烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：4.3电能的远距离传输 课时作业（含解析）

4.3电能的远距离传输
课时作业（含解析)
1．某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R=10Ω，降压变压器T2原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与滑动变阻器组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，当负载R0=11Ω时（　　）
A．通过R电流的有效值是20A
B．升压变压器的输入功率为4650W
C．当负载R0增大时，发电机的输出功率减小
D．发电机中电流变化的频率为100Hz
2．如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒定为48kW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1:20,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．用户端的功率为44kw
B．升压变压器的输出电压U2=2400V
C．降压变压器的输入电压U3=2000V
D．如果用户电压为220V,则降压变压器的原副线圈匝数比为10:1
3．远距离输电的示意图如图所示，交流发电机的输出电压U1、输电线的电阻r和理想变压器的匝数均不变。当用户消耗的功率变大时，下列说法正确的是（　　）
A．通过用户电器的电流频率变大
B．输电线中通过的电流变大
C．输电线上的电压损失变大
D．用户电器两端的电压变大
4．如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R=10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1，副线圈与用电器R0组成闭合电路.若T1、T2均为理想变压器,
T2的副线圈两端电压．（V），当用电器电阻R0=llΩ时(
)
A．通过用电器R0的电流有效值是20A
B．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小
C．发电机中的电流变化频率为100
Hz
D．升压变压器的输入功率为4650W
5．如图是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为△P．变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是（
）
A．U2变大
B．U4变小
C．△P变小
D．I1变小
6．如图所示为远距离交流输电的简化电路图，升压变压器与发电厂相连，降压变压器与用户相连，两变压器均为理想变压器，发电厂输出发电功率P、升压变压器原线圈两端电压和输电线总电阻保持不变。当升压变压器原副线圈匝数比为k时，用户得到的功率为P1。则当升压变压器的原副线圈匝数比为nk时，用户得到的电功率为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．在如图所示的远距离输电电路图中，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U1和输电线上的电阻R均保持不变。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U2增大
B．降压变压器的输出电压U4减小
C．输电线上损耗的功率减小
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例减小
8．如图所示为远距离交流输电的简化电路图，升压变压器与发电厂相连，降压变压器与用户相连，两变压器均为理想变压器，发电厂输出发电功率P、升压变压器原线圈两端电压和输电线总电阻保持不变。当升压变压器原副线圈匝数比为k时，用户得到的功率为P1则当升压变压器的原副线圈匝数比为nk时，用户得到的电功率为（　　）
A．
B．
C．
D．
9．输电导线的电阻为R，输送电功率为P，现在分别用和两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为（
）
A．
B．
C．
D．
10．图为某发电站的发电机发出的交流电，经升压变压器、降压变压器后向某小区的用户供电的示意图，已知升压变压器原线圈两端的电压为。则下列说法正确的是（　　）
A．小区用户得到的交流电的频率可能为100Hz
B．升压变压器原线圈两端的电压的有效值为500V
C．用电高峰时输电线上损失的电压不变
D．深夜小区的用户逐渐减少时，输电线损耗的电功率减小
11．电站向某地输送5000kW的电功率，若将输送电压提高10倍，同时将输电线截面积减为原来的一半，若变化前输电线上电功率损失是100kW．那么，变化后输电线上损失的电功率为______________．
12．一台发电机最大输出功率为4
000
kW，电压为4
000
V，经理想变压器T1升压后向远方输电，输电线路总电阻为R=1
kΩ，到目的地经理想变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220
V，60
W)，若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，发电机处于满负荷工作状态，则升压变压器的原副线圈匝数比为_________，正常发光的灯泡有______盏
13．有一台内阻为1的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压比为，降压比为，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“220V，40W”灯6盏。若保证全部电灯正常发光，则：
（1）输电线上损耗的电功率多大？
（2）发电机电动势多大？
14．发电机输出功率为P＝50kW，输出电压＝500V，用户需要的电压＝220V，连接升压变压器和降压变压器的输电线电阻为R＝3Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的0.6%，试求：
（1）用户得到的电功率是多少？
（2）输电线中的电流和输电线上损失电压分别是多少？
（3）在输电线路中的升压、降压变压器原副线圈的匝数比分别是多少？
参考答案
1．BC
【解析】
A．通过用电器的电流有效值
则降压变压器初级电流有效值为
故A错误；
B．则输电线上损耗的功率
降压变压器的输入功率
P3=U4I4=220×20W=4400W
则升压变压器的输出功率
P=P3+P损=4400+250W=4650W
故B正确；
C．当用电器的电阻R0增大时，降压变压器的输出电流减小，则输电线上的电流减小，升压变压器原线圈中的电流减小，根据P=UI知，发电机的输出功率减小，故C正确；
D．交流电经过变压器，频率不变，则交流电的频率
故D错误。
故选BC。
【点睛】
此题是关于远距离输电的问题；解决本题的关键知道：1、原副线圈的电压、电流与匝数比的关系；2、升压变压器的输出功率、功率损失和降压变压器的输入功率之间的关系；3、在输电的过程中，交流电的频率不变。
2．ABD
【解析】
考查高压输电、变压器的变压规律，根据相关规律计算可得。
【详解】
A．
根据电流互感器的匝数关系可求得输电线的电流为20A，用户端的功率48kw-202
10kw=44kw，
故A符合题意。
B．升压变压器的输出电压U2=
2400V，故B符合题意。
C．降压变压器的输入电压
U3=U2-2010V=
2200V
，故C不符合题意。
D．如果用户电压为220V,则降压变压器的原副线圈匝数比为电压之比
2200：220=
10:1
，故D符合题意。
【点睛】
高压输电问题可以分解成三部分：电源部分、高压输电部分、用户电路，一般可先求出输电电流，再根据功率关系、变压器的变压规律求解，求匝数比时可以灵活选择电流关系或电压关系。
3．BC
【解析】
A.
通过用户电器的电流频率不发生改变，故A错误；
BC.
当用户消耗的功率变大时，则降压变压器的输出电流增大，可知输电线上的电流也增大，由可知输电线上的电压损失变大，故BC正确；
D.
交流发电机的输出电压和匝数不变，因输电线上损失电压变大，则降压变压器的电压减小，用户电器两端电压变小，故D错误。
故选BC。
4．AD
【解析】
A.
降压变压器副线圈两端交变电压有效值为U=V=220V，负载电阻为11Ω，所以通过R0电流的有效值是20A，故A正确；
B.
当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输出功率增大，则发电机的输出功率也增大，故B错误；
C.
交流电经过变压器，频率不变，则交流电的频率f=ω/2π=50Hz.故C错误；
D.
根据I3：I4=n4：n3得，输电线上的电流I3=5A，则输电线上损耗的功率P损=
=25×10W=250W，降压变压器的输入功率P3=U4I4=220×20W=4400W，则升压变压器的输出功率P=P3+P损=4400+250W=4650W.故D正确；
故选AD
【点睛】
在输电的过程中，交流电的频率不变，结合降压变压器的输出电压和用电器的电阻，根据欧姆定律求出通过用电器的电流，结合输电线上的功率损失求出升压变压器的输入功率．
5．B
【解析】
A、由于输入电压不变，升压变压器原副线圈匝数不变，故U2不变，故A错误；
B、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压U4减小．故B正确；
C、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，故C错误；
D、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，根据，知I1变大，故D错误；
故选B．
【点睛】
当用电器增多时，用户消耗的功率增大，根据降压变压器的输出电流的变化得出输电线上的电流变化，从而得出电压损失的变化，根据升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和电压损失之和得出用户电压的变化．升压变压器的输出功率等于功率损失和降压变压器的输入功率之和．变压器的原副线圈的电压之比等于匝数之比．
6．B
【解析】
由题意知当升压变压器原副线圈的匝数比为k时，在根据变压器的规律可得
设输电线总电阻为R，根据能量守恒可得
解得
当升压变压器的原副线圈匝数比为nk时，在根据变压器的规律可得
此时损失的功率为
用户得到的功率为
故B正确，ACD错误。
故选B。
7．B
【解析】
A．由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以根据可知升压变压器的输出电压不变，故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不变，根据可输电线上的电流线增大，根据损线可知输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压损可得降压变压器的输入电压减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，故B正确；
C．升压变压器副线圈中的电流等于输电线中的电流，则输电线中的电流增大，根据损知输电线上损失的功率增大，故C错误；
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例为
因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，不变，所以输电线上损耗的功率占发电厂输出总功率的比例增大，故D错误。
故选B。
8．B
【解析】
原、副线圈的匝数比为k，根据变压器的规律可得
据能量守恒可得
当升压变压器的原、副线圈匝数比为nk时，用户得到的功率为
故选B。
9．C
【解析】
由题意知输送的功率一定，由
可知
则
知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比，故
故C正确，ABD错误。
故选C。
10．D
【解析】
A．发电机的输出电压随时间变化的关系，由电压的表达式可知T=0.02s，故
又由于变压器不改变交流电的频率，则用户得到的交流电的频率也应为50Hz，A错误；
B．由图像可知交流的最大值为Um=500V，因此其有效值为
则输入原线圈的电压为，B错误；
C．用电高峰时，用户增多，降压变压器副线圈的电流增大，则原线圈的电流增大，输电电流增大，则输电线上损失的电压增大，C错误；
D．深夜小区的用户逐渐减少时，则降压变压器的输入功率减小，输入电流也减小，输电线上损失的功率减小，D正确。
故选D。
11．2kW
【解析】
，输电线电阻变为原来的两倍，损失功率变为原来的50分之一，为2
KW
12．1∶50
6×104
【解析】
[1]．由可得，升压变压器输入电流
；
由得，升压变压器的输出电流
；
由得
；
[2]．用户得到的功率
；
可供灯泡正常发光的盏数
盏．
【点睛】
本题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用，要注意功率公式中P=UI中的电压U应为输电电压，不是发电机的输出电压．本题突破点是由输电线上的损失功率，从而算出电线上的电流．
13．(1)144W(2)250V
【解析】
(1)据题意，所有灯都正常工作的总功率为
用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为，根据
解得
故输电线上损耗的电功率
(2)降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
由变压器变压比可知，升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
14．（1）
（2）
（3）
【解析】【分析】根据输电线上损耗的功率为0.6%求出用户得到的功率；根据输电线上损耗的功率求出输电线上的电流和输电线上损失电压，结合升压变压器原副线圈的电流之比求出匝数之比；根据匝数之比求出升压变压器的输出电压，结合输电线上损失的电压，求出降压变压器的输入电压，结合输出电压求出降压变压器的原副线圈的匝数之比；
解：（1）输电线上损耗的功率
用户得到的功率
（2）由得：
输电线上损失电压：
（3）升压变压器原线圈输入电流为：
升压变压器原、副线圈匝数之比：
升压变压器的输出电压为：
降压变压器的输入电压为：
降压变压器原、副线圈两端的匝数之比：