率为
14．（1）2200W;（2）100W;（3）见解析
【详解】（1）发电机发出的正弦交流电的电压有效值
输电线上损失的电压
输电线上的电流
用户得到的功率
（2）根据
得
（3）根据，知输电线上损失的功率大小与电流大小和输电线的电阻有关，即减小输电线上的电流、减小输电线的电阻，可减少损失的功率；根据可知，在输电功率一定的情况下，增大输电电压可以减小输电电流；根据可知，在输电距离一定的情况下，选用电阻率小的金属材料（例如用铜、铝来制作导线）、可以减小输电线的电阻。
15．（1）；（2）
【详解】（1）设水电站发电机的输出功率为，输电线的电流和电压分别为、，升压变压器的输出功率为，降压变压器的输入功率为，用户得到的功率为，变压器为理想变压器，则输电线输送功率为
故
则输电线上损失的功率为
解得
（2）降压变压器的输入电压
降压变压器原、副线圈的正数比为
16．（1）r=1000Ω；（2）
【详解】（1）发电机的功率为
采用U=200kV直流电向某地区输电P=2×103kW时，通过输电线的电流
输电线上损耗的功率为
解得
（2）一次涨潮，发电机发电量
一次涨潮，水的质量为
发电机日平均发电量
解得小型发电站所圈占的海湾面积为
17．（1）640W；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可得，普通电缆电线上损失的功率
（2）根据发电机输出功率与输出电压之间的关系可得发电机的输出电流
可得普通电缆电线上损失的电压
（3）根据
可得输电线上的输电电流为
则根据电流与匝数的关系
18． 1250 12250
【详解】[1][2]由于110 盏电灯均正常发光，可知降压变压器副线圈的电流为
根据理想变压器电流与匝数关系，可知降压变压器原线圈的电流为
可知升压变压器副线圈的电流也为，则升压变压器原线圈的电流为
发电机的输出功率为
导线上损耗的功率为
19． 5280W 144W
【详解】[1]要保证全部电灯正常发光，则降压变压器的输出功率为
[2]全部电灯正常发光，则降压变压器输出电压为
根据匝数比可知降压变压器输入电压为
输入功率
所以输电线上的电流为
输电线上损失的电压为
输电线上损失的功率为
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