2019-2020学年粤教版选修3-2 2.7远距离输电 达标作业（解析版)

2.7远距离输电
达标作业（解析版)
1．从发电站输出的功率为220 kW，输电线的总电阻为0.05 Ω，用110 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．100∶1 B．1∶100 C．1∶10 D．10∶1
2．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变小
B．当用户的用电器增多时，P1变大，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
3．图为远距离输电的示意图，T1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，T2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线的等效电阻为R.若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是（ ）
A．只增大T1的原线圈匝数n1，可增大R消耗的功率
B．若，则电压表V1和V2的示数相等
C．当用户总电阻减小时，R消耗的功率增大
D．当用户总电阻减小时，电压表V1和V2的示数都变小
4．小型发电站为某村寨110户家庭供电，输电原理如图所示，图中的变压器均为理想变压器，其中降压变压器的匝数比n3：n4＝50：1，输电线的总电阻R＝10Ω．某时段全村平均每户用电的功率为200W，该时段降压变压器的输出电压为220V．则此时段(　　)
A．发电机的输出功率为22kW
B．降压变压器的输入电压为11kV
C．输电线的电流为1100A
D．输电线上损失的功率约为8.26W
5．某住宅小区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成，发电机中矩形线圈电阻不计，它可绕轴OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．降压变压器副线圈上的滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线电阻．下列判断正确的是（　　）
A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值最大
B．当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动
C．若滑动触头P向下滑动，流过R0的电流将减小
D．若发电机线圈的转速减为原来的，用户获得的功率也将减为原来的
6．夏天由于用电器的增多，每年都会出现“用电荒”，只好拉闸限电．若某发电站在供电过程中，用电高峰时输电的功率是正常供电的2倍，输电线电阻不变，下列说法正确的是(　 )
A．若输送电压不变，则用电高峰时输电线损失的功率为正常供电时的2倍
B．若输送电压不变，则用电高峰时输电电流为正常供电时的2倍
C．若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍，则此时输电电流为正常供电时的4倍
D．若用电高峰时的输电电压变为正常供电的2倍，则此时输电线损失的功率为正常供电时的4倍
7．如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的电功率为50 kW，用电阻为3 Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失的功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正确的是(　　)
A．输电线上损失的功率为300 W
B．升压变压器的匝数比为1∶100
C．输电线上的电流为10 A
D．降压变压器的输入电压为4 970 V
8．一小型发电机通过升压、降压理想变压器把电能输送给某学校，降压变压器的原副线圈的匝数比为50：1，两个变压器间的输电导线的总电阻为50Ω，若用户消耗的总功率为22kW，降压变压器输出电压为220V，则
A．输电线输送电流大小为4A
B．升压变压器副线圈的电压11100V
C．发电机的输出功率为22.2kW
D．输电线损耗的功率占发电机输出功率的8%
9．如图所示的输电线路中，升压变压器T1和降压变压器T2均为理想变压器，电压表V1、V2分别接在T1和T2副线圈两端。已知T2原、副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为r，T1原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，电压表和电流表均为理想电表。由于用户的负载变化，电流表A2的示数增加ΔI，则
A．电流表A1的示数增大
B．电压表V2的示数减小
C．电压表V1的示数增大
D．输电线上损失的功率增加
10．如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为a，降压变压器的变压比为b，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的示数增大了，则下列判断正确的是（ ）
A．电压表V1的示数不变 B．电流表A2的示数增大了
C．电流表A1的示数减小了 D．输电线损失的功率减小了
11．1897年，举世闻名的“尼亚加拉”水电站在美丽的尼亚加拉瀑布建成，现已使用100多年．当时世界各地都在使用费用高昂的直流电(因为使用直流电时必须每隔一公里建设一套发电机组)，而“尼亚加拉”水电站采用了特斯拉发明的交流电供、输电技术，用高压电实现了远距离供电．若其中某一发电机组设计为：发电机最大输出功率为P＝100 kW，输出电压为U1＝250 V，用户需要的电压为U2＝220 V，输电线电阻为R＝10 Ω，输电线中因生热而损失的功率为输送功率的4%.
(1)画出此输电线路的示意图；
(2)求在输电线路中设置的升压变压器的原、副线圈匝数比；
(3)求降压变压器的最大输出电流I3.(保留整数)
12．如图为远距离输电过程的示意图．已知某个小型发电机的输出功率为90kW，发电机的电压为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5Ω，在用户端用一降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制为2kW（即用户得到的功率为88kW），求：
（1）降压变压器输出的电流和输电线上通过的电流．
（2）输电线上损失的电压和升压变压器输出的电压．
（3）两个变压器各自的匝数比．
13．图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在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_____。
14．远距离输电电路图如图所示：

若输电线电阻R，输电功率为P，输电电压U1，则输电导线的电流I2= ______ ，输电导线上的电压降（电压损失）U失= ______ ，输电导线上的功率损耗P损= ______ ；因此，在输电功率和输电线电阻一定的条件下，采用高压输电，输电电流I2越______ （大，小），输电线上的电压损失及输电线上的功率损耗P损越______ （大，小）．
参考答案
1．A
【解析】
【分析】
根据P=UI求出输电电流，结合U=IR求两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失.
【详解】
输电线路上的电流，损失的电压，故采取不同电压损失的电压之比为；故选A.
【点睛】
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，可以求得损失的电压.
2．D
【解析】
【详解】
A．交流发电机的输出电压U1一定，匝数比没变，根据，知U2不变，故A错误；
B．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P3变大，故B错误；
C．输电线上损失的功率，输电线上损失的电压U损小于U2，故C错误；
D．输送功率一定时，根据P=UI和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，可知应增大升压变压器的匝数比，U3=U2-IR，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，根据，知，应增大降压变压器的匝数比，故D正确．
3．C
【解析】
【详解】
A．只增大T1的原线圈匝数n1，则升压变压器的输出电压U2减小，若把升压变压器T1次级后面的电路等效为一个电阻R＇与R的串联，可知R和R＇上的电流均减小，可知R消耗的功率减小，故A错误；
B．因为升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和，即升压变压器的输出电压大于降压变压器的输出电压，，升压变压器的输入电压与降压变压器的输出电压不等，即电压表V1和V2的示数不相等，故B错误；
C．用户总电阻减小，则电流增大，可知输电线上的电流增大，根据P损=I2R知，输电线上消耗的功率增大．故C正确；
D．当用户总电阻减小时，电流增大，输电线上的电流也增大，输电线上电压损失增大，升压变压器的输入电压和输出电压不变，则降压变压器的输入电压和输出电压减小，则电压表V1不变，V2减小，故D错误。
故选C。
4．B
【解析】
用户总功率为，加上输电线上消耗的电功率，所以发电机的输出功率应大于22kW，A错误；降压变压器的输出电压为220V，即，所以根据可得降压变压器的输入电压，B正确；用户端总电流为，根据所以输电线中的电流为，输电线上损失的功率约为，CD错误
【点睛】解决本题的关键知道：1、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．
5．B
【解析】
【分析】
发电机线圈某时刻处于中性面，感应电动势为零，变压器原线圈的电流瞬时值最小为零；当用户数目增多时，滑动触头P应向下滑动，增大副线圈匝数，提高输出电压；若滑动触头P向下滑动，流过R0的电流是由用户和R0共同决定的；用户获得的功率是由变压器的输出功率和输电线损耗的功率共同决定的．
【详解】
A、若发电机线圈某时刻处于图示位置，此时线圈的磁通量为最大，但是穿过线圈磁通量的变化率最小为零，感应电动势为零，变压器原线圈的电流瞬时值最小为零，故A错误．
B、当用户数目增多时，用电量增加，导线上的电压损失变大，用户得到的电压减小，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向下滑动，增大副线圈匝数，提高输出电压，故B正确．
C、若滑动触头P向下滑动，副线圈的输出电压增大，但流过R0的电流是由用户和R0共同决定的，在用户不变的情况下，流过R0的电流将增大，故C错误．
D、若线圈从中性面开始计时，发电机产生感应电动势的表达式为e=NBS，=2n，若发电机线圈的转速减为原来的，感应电动势的最大值Em=NBS将减为原来的，变压器原线圈两端的电压将减为原来的，副线圈的输出电压U也将减为原来的，而用户获得的功率P用=IU-I2R0，P用是由变压器的输出功率和输电线损耗的功率共同决定的，故D错误．
故选B
6．B
【解析】
【详解】
若输送电压不变，根据P=UI知，输送电流变为原来的2倍，根据P损=I2R知，输电线上损失的功率变为原来的4倍。故A错误，B正确；输电功率是正常供电的2倍，输送电压为正常供电的2倍，根据P=UI知，输送电流不变。根据P损=I2R知，输电线上损失的功率不变。故CD均错误。
7．ACD
【解析】
【详解】
输电线上的损失功率为△P=6%P=0.6%×50?kW=300?W，故A正确。由△P=I2R=300W可得输电线上电流I=10?A，升压变压器副线圈电压为，升压变压器的匝数比为，故B错误、C正确。输电线损失电压为△U=IR=30?V，降压变压器的输入电压为U3=U2-△U=4?970?V，故D正确。故选ACD。
8．BC
【解析】
【详解】
A.用户得到的电流，根据变流比可知，输电线输送电流，A项错误；
B.降压变压器初级电压，则升压变压器副线圈的端电压，B项正确；
C.发电机的输送功率，C项正确；
D.输电线损耗功率占总功率的比率为，D项错误。
9．AB
【解析】
【详解】
A. T2原、副线圈匝数比为k，所以 ，所以电流表A1的示数增大，A正确。
B. 因为电流表A1的示数增大，所以输电线上损失电压增加，变压器T2原线圈电压减小 ，根据变压器原理 得电压表V2的示数减小，B正确。
C. 因为T1原线圈接在电压有效值恒定的交流电源上，所以电压表V1的示数不变，C错误。
D. 因为输电线上电流增大，根据功率方程可知，输电线损失功率增加量一定不是，D错误。
10．AC
【解析】
由于U不变，所以电压表V1的示数不变，故A正确；由于V2增大，所以降压变压器原线圈的电压U3增大了，根据，所以减小了，所以电流表A1的示数减小了，A2的示数减小了，故C正确；B错误；输电线损失的功率减小了，所以D错误。
11．(1) 　(2) 　(3)436 A
【解析】
【详解】
(1)输电线路示意图如图所示．
(2)输电过程中损失的功率：P损＝ηP
通过R的电流：I2＝
发电机的输出电流：I1＝
升压变压器的原、副线圈匝数比
＝·＝×＝.
(3)用户得到的最大功率：
P用＝P(1－η)，
降压变压器的最大输出电流
I3＝＝＝A＝436 A.
12．（1）400A；20A；（2）100；4500V；（3）1：18；20：1。
【解析】
【分析】
（1）根据用户端的功率和电压求出用户端的电流，根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流．
（2）根据输电线上的电流和输电线的电阻求出输电线上损失的电压，根据输出功率和输送的电流得出升压变压器的输出电压．
（3）根据原副线圈的电压比求出升压变压器的匝数比，根据电压损失得出降压变压器的输入电压，从而通过电压比得出降压变压器的匝数比．
【详解】
（1）由于用户获得的电压与降压变压器输出电压相同，根据功率：
解得降压变压器输出电流为：
A
根据输电导线消耗的功率：
P损=
解得：
A
（2）由欧姆定律可知输电导线损耗的电压为：
U损=20×5V=100V
根据升压变压器功率守恒可得升压变压器输出电压U2，即：
V
（3）由输电导线上两端电压的关系可知降压变压器原线圈两端的电压为：
U3=U2-U损=4500-100=4400V
根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系可知：
升压变压器：
降压变压器
【点睛】
本题主要考查了远距离输电，关键要知道原副线圈的电压比与匝数比的关系，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．
13．
【解析】加在原线圈上的电压为：，根据电压比与匝数比关系有：，所以有：，输电线上的电流为：，输电线上损失的功率为：，联立解得：。
【点睛】理想变压器输入功率和输出功率相等，通过原线圈的电压和匝数比求出副线圈的电压，再根据P=UI求出输电线上的电流，从而求出输电线上损失的功率。
14． 小 小
【解析】输电功率为P，输电电压U1，则输电导线的电流I2=；
输电导线上的电压降（电压损失）U失=I2R=；
输电导线上的功率损耗P损==；
在输电功率和输电线电阻一定的条件下，采用高压输电，输电电流I2小，输电线上的电压损失及输电线上的功率损耗小；
点睛：本题关键是明确根据电功率表达式P=IU推导出输电线上的功率损耗表达式进行分析讨论，基础题．