备战2025年高考物理考点一遍过学案考点54 远距离输电

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一、远距离输电
1．输电过程（如图所示）
2．输送电流
（1）；
（2）。
3．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q=I2Rt。
4．电压损失
（1）ΔU=U–U′；
（2）ΔU=IR。
5．功率损失
（1）ΔP=P–P′；
（2）ΔP=I2R=()2R。
6．降低输电损耗的两个途径
（1）减小输电线的电阻，由电阻定律可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积；
（2）减小输电导线中的输电电流，由P=UI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流。
二、远距离输电问题
1．远距离输电的处理思路
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”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析。
2．远距离高压输电的几个基本关系（以下图为例）
（1）功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3；
（2）电压、电流关系：，，U2=ΔU+U3，I2=I3=I线；
（3）输电电流：；
（4）输电线上损耗的电功率：P损=I线ΔU=I线2R线=R线。
当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。
3．远距离输电问题的“三二一”
（1）理清三个回路
（2）抓住两个联系
①理想的升压变压器联系了回路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，，P1=P2；
②理想的降压变压器联系了回路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，，P3=P4。
（3）掌握一个守恒
能量守恒关系式P1=P损+P3
（2018·广东省惠州市东江高级中学高二第二学期四月月考）如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的电功率为50 kW，用电阻为3 Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正确的是
A．输电线上的损失功率为300 W
B．升压变压器的匝数比为1:100
C．输电线上的电流为100 A
D．降压变压器的输入电压为4 970 V
【参考答案】AD
【详细解析】输电线上损失功率为，A正确；输电线上的电流为，C错误；升压变压器原线圈中的电流为，根据电流与匝数成反比，得，B错误；升压变压器副线圈两端的电压为，输电线上损失的电压为，降压变压器输入电压为，D正确。
1．（2018·山东省聊城市高二（下）期末模拟）如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻和理想变压器匝数均不变，且n1:n2=n4:n3，当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是
A．用户的总电阻增大
B．用户两端的电压U4减小
C．U1:U2=U4:U3
D．用户端增加的功率等于升压变压器多输入的功率
【答案】BC
【解析】A、当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小，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、因为原副线圈的电压比等于匝数之比，则，，因为n1:n2=n4:n3，所以U1:U2=U4:U3，故C正确；D、用户消耗的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，故D错误。故选BC。
【名师点睛】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。
2．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：
（1）升压变压器副线圈两端的电压；
（2）输电线上损耗的电功率；
（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。
（4）该厂安装的都是“220 V 40 W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？
【答案】（1） （2） （3） （4）
【解析】（1）因为，所以
（2）。输电线中电流
则输电线损耗功率
（3）输电线上损耗的电压
降压变压器原线圈
降压变压器匝数比
（4）
所以灯的盏数盏
1．如图为实用型高温超导电缆，利用超导电缆可实现无损耗输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW，电压为800 V。若用临界温度以下的超导体电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为
A．1 kWB．10 kW
C．1.6 kWD．1.6×103 kW
2．（2018·江苏省天一中学高考考前热身卷）某发电机输出的交流电压如图所示，经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法中正确的是
A．发电机输出交流电压的有效值为500 V
B．用户获得的交流电压频率为50 Hz
C．若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加
D．若增加升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小
3．在远距离高压输电线路中，设输送电功率、输电线路上损失的功率、导线长度和材料均相同，若两次输电电压U1:U2=1:k，则此两种情况下导线横截面积S1:S2为
A．1:k B．k:1
C．1:k2 D．k2:1
4．（2018·湖北省部分重点中学高三上学期起点考试）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=10 Ω，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=11 Ω时
A．通过用电器R0的电流有效值是20 A
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4 650 W
5．如图所示，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的
A．变压器的输出电压U2增大，且U2>U1
B．变压器的输出电压U4增大，且U4