第五章 5
1．(2019·广西模拟)要减少电能输送时的损失，下列说法中正确的是( )
A．提高输电电压
B．增大输电导线的电阻
C．降低输电电压
D．增大输电导线中的电流
【答案】A
【解析】输电线上损失的功率P损＝I2R，又输送电流I＝，则损失的功率P损＝R，可知要减少电能的损失，则需提高输电电压，或减小输电导线的电阻．故A正确，B、C、D错误．
2．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电线上损失的电压可表示为( )
A．U1 B．U1－IR
C．IR D．U2
【答案】C
【解析】输出电线上损失电压为ΔU，ΔU＝U1－U2＝IR，所以选项A、B、D错误，选项C正确．
3．(2019·济南一模)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可用电功率，可采取的措施是( )
A．适当增大输电线的电阻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】C
【解析】当发电机输出功率一定时，为使远距离用户得到更多的功率，需减小输电线上的功率损失，根据输电线上的功率损失ΔP＝I2r，可以减小输电线的电阻r，故A错误；输电线上的电流为I＝，也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高，这样使线圈n3两端电压变大，为使用户的用电器正常工作，要适当降低，故B、D错误，C正确．
4．(多选)(2019·增城名校月考)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电线电阻为R，通过导线的电流为I，学校的输入电压U2，下列计算线路损耗功率的式子中正确的是( )
A. B.
C．I2R D．IU2
【答案】BC
【解析】根据导线产生的焦耳热，C正确；导线上的电压降为(U1－U2)，则损耗的功率为P＝＝，选项B、C正确；A选项为发电机的输出功率，D选项为学校的输入功率，A、D错误．
5．水电站给远处山村送电的输出功率是100 kW，用2 000 V电压输电，线路上损失的功率是2.5×104 W，如果改用20 000 V高压输电，线路上损失的功率是多少？
【答案】250 W
【解析】设水电站的输送功率为P，前后两次的输电电压分别为U1和U2，前后两次线路上的热功率损失分别为P1和P2，输电线的总电阻为R线
由P损＝I2R线，I＝可得P损＝R线
所以＝
P2＝2×2.5×104 W＝250 W.
第五章 5
基础达标
一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)
1．某用电器与供电电源的距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积最小值是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】输电线的电阻R线＝，由电阻定律得R＝ρ·，得S＝，B正确．
2．(2019·青岛一模)如图为某小型水电站电能输送的示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶20，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为3∶1.升压变压器原线圈两端接入一电压u＝Umsin(ωt)的交流电源，用户的总电阻为R(可视为纯电阻)，输电线总电阻r＝R，不考虑其他因素的影响，用户获得的电压U为( )
A．2Um B．3Um
C．4Um D．6Um
【答案】B
【解析】升压变压器两端电压的有效值为U1＝，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶20，所以升压变压器副线圈两端的电压为U2＝20U1＝10Um.用户获得的电压为U，则用户的电流为I3＝，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为3∶1，故在输电线路上的电流为I2＝I3，降压变压器原线圈两端U3＝3U，输电线路上损失的电压为ΔU＝I2r＝I3R＝U，故降压变压器原线圈的电压为U3＝U2－ΔU，联立解得U＝3Um.故B正确，A、C、D错误．
3．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Ir
D．输电线路上损失的电功率为I1U
【答案】A
【解析】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正确；输电线上的电压降U′＝I1r＝U－U1，选项B错误；变压器的输入功率P1＝I1U－Ir＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的功率P′＝Ir＝I1(U－U1)，选项D错误．
4．(2019·济宁二模)为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了利用电流的热效应除冰的融冰思路．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，在输电功率、用户的输入电压和输电线电阻不变的情况下，通过自动调节高压输电变压器的变压比，使输电线上的热耗功率变为16ΔP，则除冰时( )
A．输电电流为4I B．输电电流为16I
C．输电电压为4U D．输电电压为
【答案】A
【解析】高压线上的热耗功率为ΔP＝I2R线 ，若热耗功率变为16ΔP，则有16ΔP＝I′2R线，得I′＝4I，故A正确，B错误．又输送功率不变，由P＝UI＝U′I′得U′＝U，故C、D错误．
5．(2019·广东校级期中)当远距离高压输电的功率一定时，输电线上损耗的功率与电路中的( )
A．输送电压的平方成正比
B．输送电压的平方成反比
C．输电线中电流的平方成正比
D．导线中电流的平方成反比
【答案】BC
【解析】根据ΔP＝I2R，输电线上损耗的功率与输电线中电流的平方成正比，故C正确，D错误；由于P＝UI，ΔP＝I2R，故ΔP＝，输电线上损耗的功率与输送电压的平方成反比，故A错误，B正确．故选BC.
6．在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是( )
A．P′＝ B．P′＝
C．P用＝P－ D．P用＝P
【答案】BD
【解析】输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝
故输电线上损失的电功率为
P′＝I2R＝2ρ＝
用户得到的功率为
P用＝P－P′＝P.
故选BD.
二、非选择题
7．对某一输电线路，线路架设情况已确定，现要求输送一定的电功率P，若输电线上损失的功率占输送功率P的百分比用η表示，输电线路总电阻用r表示，输电电压用U表示，则η、P、U、r间满足什么关系？从中你能得出什么结论？
【答案】见解析
【解析】ΔP＝ηP＝I2r①
P＝UI②
联立①②可得ηP＝2r，即ηU2＝Pr，
当P、r确定时，有ηU2＝定值，所以要减小η，必须提高输电电压U.
能力提升
8．如图所示为某山区小型电站输电示意图，发电厂发出U1＝220sin(100πt) V的交流电通过升压变压器升压后进行高压输电，接近用户时再通过降压变压器降压给用户供电，图中高压输电线部分总电阻为r，负载端的电压表是理想交流电表，下列有关描述正确的是( )
A．若开关S1、S2都断开，则电压表示数为零
B．负载端所接收到交流电的频率为25 Hz
C．深夜开灯时灯特别亮是因为高压输电线上电压损失减小的缘故
D．用电高峰期灯泡较暗，可通过减少降压变压器副线圈的匝数来提高其亮度
【答案】C
【解析】开关都断开时变压器空载，副线圈两端有电压，电压表示数不为零，故A错误；变压器不改变频率，故负载端交流电的频率还是50Hz，故B错误；深夜大部分用户已关灯，干路中电流减小，线路损耗也减小，用户得到的电压较高，故此时开灯就较亮，故C正确；用电高峰时，负载增多，负载电阻减小，干路中电流增大，因此输电线损耗电压增大，导致降压变压器的输入电压降低，为提高负载电压，可增大降压变压器的副线圈的匝数，使输出电压提高，故D错误．
9．(多选)(2019·广东名校模拟)远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器，当K由2改接为1时，下列说法正确的是( )
A．电压表读数变大 B．电流表读数变大
C．电流表读数变小 D．输电线损失的功率减小
【答案】ACD
【解析】K接到1后，升压变压器副线圈匝数增多，所以输电电压U2升高(U1∶U2＝n1∶n2，n2增多)．所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，A正确；电压表示数增大，电流与匝数成反比，所以电流表的示数减小，B错误，C正确；电流表示数减小，输电线损失功率减小，D正确．
10．远距离输电时，输送电压为6 000 V，功率为500 kW，这时，安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kW·h，则输电效率为多少？输电导线的电阻为多少？
【答案】60% 28.8 Ω
【解析】由能的转化与守恒定律可知
η＝＝×100%＝60%
因为P损＝P×40%，P损＝·r
所以r＝＝28.8 Ω.
11．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2 kV高压输电，最后用户得到“220 V 9.5 kW”的电能，求：
(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
(2)输电线路导线电阻R；
(3)用户降压变压器原、副线圈匝数比.
【答案】(1) (2)20 Ω (3)
【解析】(1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比
＝＝＝.
(2)由P损＝IR，输送电流决定于输出电压及输送功率，有I2＝＝＝5 A
所以R＝＝ Ω＝20 Ω.
(3)设降压变压器原线圈上电压为U3
U3＝U2－I2R＝(2 000－5×20) V＝1 900 V
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
＝＝＝.
课件25张PPT。5 电能的输送同学们，上一节我们学习了变压器的有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面几个问题：
1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”规格的灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )【答案】C
2．(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2.关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )
A．I1由I2决定
B．U2与负载有关
C．P1由P2决定
D．以上说法都不正确
【答案】AC一、输送电能的基本要求和降低输电损耗的两个途径
1．输送电能的基本要求
(1)可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障．
(2)保质：保证电能的质量——________和________稳定．
(3)经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．电压频率I2r电阻电阻电阻率小横截面积电流电流电压二、电网供电
1．远距离输电基本原理：在发电站内用____________升压，然后进行远距离输电，在用电区域通过降压变压器降到所需的电压．
2．电网输电的优点
(1)降低一次能源的_________，获得最大经济效益．
(2)减小断电的风险，________不同地区电力供需的平衡，保障供电的________．
(3)合理_____电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．升压变压器运输成本调剂质量调度为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？
【答案】用电高峰期高压输电线和变压器到家庭的输电线中电流较大，有较大的电压损失，加在白炽灯上的电压变低，达不到额定功率，因此白炽灯灯光较暗.输电线上的电压损失和功率损失 例1 (2017·山东校级检测)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u＝Umsin(ωt)的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )
【答案】A1．远距离输电的电路图
如图所示为远距离输电的简化电路原理图，可以划分为三个回路．远距离输电的综合问题2．分析三个回路
分析远距离输电路的有效方法是理清三个回路，抓住两个联系，掌握一个定律．其关系如下表所示： 例2 (2017·广东模拟)如图所示，某发电机输出功率是100 kW，输出电压是250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为220 V，求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( )
A．16∶1 190∶11
B．1∶16 11∶190
C．1∶16 190∶11
D．16∶1 11∶1902．(2019·汕头一模)如图所示为远距离输电的原理图，发电厂输出的电压恒定，升压、降压变压器均为理想变压器．由于用户负载的变化会造成其得到的电压变化，供电部门要实时监控．监控电表为理想电表．若某次监测发现V2表的示数减小，则下列判断正确的是( )A．电流表A1的示数增大
B．电流表A2的示数减小
C．电压表V1的示数增大
D．输电线损失的功率减小
【答案】A
