高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第四节 远距离输电当堂达标检测题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

3.4远距离输电 课后练习（解析版）

1．某发电厂发电机的输出电压为U、输出功率为P，已知该发电厂至学校的输电线总电阻为R，则输电线上损耗的功率可表示为（　　）

A． B． C． D．

2．如图所示为远距离输电的原理图，正弦交流发电机输出电压保持不变，升压变压器T1、降压变压器T2均为理想变压器，且T2的原、副线圈匝数之比为n。若用电设备发生变化，使图中理想电压表V的示数变化了，理想电流表A的示数变化了，且知。则两变压器间输电线的总电阻R等于（　　）

A． B． C．k D．

3．如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率P=22kW，发电机的输出电压为（V），经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=1：11，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器降压变压器说法正确的（　　）

A．用户端交流电的频率为100Hz

B．用户得到的功率为20kW

C．输电线上损失的功率为500W

D．降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4=39：2

4．如图为远距离输电示意图，升压变压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为，交流电源的输出电压有效值不变。当用电器消耗的总功率为P时，其两端的电压为U，已知输电线电阻为r，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，则输电线上损失的功率为（　　）

A． B． C． D．

5．如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示，并且电阻不变。变阻器相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于变小，则当用电进入高峰时，下列说法错误的是（　　）

A．电压表的读数均不变，电流表的读数增大，电流表的读数增大

B．电压表的读数均减小，电流表的读数增大，电流表的读数增大

C．电压表的读数之差与电流表的读数的比值不变

D．线路损耗功率增大

6．如图所示为某山区小型水电站的电能输送示意图，发电机输出的电压和输电线路上的电阻恒定，用电器均为纯电阻元件。当用电高峰来临时，下列判断正确的是（　　）

A．用电器等效电阻变大

B．升压交压器的输出电压变大

C．降压变压器的输出电压不变

D．输电线路总电阻R上消耗的功率变大

7．“三农”问题是关系我国国计民生的根本问题，为减少远距离输电的损耗从而降低电费，减轻农民负担，近年来对农村电网进行了改造升级，可采取最有效的措施是（　　）

A．提高输送的电功率 B．增大输电的电流

C．提高高压输电的电压 D．增大输电导线的横截面积

8．远距离输电原理图如图所示，原线圈输入电压及输电功率恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当S由2改接为1时，下列说法正确的是（　　）

A．电压表读数减小

B．电流表读数增大

C．输电线上损耗的功率减小

D．用户的功率减小

9．某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为5Ω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1%，则发电站需安装一升压变压器将交流电升压，远距离输电后再通过降压变压器降压为220V供用户使用。已知两个变压器均为理想变压器，则对整个送电过程，下列说法正确的是（　　）

A．升压变压器的匝数比为1∶10

B．降压变压器的匝数比为10∶1

C．通过降压变压器副线圈的电流为110A

D．降压变压器的输入电压为4950V

10．下列说法正确的是（　　）

A．方向不变、大小随时间变化的电流是交变电流

B．正弦交变电流的峰值是其有效值的倍

C．远距离输电，输送电流大小一定时，根据P损=R线可知通过减小输电线的电阻可以降低输电损耗

D．理想变压器工作原理是互感现象，可以改变电压、电流，但是不能改变功率和频率，所以原、副线圈中通过的交变电流的频率相等

11．一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1 kΩ。到目的地经变压器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%，变压器T1和T2的耗损可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（　　）

A．T1原、副线圈电流分别为103 A和20 A

B．T2原、副线圈电压分别为2×105 V和220 V

C．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1

D．有6×104盏灯泡（220 V，60 W）正常发光

12．如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电厂输出功率增加了。下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数不变，电压表的示数增大

B．电流表、的示数均增大

C．输电线上损失的电压增加了

D．输电线上损失的功率增加了

13．冬季，我国南方一些地区会出现低温冻雨天气。这时，高压输电线会结上重重的冰凌。为消除这些冰凌，工程上常常利用电流的热效应解决。已知正常供电时，高压线上的输电电压为U、电流为I，输电线上的热损耗功率为P。若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需要输电线上的热损耗功率为16P，则除冰时（　　）

A．输电电流为4I B．输电电流为16I

C．输电电压为 D．输电电压为

14．如图甲所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两个小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．输入电压u的表达式u＝20sin（50πt）V

B．只断开S2后，L1、L2均正常发光

C．只断开S2后，原线圈的输入功率减小

D．若将S1换接到2，R消耗的电功率为0.8 W

15．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000，降压变压器原、副线圈匝数比为1000∶1，输电线的总电阻为1000Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220V，下列说法正确的是（　　）

A．输电线中的电流为3A

B．电站输出的功率为7500kW

C．输电线路损耗功率为90kW

D．用户端交变电流的频率为50Hz

16．图甲为某村水力发电厂输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比为1：40，远距离输电线的总电阻为8Ω。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为960 kW，在用户端的交流电压表显示电压为220 V。求：

（1）远距离输电线中的电流。

（2）降压变压器原副线圈匝数比。

17．高考临近，为保证高三工作正常开展，防止停电事故发生，某中学领导班子决定购买一台应急备用发电机，要求如下∶一是保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此学校决定让物理老师和兴趣小组同学先进行调查，得到以下数据∶每间教室有日光灯10盏，每盏灯功率为40W，额定电压均为220V；发电机安装位置距离并网接口电阻约2Ω，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为n1∶n2=1∶4，降压变压器的匝数比为n3∶n4=4∶1，兴趣小组同学画出示意图如图所示。试求∶

（1）两变压器之间输电线上的电流？

（2）购买的发电机功率P应不小于多少？

18．风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展。已知某风车阵的发电机输出功率P=100kW，输出电压U1=250V，户需要的电压是U4=220V，输电线电阻R线=10 ，此输电线路的示意图如图所示，在输电线路中升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶20。求输电线路中降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4。

19．有一台内阻为1 Ω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4 Ω。全校共有22个班，每班有“220 V 40 W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则

（1）发电机的输出功率多大？

（2）发电机的电动势多大？

（3）输电效率为多少？

20．小型水利发电站的发电机输出功率为，输出电压为，输电线总电阻为，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，求：

（1）输电线上的电流；

（2）升压变压器输出电压；

（3）降压变压器的原、副线圈的匝数之比。

 参考答案

1．A

【详解】

由功率公式，有

P损=I2R

解得

BCD错误，A正确。

故选A。

2．D

【详解】

根据理想变压器原副线圈电流关系有

则有

，，

所以

根据远距离送电的电压规律有

，，

则有

联立解得

所以D正确；ABC错误；

故选D。

3．D

【详解】

A．由发电机的输出电压为（V）得

则用户端交流电的频率为

故A错误；

BC．由可知升压变压器原线圈的电压

根据升压变压器原副线圈变压比有

解得

升压变压器的输入功率等于输出功率有

解得

则输电线上损耗的功率

降压变压器得到的功率

故BC错误；

D．输电线上的电压为

则降压变压器原线圈的电压

降压变压器原副线圈电压比等于匝数比有

故D正确。

故选D。

4．A

【详解】

用电器消耗的总功率为

由理想变压器原、副线圈中的电流之比与原、副线圈匝数之比的关系可知

输电线上损失的功率

故A正确BCD错误。

故选A。

5．A

【详解】

AB．根据变压器的变压规律有

，

在高压传输电路上，有

因为发电厂输出的电压一定，所以不变，在用电高峰，变小，所以、减小，所有电流表示数均增大。A错误，符合题意，B正确，不符合题意；

C．电压表的读数之差与电流表的读数的比值表示输电线电阻，故比值不变。C正确，不符合题意；

D．线路电流变大，所以根据可知，输电线损耗的功率变大。D正确，不符合题意。

故选A。

6．D

【详解】

A．用电高峰来临时，用电器增多，用电器并联后的总电阻减小，故A错误；

B．由于升压变压器的输入电压一定，则输出电压一定，故B错误；

C．用电器增多，输电线中电流增大，降压变压器的输入电压等于，可以判断此电压减小，则输出电压也减小，故C错误；

D．设输电线的输送电流为I，降压变压器的变压比为k，升压变压器的输出电压为U，则

当减小时，I增大，输电线电阻R消耗的功率

变大，故D正确。

故选D。

7．C

【详解】

根据P=UI知，输电电流

则输电线上损失的功率

P损=

则有：

A．如果提高输送功率，会增大电能的损耗，同时输送功率是由用户消耗功率决定的，并不能单纯提高输送的功率，故A错误；

B．增大输电的电流，会增大功率损耗，故B错误；

C．提高输电电压，可知输电线上功率损失减小，故C正确。

D．增大输电导线的横截面积，由可知，电阻减小，则会减小电能的损耗，但并非最有效的措施，故D错误；

故选C。

8．C

【详解】

B．原线圈输入电压及输电功率恒定，当S由2改接为1时，根据

U2＝U1

升压变压器副线圈匝数n2 增大，则U2增大，由于

U1I1＝U2I2

则升压变压器副线圈电流I2减小，所以电流表读数减小，B错误；

A．线路损失的电压

ΔU＝I2R线

减小，则降压变压器原线圈的电压

U3＝U2－ΔU

增大，则降压变压器副线圈的电压

U4＝U3

增大，所以电压表的读数增大，A错误；

C．输电线上损耗的功率

ΔP＝

由于升压变压器副线圈电流I2 减小，所以输电线上损耗的功率减小，C正确；

D．用户的功率

P4＝P1－ΔP

输电线上损耗的功率减小，所以用户的功率增大，D错误；

故选C。

9．AD

【详解】

由公式

解得

升压变压器的输入电流

所以升压变压器的匝数比

升压变压器的输出电压

则降压变压器的输入电压

降压变压器原、副线圈的匝数比

降压变压器的输入功率

解得

故AD正确，BC错误。

故选AD。

10．BCD

【详解】

A.．方向不变、大小随时间变化的电流是直流电，A错误；

B．正弦交变电流的峰值是其有效值的倍，B正确；

C．远距离输电，输送电流大小一定时，根据可知，通过减小输电线的电阻可以降低输电损耗，C正确；

D．理想变压器工作原理是互感现象，可以改变电压、电流，但是不能改变功率和频率，所以原、副线圈中通过的交变电流的频率相等，D正确。

故选BCD。

11．AD

【详解】

A．输电线上消耗的功率

P线＝R＝400 kW

则

I2＝＝20 A

又

P1＝U1I1

则

I1＝＝103 A

A正确；

B．根据变压器的原理，T1的变压比为

＝＝

又

P＝U1I1＝U2I2

得

U2＝2×105 V

输电线上损失电压

U线＝I2R＝2×104 V

则T2原线圈的输入电压

U3＝U2－U线＝1.8×105 V

又灯泡正常发光，T2的副线圈的电压为220 V，B错误；

C．根据变压器的原理，T2的变压比为

＝＝

C错误；

D．根据功率关系，可得

U3I2＝60n

解得

n＝6×104

D正确。

故选AD。

12．BC

【详解】

AB．由于发电厂输出电压恒为U，根据理想变压器的规律，对于升压变压器

故电压表的示数不变，发电厂输出功率增加了，则发电厂输出电流增加了

根据理想变压器的规律，对于升压变压器

示数增加了

由于示数增加，示数也将增加，降压变压器的输入电压将减少

故示数也将减小，A错误，B正确；

C．根据欧姆定律，输电线上损失的电压增加了

C正确；

D．输电线上损失的功率增加了

由于未知，故无法计算，D错误。

故选BC。

13．AC

【详解】

令输电线上的电阻为r，则输电线上的热损耗功率为

输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率变为16P，所以输电电流变为4I。

令输电功率为，输电功率不变，根据公式

可知当输电电压变为时，输电电流变为原来的4倍。

故选AC。

14．CD

【详解】

A．由图象得周期

则

输入电压最大值

所以输入电压u的表达式应为

选项A错误；

B．只断开后，负载电阻变大为原来的2倍，电压不变，则副线圈电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，则L1、L2均不能正常发光，选项B错误；

C．只断开后，负载电阻变大，副线圈电流变小，输出功率变小，则原线圈的输入功率减小，选项C正确；

D．若换接到2后，电阻R电压有效值为4V，则R消耗的电功率为

选项D正确。

故选CD。

15．BD

【详解】

A．根据乙图可知升压变压器原线圈的电压有效值为

根据变压器原理可得升压变压器副线圈两端电压为

降压变压器原线圈两端电压为

所以输电线的电压损失为

输电线中的电流为

故A错误；

B．根据功率关系可得电站输出的功率为

P出=U2I2=7.5×106W=7500kW

故B正确；

C．输电线路损耗功率为

故C错误；

D．变压器变压不变频，所以用户端交变电流的频率为

故D正确。

故选BD。

16．(1) ；(2)

【详解】

(1)由图像可知，输入电压的有效值为

原线圈中的电流为

由电流与变压器匝数成反比可得远距离输电线中的电流为

(2)升压变压器副线圈的电压

输电线损失的电压

降压变压器的输入电压为

降压变压器原副线圈匝数比

17．（1）；（2）

【详解】

（1）对降压变压器有

其中

解得降压变压器原线圈两端电压

U3=880V

所有日光灯正常发光时消耗功率为

P灯=88×10×40W=35200W=P4=P3

所以两变压器之间输电线上的电流为

（2）输电线上的损耗

W

所以发电机功率

18．

【详解】

由题可知

解得

U2=5000V

输电线中的电流

输电线损失的电压

U损=I2R线=200V

降压变压器的原线圈输入的电压

U3=U2-U损=4800V

降压变压器原、副线圈匝数之比

。

19．（1）5 424 W；（2）250 V；（3）97.3%

【详解】

（1）降压变压器的输出功率为

P=40×22×6 W=5 280 W

降压变压器副线圈的电流

I4=×6×22 A=24 A

降压变压器原线圈的电流

I3=I4=×24 A=6 A

输电线损失的功率

ΔP=I32R=144 W

所以输入功率

P=5 280 W＋144 W=5 424 W

（2）降压变压器原线圈电压为

U3=U4=4×220 V=880 V

输电线上损失的电压为

ΔU=I3R=24 V

升压变压器的输出电压为

U2=880 V＋24 V=904 V

所以发电机原线圈电压

U1=U2=×904 V=226 V

发电机原线圈中电流为

I1=I2=4×6 A=24 A

发电机内阻分压

Ur=24×1 V=24 V

电动势为

E=226 V＋24 V=250 V

（3）用户获得的实际功率

P用=22×40×6 W=5 280 W

则输电效率

η=×100%=97.3%

20．（1）15A；（2）1200V；（3）

【详解】

（1）对输电线有

解得

（2）根据解得

（3）降压变压器原线圈输入电压为

则有