人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送精品同步训练题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送精品同步训练题，共15页。试卷主要包含了4 电能的输送，某水电站，用总电阻为2等内容，欢迎下载使用。

第三章 交变电流
课时3.4 电能的输送


1. 了解交变电流从变电站到用户的输电过程。
2. 知道远距离输电时输电线上电能的损失与哪些因素有关，理解高压输电的原理。
3. 知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算。


一、降低输电损耗的两个途径
1．输送电能的基本要求
(1)可靠：指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——电压和频率稳定。
(3)经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
2．降低输电损耗的两个途径
要减少输电线路上的功率损失，由公式P损＝I2R线知，必须减小输电线电阻或减小输电电流。
(1)要减小电阻，从R＝ρ看，在输电距离一定的情况下，可以增大导线的横截面积，但过粗的导线会耗费太多的金属材料，同时也给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体。
(2)从公式P＝IU来看，在保证功率不改变的情况下，要减小输送电流就必须提高输电电压。
前一种方法的作用十分有限，一般采用后一种方法。
3．高压输电
(1)现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离送电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV的特高压。
(2)高压输电并不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。
(3)实际输送电能时要综合考虑输送功率、距离、技术和经济等要求选择合适的输电电压。
二、电网供电
1．远距离输电基本原理
在发电站内用升压变压器升压，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
通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的输电网络。
3．电网输电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大经济效益。
(2)减少断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡，保障供电的质量。
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。


基础过关练
题组一　输电损耗
1.远距离输电都采用高压输电，其优点是 (　　)
A.可增大输电电流
B.可加快输电速度
C.可增大输电功率
D.可减少输电线上的能量损失

2.在远距离输电过程中，若输送的电功率一定，输电线的电阻不变，则输电线上的功率损失 (　　)
A.与输电线上的电压损失的平方成正比
B.与输送电压的平方成正比
C.与输送电压成反比
D.与输电电流成正比

3.输电线的电阻为r，输送的电功率为P，用电压U输送电能，则用户得到的功率为 (　　)
　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
A.P B.P-P2rU2 C.P-U2r D.P2U2r

4.发电厂的输出电压为U1，发电厂与用户间输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，用户得到的电压为U2，则下列输电导线上损耗功率的表达式中错误的是 (　　)

A.(U1-U2)I　　B.I2R　　C.U12R　　D.(U1-U2)2R

5.远距离输电，原来采用2 200 V的输电电压输电，输电线上损失的电功率为P；在保持输送电功率和输电线电阻不变的条件下，现采用22 kV的输电电压输电，则输电线上损失的电功率将变为 (　　)
A.P100 B.1 000P C.10P D.100P

6.某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW。现用500 kV的电压输电，则下列说法正确的是 (　　)
A.输电线上输送的电流大小为2×105 A
B.输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV
C.若改用5 kV的电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW
D.输电线上损失的功率为ΔP=U2r，U为输电电压，r为输电线的电阻

题组二　电网输电
7.如图为远距离输电的电路原理图，则下列判断正确的是 (　　)

A.U1>U2 B.U2=U3 C.I4I2

8.如图所示为模拟远距离输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4=k∶1，模拟输电导线的电阻r=3 Ω，T2的负载是规格为“15 V，45 W”的灯泡L。当T1的输入电压为16 V时L正常发光，两个变压器均可视为理想变压器，则k的值为 (　　)

A.32 B.3 C.4 D.9

9.如图为远距离输电的示意图，若电厂的输出电压u1=2202 sin 100πt(V)，则下列表述不正确的是 (　　)

A.U1U4
B.U1=220 V
C.若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的1100
D.用户得到的交变电流频率为25 Hz

10.有一台交流发电机通过升压和降压变压器(均为理想变压器)给用户供电，已知发电机的输出功率是10 kW，端电压为400 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶5，两变压器之间输电导线的总电阻R=4 Ω，降压变压器的输出电压U4=220 V。求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线上的功率损失；
(3)降压变压器的原、副线圈的匝数比n3∶n4。


能力提升练
题组一　电源输出电压一定的动态分析
1.()远距离输电原理图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，R是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定。当S由2改接为1时，下列说法正确的是 (　　)

A.电压表读数增大
B.电流表读数减小
C.灯泡的实际功率减小
D.输电线上损失的功率减小

2.()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发生变化，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.输电线上损失的功率减小

3.()如图所示为远距离输电示意图，n1、n2和n3、n4分别是升压、降压变压器的原、副线圈，已知发电机的输出电压一定。用电高峰时，某同学发现，当他家的大功率电器开启后，家中的白炽灯变暗。下列说法正确的是 (　　)

A.该同学家开启大功率电器后，输电线上损失的功率减小
B.若减少降压变压器原线圈n3的匝数，可能会使白炽灯正常发光
C.若减少降压变压器副线圈n4的匝数，可能会使白炽灯正常发光
D.若减少升压变压器副线圈n2的匝数，可能会使白炽灯正常发光

4.()如图所示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，可使R消耗的功率增大
B.若n1n2=n4n3，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

5.()如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压E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(U1=E)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=U22R
D.要减小线路的功率损耗，应减小升压变压器的匝数比n1n2，同时应增大降压变压器的匝数比n3n4

题组二　输电功率一定的动态分析
6.()供电站向远方送电，输送的电功率恒定，若将输电电压提高到原来的4倍，以下判断中正确的是 (　　)
A.输电电流为原来的4倍
B.输电导线上损失的电压为原来的4倍
C.输电导线上损失的电功率为原来的14
D.输电导线上损失的电功率为原来的116

7.()(多选)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，发电机的输出功率为20 kW。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1 A，输电线的总电阻为10 Ω，则下列说法正确的是 (　　)

A.采用高压输电可以增大输电线中的电流
B.升压变压器的输出电压U2=2 000 V
C.用户获得的功率为19 kW
D.将P下移，用户获得的电压将增大

8.()如图为远距离输电的原理图，已知升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，升压变压器与降压变压器之间输电线上的总电阻为R，降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4，两端电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4。变压器均为理想变压器，若保持发电厂的输出功率和输出电压不变，则下列说法正确的是 (　　)

A.远距离输电线上的电流I2=U2R
B.远距离输电线上损失的功率ΔP=U22R
C.若用户端负载增加，那么用户端电压U4变大
D.无论用户端的负载如何增加，始终有I1U1=I2U2

题组三　远距离高压输电的分析与计算
9.()如图所示为远距离输电示意图，电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压U1=500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶20，输电线电阻为40 Ω，用户需要的电压U4=220 V，变压器均为理想变压器。则 (　　)

A.输电线上的输送电流为250 A
B.输电线上损失的电压为280 V
C.输电线上损失的电功率为4 kW
D.降压变压器的原、副线圈的匝数比为n3∶n4=48∶11

10.()某电站的小型发电机输出功率为25 kW，输出电压为U=350 V，输电线总电阻为r=4 Ω。为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的5%，须采用高压输电。设用户所需电压为220 V，则下列判断正确的是 (　　)
A.升压变压器原、副线圈匝数比约为1∶6
B.降压变压器原、副线圈匝数比约为8∶1
C.输电线上的电压损失约为286 V
D.可供593盏“220 V，40 W”的白炽灯正常工作

11.()如图所示，某学校有一台应急备用发电设备，内阻不计。升压变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶4，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3∶n4=4∶1，输电线总电阻为r=4 Ω，其他导线电阻可忽略不计。全校有22间教室，每间教室安装“220 V　40 W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：

(1)输电线上的电流大小；
(2)升压变压器的输入电压。












答案全解全析
基础过关练
1.D　由P=UI知，P一定，提高输电电压U，则输电电流I减小；根据P损=I2R可知，输电线上功率损失减小，选项D正确，A、B、C错误。
2.A　输送的电功率一定，由P=UI知I=PU，可得P损=U损2R=I2R=P2U2R，知输电线上损失的电功率与输电线上的电压损失的平方成正比，与输送电压的平方成反比，与输电电流的平方成正比，选项B、C、D错误，A正确。
3.B　用户得到的功率P用户=P-I2r=P-P2U2r，选项B正确。
4.C　发电厂的输出电压为U1，用户得到的电压为U2，则输电线上的电压损失ΔU=U1-U2；由于输电线中的电流为I，则输电线上损失的功率P损=ΔUI=I(U1-U2)或P损=ΔU2R=(U1-U2)2R或P损=I2R，选项A、B、D正确，C错误。
5.A　根据P=UI知I=PU，由于输送电功率和输电线电阻不变，输电电压变为原来的10倍，则输送电流变为原来的110，根据ΔP=I2R，可知输电线上损失的电功率变为原来的1100，即ΔP=P100，选项A正确。
6.B　用500 kV的电压输电时，由P=IU得输电线上输送的电流I1=PU1=3×106×103500×103 A=6×103 A，选项A错误。由ΔU=Ir得输电线路上的电压损失为ΔU=I1r=6×103×2.5 V=15 kV，选项B正确。若改用5 kV 的电压输电，输电线上损失的功率为ΔP=I22r=P2U22r=3×106×1035×1032×2.5 W=9×108 kW，但损失的功率不可能大于输出电功率，选项C错误。利用ΔP=U2r计算输电线上损失的功率时，U为输电线上的电压降，而不是输电电压，选项D错误。
7.D　远距离输电一般采用高压输电，先利用升压变压器提高电压，此时n2>n1，根据理想变压器的变压比公式U1U2=n1n2可知，U1I2，选项A错误，选项D正确；由于输电线上有电压损失ΔU，所以U2=ΔU+U3，选项B错误；到达用户时采用降压变压器降低电压，此时n4I2，选项C错误。
易混易错　高压输电过程涉及的几个电压
(1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。
(2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。
(3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值，ΔU=U2-U3=I2R。

8.B　根据理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比U1U2=n1n2，得16VU2=1k，则U2=16k(V)；灯泡的额定电流为IL=PLUL=4515 A=3 A，可知降压变压器副线圈中的电流I4=3 A；根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可知U3U4=n3n4，可得U3U4=k1，则U3=kU4=15k(V)；根据理想变压器原、副线圈电流比与匝数比成反比，得I3I4=n4n3=1k，得I3=I4k=3k(A)；输电线上的电压关系为U2=U3+I3r，代入数据得16k=15k+3k×3，解得k=3，选项B正确。
9.D　电厂发出的电，经过升压变压器升压，后经过降压变压器降压后输送给用户，所以U1U4，选项A说法正确；根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系，可知U1=22022 V=220 V，选项B说法正确；若U2提高为原来的10倍，则输电电流为原来的110，根据P损=I2R可知，输电线上损失的功率为原来的1100，选项C说法正确；输电过程中交变电流的频率不变，所以用户得到的交变电流的频率仍为50 Hz，选项D说法错误。
10.答案　(1)2 000 V　(2)100 W　(3)9∶1
解析　(1)由升压变压器原、副线圈两端的电压比等于匝数比，有U1U2=n1n2
所以输出电压U2=n2n1U1=51×400 V=2 000 V
(2)理想变压器的输入功率等于输出功率，有P2=P1=10 kW
输电线中的电流I2=P2U2=10 0002 000 A=5 A
则输电线上的功率损失P损=I22R=100 W
(3)降压变压器的输入电压U3=P3I2=P2-P损I2=10 000-1005 V=1 980 V
所以n3n4=U3U4=91
能力提升练
1.A　S由2改接到1后，升压变压器副线圈匝数增多，根据U1U2=n1n2知输出电压U2升高，即输电电压增大，最终降压变压器的输出电压增大，故电压表的示数变大，选项A正确；降压变压器的输出电压增大，输出电流增大，由理想变压器的变流比公式可知降压变压器的输入电流增大，所以电流表的示数增大，选项B错误；灯泡两端的电压增大，所以灯泡的实际功率增大，选项C错误；由于输电电流增大，故输电线上损失的功率增大，选项D错误。
2.A　根据题意知，发电厂的输出电压恒定，设为U，升压变压器的变压比不变，所以升压变压器的输出电压U1不变，电压表V1的示数不变，选项C错误；某次监测发现V2表的示数减小，即降压变压器的输出电压U2减小，由于降压变压器的变压比不变，可知降压变压器的输入电压U20减小，又有U1=U20+IA1R，可知电流表A1的示数增大，选项A正确；电流表A1的示数增大，根据IA1IA2=n4n3可知，电流表A2的示数增大，选项B错误；输电线上损失的功率为P损=IA12R，可知输电线上损失的功率增大，选项D错误。
方法技巧　解答远距离输电的动态问题时，一定要先确定属于电源输出电压不变的类型还是输送功率不变的类型。对于电源输出电压不变的类型，解决的思路是：从升压变压器处判断输电线上电流的变化，进而判断输电线上电压的变化，从而得到降压变压器上的输入电压变化。
3.B　用电高峰时，开启大功率电器，用户用电的总功率增大，升压变压器、降压变压器的原、副线圈中的电流都要增大，输电线上的功率损失P损=I22R增大，选项A错误。若减少降压变压器原线圈n3的匝数，根据U3U4=n3n4可知U4增大，根据P=U2R可知可能会使白炽灯正常发光，选项B正确。若减少降压变压器副线圈n4的匝数，根据U3U4=n3n4可知U4减小，根据P=U2R可知会使白炽灯更暗，选项C错误。若减少升压变压器副线圈n2的匝数，根据U1U2=n1n2可知U2减小，则U3、U4都将减小，会使白炽灯更暗，选项D错误。
4.C　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次级线圈后面的电路等效为一个电阻R'与R串联，可知R和R'上的电流均减小，故R消耗的功率减小，选项A错误；因为升压变压器的输出电压等于输电线上的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入电压，若n1n2=n4n3，升压变压器的输入电压与降压变压器的输出电压不相等，即电压表V1和V2的示数不相等，选项B错误；用户总电阻减小，则降压变压器的输出电流增大，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，选项C正确；当用户总电阻减小时，降压变压器的输出电流增大，输电线上的电流也增大，输电线上的电压损失增大，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，电压表V1的示数不变，V2的示数减小，选项D错误。
5.D　交流发电机的输出电压E一定，即升压变压器的输入电压U1一定，匝数比不变，根据U1U2=n1n2，知U2不变，选项A错误。当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，即降压变压器的输出功率增大，则P3变大，选项B错误。输电线上损失的功率ΔP=U损2R，输电线上损失的电压U损小于U2，选项C错误。要减小线路的功率损耗，应增大输送电压，又知U1一定，根据n1n2=U1U2，可知应减小升压变压器的匝数比n1n2；U3=U2-I2R，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，即U4不变，根据U3U4=n3n4知，应增大降压变压器的匝数比n3n4，选项D正确。
6.D　因为输送电功率不变，输电电压提高到原来的4倍，由I=PU可知输电电流变为原来的14，选项A错误；根据ΔU=IR可知，输电导线上损失的电压变为原来的14，选项B错误；根据ΔP=I2R可得，输电导线上损失的电功率变为原来的116，选项C错误，D正确。
7.BC　发电机的输出功率恒定，根据P=UI可知，采用高压输电可以减小输电线中的电流，选项A错误；电流互感器副线圈上的电流为1 A，根据理想变压器的原、副线圈中的电流比与匝数比成反比，可得I1=n2n1I2=101×1 A=10 A，所以升压变压器的输出电压U2=PI1=20×10310 V=2 000 V，选项B正确；输电线上损失的功率为P损=I线2r=I12r=102×10 W=1 000 W，用户获得的功率为P用户=P-P损=(20×103-1000) W=19 000 W=19 kW，选项C正确；将P下移，降压变压器的原线圈匝数增大，故n3n4增大，由U3U4=n3n4可知用户获得的电压减小，选项D错误。
方法技巧　输送功率不变时，输送电压越高，输送电流越小，线路损耗越小。
8.D　R是输电线的电阻，U2是输电线的输送电压，输电线上的电流为I2=ΔUR，且ΔU=U2-U3，选项A错误；输电线上损失的功率为P=I22R=ΔU2R，选项B错误；发电厂的输出功率P和输出电压U1不变，且U1U2=n1n2，则U2不变，输电电流I2=PU2不变，则输电线上损耗的电压ΔU不变，所以U3=U2-ΔU不发生变化，因为U3U4=n3n4，故U4不变，选项C错误；变压器均为理想变压器，根据能量守恒可得无论用户端的负载如何变化，始终有P1=P2，即I1U1=I2U2，选项D正确。
9.C　根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，得U1U2=n1n2，所以U2=U1·n2n1=10 000 V，发电机的输出功率为100 kW，所以有P2=P1=100 kW，输电线中电流为I2=P2U2=10 A，选项A错误；输电线上的电压损失U'=I2r=400 V，选项B错误；输电线上损失的电功率为P'=I22r=4 000 W，选项C正确；U3=U2-U'=9 600 V，降压变压器原、副线圈的匝数比为n3n4=U3U4=48011，选项D错误。
10.D　通过升压变压器原线圈的电流为I1=PU=71.4 A，输电线路上损失的功率为P线=P×5%=I22r，得输电线上的电流为I2≈17.7 A，升压变压器原线圈与副线圏的匝数比为n1∶n2=I2∶I1=17.7∶71.4=1∶4，选项A错误；升压变压器的输出电压为U2=n2Un1=1 400 V，流过降压变压器原线圈的电流为I3=I2=17.7 A，降压变压器原线圈两端的电压为U3=U2-I3r=1 329 V，已知降压变压器的输出电压，即用户电压U4=220 V，所以降压变压器原线圈与副线圈的匝数比为n3∶n4=U3∶U4=1 329 V∶220 V=6∶1，选项B错误；输电线上的电压损失约为ΔU=I2r=70.8 V，选项C错误；设可供n盏白炽灯正常工作，则降压变压器的输出功率P4=nP灯，对于理想变压器有P4=P-P线，解得n=593.75，所以取593，选项D正确。
11.答案　(1)6 A　(2)226 V
解析　(1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P总=40×6×22 W=5 280 W=P4
由于灯正常发光，故降压变压器副线圈两端的电压U4=220 V
所以降压变压器原线圈两端的电压为U3=n3n4U4=41×220 V=880 V
则输电线上的电流为I线=P3U3=5 280880 A=6 A
(2)输电线上损失的电压为U损=I线r=6×4 V=24 V
则升压变压器副线圈两端的电压为U2=U3+U损=880 V+24 V=904 V
则升压变压器原线圈两端的电压为U1=n1n2U2=14×904 V=226 V。
方法技巧　处理远距离输电问题的方法技巧
(1)画好一张图——远距离输电示意图。对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或反向从“用电器”到“发电机”一步一步地进行分析。
(2)抓住电两端——发电站和用户。
(3)分析一条线——输电线。
(4)研究两次变——升压变压器升压和降压变压器降压。
(5)区分三个量——输送电压(功率)、损失电压(功率)、用户电压(功率)。