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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送同步达标检测题
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送同步达标检测题，文件包含人教版高中物理选择性必修二同步精讲精练34电能输送原卷版docx、人教版高中物理选择性必修二同步精讲精练34电能输送解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共25页， 欢迎下载使用。
一、输送电能的基本要求
1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．
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．
二、电能的输送
如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R.
1.输电线上的电压损失(如图)ΔU＝U－U′＝Ir＝eq \f(P,U)r.
2．输电线上的功率损失(如图)
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq \f(ΔU2,r)，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρeq \f(L,S)，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，根据I＝eq \f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq \f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2).
三、电网供电
1．远距离输电的基本原理：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，获得最大的经济效益．
(2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡．
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．
四、解决远距离高压输电问题的基本方法
1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．
2．理清三个回路
回路1 发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机．
回路2 输送电路．I2＝I3＝IR，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.
回路3 输出电路．I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用．
3．抓住两个物理量的联系
(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2.
(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，P3＝P4.
4．掌握一个能量守恒定律
发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1＝P线损＋P用户．
5．常用关系
(1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.
(2)电压关系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，U2＝ΔU＋U3，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4).
(3)电流关系：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，I2＝I线＝I3，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3).
(4)输电电流：I线＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(ΔU,R线).
(5)输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝eq \f(ΔU2,R线)＝ΔU·I线．
(6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3.
6．输电线路功率损失的计算方法
【电能输送举一反三练习】
1．如图所示，高压输电线是远距离传输电能的重要组成部分，下列关于高压输电线的说法正确的是（ ）
A．输电线应选用电阻率大的金属材料制作
B．高压输电线比普通导线粗，目的是增大导线电阻
C．输电线上方还有两条导线，其作用是把高压线屏蔽起来免遭雷击
D．在输送功率一定时，输电线上损失的功率跟输送电压平方成正比
【答案】C【详解】A．输电线应选用电阻率小的金属材料制作，故A错误；B．高压输电线比普通导线粗，目的是减小导线电阻，故B错误；C．输电线上方还有两条导线，其作用是把高压线屏蔽起来免遭雷击，故C正确；D．在输送功率一定时，电流输电线上损失的功率输电线上损失的功率跟输送电压的平方反比，故D错误。故选C。
2．为了保护埋在学校地下的输电线不被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．如图所示，某校兴趣小组研究了两种方案：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过．如果输电线输送的电流较大且为交流电，你认为以下各位同学的证据与解释最合理的是（ ）．
A．黄同学认为乙方案可以节省钢材，一定是最佳方案
B．陈同学认为乙方案无法规避导线之间的相互作用力，只能选择甲方案
C．陆同学认为甲方案中一定会产生涡流，乙方案可大幅减小涡流，所以应该选择乙方案
D．沈同学认为远距离输电应该尽可能选择直流电，因为直流电不存在涡流等不利因素
【答案】C【详解】ABC．若甲图中通交流电，由于正弦变化的电场产生余弦变化的磁场，而余弦变化的磁场又产生正弦变化的电场，则每根钢管中都产生涡流电流，导致能源损耗较大，若乙图通交流电，由于两根导线一根是火线，一根是零线，它们的电流方向是相反的，故互相排斥，工程上可以将其放入一根管内做好绝缘隔离，故AB错误，C正确；D．若甲乙两图通直流电流，则都产生恒定的磁场，恒定的磁场不产生电场，因此不产生涡流，没有能量损耗，故若通恒定电流甲乙两方案均可，但是远距离输电必须要采用高压输电，从而减小导线上的功率损失，不可能选择直流电，故D错误；故选C。
3．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电流
B．输电线上的电流
C．降压变压器的匝数比
D．用户得到的电流
【答案】C【详解】A．根据电功率公式发电机输出电流A错误；B．输电线上损失功率，由可得故B错误；C．降压变压器原副线圈得到的功率为P4=P-P线=95kW根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得C正确；D．用户得到的功率为，用户得到的电流D错误。故选C。
4．远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输电电压。如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的两倍，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流变为原来的2倍
B．输电线上的电流变为原来的
C．输电线上的电压损耗变为原来的
D．输电线上的功率损耗变为原来的
【答案】D【详解】AB．根据可知将输电电压变为原来的两倍，电流变为原来的一半，故AB错误；C．保持输送的电功率不变，输电线上的电压损耗将输电线电压提高2倍，则电压损耗变为原来的一半，故C错误；D．输电线上的功率损耗将输电线电压提高2倍，则电压损耗变为原来的，故D正确。故选D。
5．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电流
B．输电线上的电流
C．降压变压器的匝数比
D．升压变压器匝数比
【答案】C【详解】A．由功率得发电机输出的电流故A错误；B．由输电线上损失的功率得故B错误；D．由升压变压器的电流关系，升压变压器匝数比故D错误；C．升压变压器电压关系解得输电线上损失的电压降压变压器的电压由电压关系解得故C正确。故选C。
6．近些年中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术让中国标准成为了国际标准，该技术可使输电线电压高达1000千伏及以上等级。某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压为，输电线的总电阻，为了减小输电线路上的损耗采用了高压输电技术。变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为，用户获得的电压为。若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为，则下列说法中正确的是（ ）
A．输电线上的电流为300A
B．降压变压器的匝数比为
C．输电线上损失的功率为
D．若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W
【答案】B【详解】A．由得升压变压器的输入电流为由升压变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系为可得输电线上的电流为故A错误；B．由题意可得可得因为所以所以降压变压器的匝数比为故B正确；C．输电线上损失的功率为故C错误；B．若改用1000千伏超高压输电，则升压变压器原副线圈的匝数值比为所以输电线上的电流为此时输电线上损失的功率为即输电线路上可减少损失的电功率为故D错误。故选B。
7．马先生投资85万建了一个小水电站。已知该水电站的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。已知输电过程中输电线上损失的功率为5kW。则下列说法正确的是（ ）
A．输电线上通过的电流为625AB．升压变压器的输出电压为4000V
C．降压变压器的匝数比为200：11D．升压变压器的匝数比为5：76
【答案】B【详解】A．根据求得故A错误；B．变压器不损耗能量，功率不变，根据求得输出电压为故B正确；C．降压变压器输入端电压又由可得故C错误；D．根据可得升压变压器的匝数比为1：16，故D错误。故选B。
8．绿色环保低碳出行已经成为一种时尚，新能源汽车越来越受市民的喜爱，正在加速“驶入”百姓家，某家用交流充电桩的供电电路如图所示。已知总电源的输出电压为U1=250V，输电线的总电阻r=20Ω，变压器视为理想变压器，其中升压变压器原副线圈的匝数比为n1：n2=1：8，汽车充电桩的额定电压为U4=220V，额定功率为9.5kW。当汽车以额定电压充电时，下列说法中正确的是（ ）
A．通过输电线的电流为5A
B．电源的输出功率为10.5kW
C．输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%
D．降压变压器原、副线圈的匝数之比为100：11
【答案】A【详解】D．总电源的输出电压为U1=250V又得当汽车以额定电压充电时，充电电流又得又得联立得解得故D错误；A． 由得通过输电线的电流故A正确；B．电源的输出功率为故B错误；C．输电线因发热而损失的功率为输送功率故C错误。故选A。
9．（多选）如图所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数分别为，降压变压器原、副线圈匝数分别为，输电线上的电阻等效为，输电线上的损失的电压为，发电站输出的电压恒定。则下列说法中正确的是（ ）
A．如果只增加用户用电器数量，将保持不变
B．如果只增加输电线电阻，用户用电功率将减小
C．如果只增加，输电线上损失的功率将减小
D．如果只增加，发电机的输出功率将增大
【答案】BCD【详解】A．若只增加用户用电器数量，则降压变压器副线圈电路总电阻增大，通过降压变压器副线圈的电流I4增大，根据其中则输电电流增大，输电线上损耗的电压ΔU=I2可知增大，故A错误；B．如果只增加输电线电阻，输电线上损失的功率用户得到的功率可见，用户用电功率将减小，故B正确；C．如果只增加，根据可知U2增大，根据可知I2减小，所以输电线上损失的功率将减小，故C正确；D．如果只增加，根据则用户端电压U4增大，输出功率增大，由能量守恒知发电机的输出功率将增大，故D正确。故选BCD。
10．（多选）远距离送电，已知升压变压器输出电压为U1，功率为P，降压变压器的输入电压为U2，输电线的电阻为R，则线路损耗的热功率P损可用下面哪几种方法计算（ ）
A．B．C．D．
【答案】BD【详解】AB．根据题意可得，输电线中的电流为线路损耗的热功率为故A错误，B正确；CD．输电线上损失的电压为故C错误，D正确。故选BD。
11．（多选）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器与降压变压器都是理想变压器。已知发电机输出电压V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻，发电机输出功率。则下列说法正确的（ ）
A．输电线上损失的电压为800V
B．用户得到的电压为200V
C．输电线上损失的功率为32kW
D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大
【答案】AC【详解】A．升压变压器的输入电流为根据则有升压变压器的输出电流为输电线上损失的电压为故A正确；B．由题可知，发电机输出电压=250V，根据电压比与匝数比的关系则可求，升压变压器的输出电压为分析电路可知降压变压器的输入电压为根据可求用户得到的电压为＝220V故B错误；C．输电线上损失的功率为电阻R的发热功率，即故C正确；D．深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输入电流减小，输电线上损失的功率减小，故D错误。故选AC。
12．（多选）如图所示为远距离输电过程示意图，下列说法正确的是（ ）
A．低压变电站中变压器的副线圈匝数比原线圈多
B．高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好
C．其他条件不变，用户消耗的电功率越大，线路损耗的电功率也越大
D．其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数加倍，线路损耗的电功率增大
【答案】CD【详解】A．低压变电站为降压变压器，副线圈匝数比原线圈少，故A错误；B．高压输电并不是越高越好，电压越高，对输电线路的绝缘性能等的要求就越高，故B错误；C．其他条件不变，用户消耗的电功率越大，则用户端的总电流就越大，输电线路的电流也就越大，根据可知线路损耗的电功率也越大，故C正确；D．其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数加倍，则升压变压器副线圈电压会减小，根据输入功率等于输出功率，结合可知输电线路电流增大，线路损耗的电功率增大，故D正确。故选CD。
13．（多选）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
A．∆P′=∆PB．∆P′=∆PC．∆U′=∆UD．∆U′=∆U
【答案】AD【详解】输电线上损失的功率ΔP＝( )2·r损失的电压ΔU＝·r当输送电压变为原来的2倍，损失的功率变为原来的 ，即ΔP′＝ΔP损失的电压变为原来的，即ΔU′＝ΔU故选AD。
14．（多选）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】BD【详解】当开关S接1时，左侧变压器次级电压U2=3×7.5V=22.5V电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压电流则右侧变压器初级电压电流则当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知解得I=3A则R上的功率故选BD。
15．（多选）随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，输电功率为，输电线总电阻为，降压变压器的副线圈电压为，升压、降压变压器均为理想变压器，则下列分析中正确的是（ ）
A．升压变压器原线圈的输入电压
B．升压变压器副线圈的输出电压为
C．高压输电线上损失的功率为
D．若用户端工作的用电器数量增加，则用户端获得电压变大
【答案】BC【详解】A．根据图像可知升压变压器原线圈的输入电压故A错误；B．升压变压器原线圈电压根据变压器两端的电学物理量的比值关系可得故B正确；C．输电功率为，输送电流高压输电线上损失的功率故C正确；D．若用户端工作的用电器数量增加，降压变压器副线圈功率变大，电流变大，根据变压器两端电流关系可知，输送回路电流变大，所以高压输电线上损失的电压变大，则用户端获得电压变小，故D错误。故选BC。
16．（多选）随着综合国力与工业实力的不断提升，中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术让中国标准成为了国际标准。特高压输电是指电压高达1000千伏及以上等级的输电技术。某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压为U=300V，输电线的总电阻r=50Ω，为了减小输电线路上的损耗需要采用高压输电。变压器视为理想变压器，其中升压变压器原副线圈的匝数比为n1：n2=1：1000，用户获得的电压为U4=220V。若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为P1=9.0106W。下列说法中正确的是（ ）
A．输电线上的电流为150A
B．降压变压器的原副线圈匝数比为n3：n4=14925：11
C．输电线上损失的功率为4.5104W
D．若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W
【答案】BC【详解】A．升压变压器原线圈电流所以故A错误；B．升压变压器副线圈电压降压变压器原线圈电压降压变压器原副线圈的匝数比故B正确；C．输电线上损失的功率故C正确；D．若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上的电流损失的功率则输电线路上可减少损失的电功率为故D错误。故选BC。
17．（多选）某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“ ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（ ）
A．与一样亮B．比更亮
C．上消耗的功率比的大D．上消耗的功率比的小
【答案】BC【详解】若开关接cd端，则若电源电压为，理想变压器、的匝数比为用户电阻为，输电线电阻为，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压 降压变压器初级电压降压变压器次级电压 可得输电功率为输电线上损耗的电功率为用户得到的电功率为若开关接ab端，则负载得到的功率输电线上损耗的电功率为将， ，k=3带入可知可得即比更亮；上消耗的功率比的大。故选BC。
18．（多选）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为 ，输电线的总电阻为 ，为满足用电的需求，使用户获得220V 的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取）
（1）求输电线中的电流 I；
（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（3）如果输送的电能供“220V 100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
【答案】（1）；（2），；（3）【详解】（1）发电机的输出功率输电线上的电流用I表示，则电功率损失所以输电线中的电流为（2）升压变压器原线圈两端的电压副线圈两端的电压为故升压变压器原、副线圈的匝数比为输电线上的电压损失为降压变压器原线圈两端的电压为降压变压器副线圈两端的电压为，故降压变压器原、副线圈的匝数比为（3）设正常发光的电灯的盏数为N，则
19．（多选）水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。某小型水力发电站水流量为Q=5m3/s（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差为h=10m，发电机（内阻不计）的输出电压为U1=250V，输电线总电阻为r=4Ω，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中n3:n4=190:11，用户获得电压U4=220V，用户获得的功率P4=1.9×105W，若不计变压器损失的能量，已知水的密度、重力加速度g=10m/s2。求：
（1）高压输电线中的电流强度I2；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2；
（3）该电站将水能转化为电能的效率η有多大？
【答案】（1）50A；（2）；（3）40%【详解】（1）根据理想变压器规律得解得根据理想变压器无能量损失，知再根据解得（2）高压输电线电阻损失电压因此因此（3）高压输电线电阻损失电功率故发电机输出电功率单位时间内水的机械能故水能转化为电能的效率
20．（多选）如图所示，某发电厂用总电阻为2.5Ω的输电线输电，其输出的总功率是3.0×106kW，现用500kV的电压输电，求：
（1） 输电线上的电流
（2） 输电线上损失的电压和功率
（3） 若发电机的输出电压为500V，求升压变压器的原副线圈匝数比
【答案】（1）6000A；（2）15000V，；（3）【详解】（1）由题意有输电线上的电流为（2）输电线上损失的电压为输电线上损失的功率为（3）若发电机的输出电压为500V，升压变压器的原副线圈匝数比为
P损＝P1－P4
P1为输送的功率，P4为用户得到的功率
P损＝Ieq \\al(2,线)R线
I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻
P损＝eq \f(ΔU2,R线)
ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混
P损＝ΔU·I线
注意：ΔU不要错代入U2或U3
一、输送电能的基本要求
1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．
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．
二、电能的输送
如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户的电压为U′，输电线总电阻为R.
1.输电线上的电压损失(如图)ΔU＝U－U′＝Ir＝eq \f(P,U)r.
2．输电线上的功率损失(如图)
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq \f(ΔU2,r)，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρeq \f(L,S)，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，根据I＝eq \f(P,U)，在输送功率P一定，输电线电阻r一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输送电流可减为原来的eq \f(1,n)，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2).
三、电网供电
1．远距离输电的基本原理：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，获得最大的经济效益．
(2)减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡．
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高．
四、解决远距离高压输电问题的基本方法
1．首先应画出远距离输电的电路图(如图)，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置．
2．理清三个回路
回路1 发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机．
回路2 输送电路．I2＝I3＝IR，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3.
回路3 输出电路．I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用．
3．抓住两个物理量的联系
(1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2.
(2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，P3＝P4.
4．掌握一个能量守恒定律
发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1＝P线损＋P用户．
5．常用关系
(1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.
(2)电压关系：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，U2＝ΔU＋U3，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4).
(3)电流关系：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，I2＝I线＝I3，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3).
(4)输电电流：I线＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(ΔU,R线).
(5)输电线上损耗的电功率：ΔP＝P2－P3＝I线2 R线＝eq \f(ΔU2,R线)＝ΔU·I线．
(6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3.
6．输电线路功率损失的计算方法
【电能输送举一反三练习】
1．如图所示，高压输电线是远距离传输电能的重要组成部分，下列关于高压输电线的说法正确的是（ ）
A．输电线应选用电阻率大的金属材料制作
B．高压输电线比普通导线粗，目的是增大导线电阻
C．输电线上方还有两条导线，其作用是把高压线屏蔽起来免遭雷击
D．在输送功率一定时，输电线上损失的功率跟输送电压平方成正比
【答案】C【详解】A．输电线应选用电阻率小的金属材料制作，故A错误；B．高压输电线比普通导线粗，目的是减小导线电阻，故B错误；C．输电线上方还有两条导线，其作用是把高压线屏蔽起来免遭雷击，故C正确；D．在输送功率一定时，电流输电线上损失的功率输电线上损失的功率跟输送电压的平方反比，故D错误。故选C。
2．为了保护埋在学校地下的输电线不被压坏，可预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．如图所示，某校兴趣小组研究了两种方案：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过．如果输电线输送的电流较大且为交流电，你认为以下各位同学的证据与解释最合理的是（ ）．
A．黄同学认为乙方案可以节省钢材，一定是最佳方案
B．陈同学认为乙方案无法规避导线之间的相互作用力，只能选择甲方案
C．陆同学认为甲方案中一定会产生涡流，乙方案可大幅减小涡流，所以应该选择乙方案
D．沈同学认为远距离输电应该尽可能选择直流电，因为直流电不存在涡流等不利因素
【答案】C【详解】ABC．若甲图中通交流电，由于正弦变化的电场产生余弦变化的磁场，而余弦变化的磁场又产生正弦变化的电场，则每根钢管中都产生涡流电流，导致能源损耗较大，若乙图通交流电，由于两根导线一根是火线，一根是零线，它们的电流方向是相反的，故互相排斥，工程上可以将其放入一根管内做好绝缘隔离，故AB错误，C正确；D．若甲乙两图通直流电流，则都产生恒定的磁场，恒定的磁场不产生电场，因此不产生涡流，没有能量损耗，故若通恒定电流甲乙两方案均可，但是远距离输电必须要采用高压输电，从而减小导线上的功率损失，不可能选择直流电，故D错误；故选C。
3．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电流
B．输电线上的电流
C．降压变压器的匝数比
D．用户得到的电流
【答案】C【详解】A．根据电功率公式发电机输出电流A错误；B．输电线上损失功率，由可得故B错误；C．降压变压器原副线圈得到的功率为P4=P-P线=95kW根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得C正确；D．用户得到的功率为，用户得到的电流D错误。故选C。
4．远距离输电时，为了降低输电线路中的损耗，通常要提高输电电压。如果保持输送的电功率不变，将输电电压变为原来的两倍，不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流变为原来的2倍
B．输电线上的电流变为原来的
C．输电线上的电压损耗变为原来的
D．输电线上的功率损耗变为原来的
【答案】D【详解】AB．根据可知将输电电压变为原来的两倍，电流变为原来的一半，故AB错误；C．保持输送的电功率不变，输电线上的电压损耗将输电线电压提高2倍，则电压损耗变为原来的一半，故C错误；D．输电线上的功率损耗将输电线电压提高2倍，则电压损耗变为原来的，故D正确。故选D。
5．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电流
B．输电线上的电流
C．降压变压器的匝数比
D．升压变压器匝数比
【答案】C【详解】A．由功率得发电机输出的电流故A错误；B．由输电线上损失的功率得故B错误；D．由升压变压器的电流关系，升压变压器匝数比故D错误；C．升压变压器电压关系解得输电线上损失的电压降压变压器的电压由电压关系解得故C正确。故选C。
6．近些年中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术让中国标准成为了国际标准，该技术可使输电线电压高达1000千伏及以上等级。某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压为，输电线的总电阻，为了减小输电线路上的损耗采用了高压输电技术。变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比为，用户获得的电压为。若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为，则下列说法中正确的是（ ）
A．输电线上的电流为300A
B．降压变压器的匝数比为
C．输电线上损失的功率为
D．若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W
【答案】B【详解】A．由得升压变压器的输入电流为由升压变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系为可得输电线上的电流为故A错误；B．由题意可得可得因为所以所以降压变压器的匝数比为故B正确；C．输电线上损失的功率为故C错误；B．若改用1000千伏超高压输电，则升压变压器原副线圈的匝数值比为所以输电线上的电流为此时输电线上损失的功率为即输电线路上可减少损失的电功率为故D错误。故选B。
7．马先生投资85万建了一个小水电站。已知该水电站的输出功率为100kW，发电机的电压为250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V。已知输电过程中输电线上损失的功率为5kW。则下列说法正确的是（ ）
A．输电线上通过的电流为625AB．升压变压器的输出电压为4000V
C．降压变压器的匝数比为200：11D．升压变压器的匝数比为5：76
【答案】B【详解】A．根据求得故A错误；B．变压器不损耗能量，功率不变，根据求得输出电压为故B正确；C．降压变压器输入端电压又由可得故C错误；D．根据可得升压变压器的匝数比为1：16，故D错误。故选B。
8．绿色环保低碳出行已经成为一种时尚，新能源汽车越来越受市民的喜爱，正在加速“驶入”百姓家，某家用交流充电桩的供电电路如图所示。已知总电源的输出电压为U1=250V，输电线的总电阻r=20Ω，变压器视为理想变压器，其中升压变压器原副线圈的匝数比为n1：n2=1：8，汽车充电桩的额定电压为U4=220V，额定功率为9.5kW。当汽车以额定电压充电时，下列说法中正确的是（ ）
A．通过输电线的电流为5A
B．电源的输出功率为10.5kW
C．输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%
D．降压变压器原、副线圈的匝数之比为100：11
【答案】A【详解】D．总电源的输出电压为U1=250V又得当汽车以额定电压充电时，充电电流又得又得联立得解得故D错误；A． 由得通过输电线的电流故A正确；B．电源的输出功率为故B错误；C．输电线因发热而损失的功率为输送功率故C错误。故选A。
9．（多选）如图所示为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数分别为，降压变压器原、副线圈匝数分别为，输电线上的电阻等效为，输电线上的损失的电压为，发电站输出的电压恒定。则下列说法中正确的是（ ）
A．如果只增加用户用电器数量，将保持不变
B．如果只增加输电线电阻，用户用电功率将减小
C．如果只增加，输电线上损失的功率将减小
D．如果只增加，发电机的输出功率将增大
【答案】BCD【详解】A．若只增加用户用电器数量，则降压变压器副线圈电路总电阻增大，通过降压变压器副线圈的电流I4增大，根据其中则输电电流增大，输电线上损耗的电压ΔU=I2可知增大，故A错误；B．如果只增加输电线电阻，输电线上损失的功率用户得到的功率可见，用户用电功率将减小，故B正确；C．如果只增加，根据可知U2增大，根据可知I2减小，所以输电线上损失的功率将减小，故C正确；D．如果只增加，根据则用户端电压U4增大，输出功率增大，由能量守恒知发电机的输出功率将增大，故D正确。故选BCD。
10．（多选）远距离送电，已知升压变压器输出电压为U1，功率为P，降压变压器的输入电压为U2，输电线的电阻为R，则线路损耗的热功率P损可用下面哪几种方法计算（ ）
A．B．C．D．
【答案】BD【详解】AB．根据题意可得，输电线中的电流为线路损耗的热功率为故A错误，B正确；CD．输电线上损失的电压为故C错误，D正确。故选BD。
11．（多选）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁替代和电能替代，一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图所示，升压变压器与降压变压器都是理想变压器。已知发电机输出电压V，两个变压器的匝数比，，输电线电阻，发电机输出功率。则下列说法正确的（ ）
A．输电线上损失的电压为800V
B．用户得到的电压为200V
C．输电线上损失的功率为32kW
D．深夜，用户的用电器减少时输电线上损失的功率将变大
【答案】AC【详解】A．升压变压器的输入电流为根据则有升压变压器的输出电流为输电线上损失的电压为故A正确；B．由题可知，发电机输出电压=250V，根据电压比与匝数比的关系则可求，升压变压器的输出电压为分析电路可知降压变压器的输入电压为根据可求用户得到的电压为＝220V故B错误；C．输电线上损失的功率为电阻R的发热功率，即故C正确；D．深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输入电流减小，输电线上损失的功率减小，故D错误。故选AC。
12．（多选）如图所示为远距离输电过程示意图，下列说法正确的是（ ）
A．低压变电站中变压器的副线圈匝数比原线圈多
B．高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好
C．其他条件不变，用户消耗的电功率越大，线路损耗的电功率也越大
D．其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数加倍，线路损耗的电功率增大
【答案】CD【详解】A．低压变电站为降压变压器，副线圈匝数比原线圈少，故A错误；B．高压输电并不是越高越好，电压越高，对输电线路的绝缘性能等的要求就越高，故B错误；C．其他条件不变，用户消耗的电功率越大，则用户端的总电流就越大，输电线路的电流也就越大，根据可知线路损耗的电功率也越大，故C正确；D．其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数加倍，则升压变压器副线圈电压会减小，根据输入功率等于输出功率，结合可知输电线路电流增大，线路损耗的电功率增大，故D正确。故选CD。
13．（多选）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
A．∆P′=∆PB．∆P′=∆PC．∆U′=∆UD．∆U′=∆U
【答案】AD【详解】输电线上损失的功率ΔP＝( )2·r损失的电压ΔU＝·r当输送电压变为原来的2倍，损失的功率变为原来的 ，即ΔP′＝ΔP损失的电压变为原来的，即ΔU′＝ΔU故选AD。
14．（多选）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】BD【详解】当开关S接1时，左侧变压器次级电压U2=3×7.5V=22.5V电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压电流则右侧变压器初级电压电流则当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知解得I=3A则R上的功率故选BD。
15．（多选）随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。图甲为某水电站的电能输送示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈输入电压随时间的变化规律如图乙所示，输电功率为，输电线总电阻为，降压变压器的副线圈电压为，升压、降压变压器均为理想变压器，则下列分析中正确的是（ ）
A．升压变压器原线圈的输入电压
B．升压变压器副线圈的输出电压为
C．高压输电线上损失的功率为
D．若用户端工作的用电器数量增加，则用户端获得电压变大
【答案】BC【详解】A．根据图像可知升压变压器原线圈的输入电压故A错误；B．升压变压器原线圈电压根据变压器两端的电学物理量的比值关系可得故B正确；C．输电功率为，输送电流高压输电线上损失的功率故C正确；D．若用户端工作的用电器数量增加，降压变压器副线圈功率变大，电流变大，根据变压器两端电流关系可知，输送回路电流变大，所以高压输电线上损失的电压变大，则用户端获得电压变小，故D错误。故选BC。
16．（多选）随着综合国力与工业实力的不断提升，中国研发出多项独有的先进技术，其中特高压输电技术让中国标准成为了国际标准。特高压输电是指电压高达1000千伏及以上等级的输电技术。某电厂对用户进行供电的原理如图所示。发电机的输出电压为U=300V，输电线的总电阻r=50Ω，为了减小输电线路上的损耗需要采用高压输电。变压器视为理想变压器，其中升压变压器原副线圈的匝数比为n1：n2=1：1000，用户获得的电压为U4=220V。若在某一段时间内，发电厂的输出功率恒为P1=9.0106W。下列说法中正确的是（ ）
A．输电线上的电流为150A
B．降压变压器的原副线圈匝数比为n3：n4=14925：11
C．输电线上损失的功率为4.5104W
D．若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上可减少损失的电功率为4050W
【答案】BC【详解】A．升压变压器原线圈电流所以故A错误；B．升压变压器副线圈电压降压变压器原线圈电压降压变压器原副线圈的匝数比故B正确；C．输电线上损失的功率故C正确；D．若改用1000千伏超高压输电，则输电线路上的电流损失的功率则输电线路上可减少损失的电功率为故D错误。故选BC。
17．（多选）某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“ ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（ ）
A．与一样亮B．比更亮
C．上消耗的功率比的大D．上消耗的功率比的小
【答案】BC【详解】若开关接cd端，则若电源电压为，理想变压器、的匝数比为用户电阻为，输电线电阻为，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压 降压变压器初级电压降压变压器次级电压 可得输电功率为输电线上损耗的电功率为用户得到的电功率为若开关接ab端，则负载得到的功率输电线上损耗的电功率为将， ，k=3带入可知可得即比更亮；上消耗的功率比的大。故选BC。
18．（多选）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为 ，输电线的总电阻为 ，为满足用电的需求，使用户获得220V 的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取）
（1）求输电线中的电流 I；
（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（3）如果输送的电能供“220V 100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
【答案】（1）；（2），；（3）【详解】（1）发电机的输出功率输电线上的电流用I表示，则电功率损失所以输电线中的电流为（2）升压变压器原线圈两端的电压副线圈两端的电压为故升压变压器原、副线圈的匝数比为输电线上的电压损失为降压变压器原线圈两端的电压为降压变压器副线圈两端的电压为，故降压变压器原、副线圈的匝数比为（3）设正常发光的电灯的盏数为N，则
19．（多选）水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。某小型水力发电站水流量为Q=5m3/s（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差为h=10m，发电机（内阻不计）的输出电压为U1=250V，输电线总电阻为r=4Ω，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中n3:n4=190:11，用户获得电压U4=220V，用户获得的功率P4=1.9×105W，若不计变压器损失的能量，已知水的密度、重力加速度g=10m/s2。求：
（1）高压输电线中的电流强度I2；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2；
（3）该电站将水能转化为电能的效率η有多大？
【答案】（1）50A；（2）；（3）40%【详解】（1）根据理想变压器规律得解得根据理想变压器无能量损失，知再根据解得（2）高压输电线电阻损失电压因此因此（3）高压输电线电阻损失电功率故发电机输出电功率单位时间内水的机械能故水能转化为电能的效率
20．（多选）如图所示，某发电厂用总电阻为2.5Ω的输电线输电，其输出的总功率是3.0×106kW，现用500kV的电压输电，求：
（1） 输电线上的电流
（2） 输电线上损失的电压和功率
（3） 若发电机的输出电压为500V，求升压变压器的原副线圈匝数比
【答案】（1）6000A；（2）15000V，；（3）【详解】（1）由题意有输电线上的电流为（2）输电线上损失的电压为输电线上损失的功率为（3）若发电机的输出电压为500V，升压变压器的原副线圈匝数比为
P损＝P1－P4
P1为输送的功率，P4为用户得到的功率
P损＝Ieq \\al(2,线)R线
I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻
P损＝eq \f(ΔU2,R线)
ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混
P损＝ΔU·I线
注意：ΔU不要错代入U2或U3
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