高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送精品课时训练

3.4电能的输送人教版（    2019）高中物理选择性必修二同步练习

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

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

A. 输电线中的电流为 B. 电站输出的功率为
C. 输电线路损耗功率为 D. 用户端交变电流的频率为

2. 年月，中国发布“双碳战略”，计划到年实现碳达峰、年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，从原来的高压输电升级为的特高压输电，下列说法正确的是(    )

A. 若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的倍
B. 若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的
C. 若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的
D. 若更换直径为原来输电线直径的同种材料制成的输电线，则输电线上损失的功率不变

3. 图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，在的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则该电阻上损失的电功率为(    )

A.  B.
C.  D.

4. 某小型发电站发电机输出的交流电压为，输出的电功率为，用电阻为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，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. 升压变压器的匝数比为 B. 输电线上损失的功率为
C. 输电线上的电流为 D. 降压变压器的输入电压为

5. 如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为，降压变压器的变压比为，输电线的电阻为，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，若由于用户的负载变化，使电压表的示数减小了，则下列判断正确的是(    )

A. 电流表的示数增大了 B. 电流表的示数增大了
C. 电压表的示数减小了 D. 输电线多损失的功率为

6. 如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比为，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为。降压变压器右侧部分为一火警报警器系统原理图，其中为一定值电阻，用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表显示加在报警器上的电压报警器未画出。未出现火警时，升压变压器的输入功率为。下列说法正确的有(    )

A. 降压变压器输出的交流电频率为
B. 远距离输电线路损耗功率为
C. 当传感器所在处出现火警时，电压表的示数变大
D. 当传感器所在处出现火警时，输电线上的电流变大

7. 远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器若发电厂输出电压和功率均不变，则当由改接为时，下列说法正确的是(    )

A. 电压表读数变小 B. 电流表读数变大
C. 用户得到的功率减小 D. 输电线损失的功率减小

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 如图为远距离输送交流电的系统示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是

A. 适当减小输电线的电阻 B. 适当提高
C. 适当提高的同时，降低 D. 适当降低的同时，提高

9. 有一条河流，河水流量为，落差为。现利用它来发电，水电站的总效率为，发电机的输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离高压输电，两地间输电线的总电阻为，升压变压器原副线圈匝数比为，用户所需要电压为，，水的密度，下列说法正确的是(    )

A. 发电站的输出功率为 B. 远距离输电的效率约为
C. 降压变压器原、副线圈匝数比为 D. 降压变压器原、副线圈匝数比为

10. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为：和：，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是(    )

A. 两互感器均起到降压作用
B. 若电压表的示数为，电流表的示数为，则线路输送电功率为
C. 若保持发电机输出电压一定，仅将滑片下移，则输电线损耗功率减少
D. 若发电机输出电压一定，若用户数增加，为维持用户电压一定，可将滑片上移

11. 为了解决偏远山区的用电问题，某发电厂用如图所示的方式进行远距离输电，其中的变压器均为理想变压器。已知发电厂输出电压恒为，输电线的总电阻为，升压变压器原线圈输入功率为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，用户两端电压为，下列说法正确的是

A. 升压变压器副线圈两端电压为
B. 输电线上损失的功率为
C. 降压变压器原线圈两端电压为
D. 降压变压器原、副线圈匝数之比为

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12. 远距离输电都采用高压输电的方式，其主要优点是________。
    A.可增大输电电流             可加快输电速度可减少输电线上的能量损失   可防止不法分子窃电
    用图示装置进行电磁感应实验，下列操作不能形成感应电流的是________。
     

A.开关闭合和断开的瞬间                  开关闭合，移动滑动变阻器的滑动触头

C.开关闭合后线圈在中插入或拔出      只有开关保持闭合

13. 某中学南、北校区之间要辅设一条输电线路，该线路要横穿两校区之间的公路，为了保护线路不至被压坏，必须在地下预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过．现有两种方案：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．如果输电导线输送的交变电流很强，可行的方案为______．

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14. 如图所示，某发电机的输出功率为，输出电压为，输电线路总电阻，理想升压变压器的匝数比，为使用户获得电压，求：

输电线路损失的功率为多大？

降压变压器的匝数比是多少？

15. 某山区水利资源丰富，建立了一座小型水电站，向较远的城镇送电．已知发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为在发电机满负荷工作时城镇的用电电压为，输电线路上损耗的电功率为，分别求输电电路中升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比．

16. 风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速的发展。如果风车阵中某发电机的输出功率为，输出电压为。发电机通过原、副线圈的匝数之比为的升压变压器、总电阻为的输电线和降压变压器把电能输送给用户。已知用户使用的用电设备需要的电压为，求：

升压变压器的输出电压；

输电线上损失的电功率；

降压变压器原、副线圈的匝数比。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：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：，
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：，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错误。
故选：。
 

2.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查远距离输电中的能量损失及功率公式的应用，已知输送的电功率和输电电压，根据 求出输电线上的电流；根据求出输电线上损失的电功率根据求导线上损失的电压；根据判断输电线上的电阻的变化情况。

【解答】
A.由公式可知，在输电功率不变的情况下，电压升高为原来的倍，则输送电流变为原来的，A错误；

B.由欧姆定律可知，导线上损失的电压，输电线不变，所以输电线上损失的电压变为原来的，B错误；

C.输电线上损失的功率为，所以输电线上损失的功率变为原来的，C错误；

D.根据，输电线的直径变为原来的，则电阻变为原来的倍，所以输电线上损失的功率不变，D正确。

3.【答案】 

【解析】

【分析】
理想变压器输入功率和输出功率相等，通过原线圈的电压求出副线圈的电压，再根据，求出输电线上的电流，从而求出输电线上消耗的功率。
解决本题的关键注意电压有效值的使用及变压器的特点，输入功率等于输出功率，电压比等于匝数比。
【解答】
升压变压器的原线圈两端电压的有效值为；由变压关系可得，则；因为输送电功率为，输电线中的电流为，则输电线上损失的电功率为，故C正确，ABD错误。

故选C。

4.【答案】 

【解析】

【分析】
根据输电线上损耗的功率，结合求出输电线上的电流；根据输出功率和输出电压得出升压变压器原线圈的电流，从而得出升压变压器的匝数之比。结合输电线上的电压损失求出降压变压器的输入电压。
本题考查了变压器与电能的输送。解决本题的关键知道：变压器原副线圈的电压比、电流比与匝数比的关系；知道升压变压器的输出电压、电压损失、降压变压器的输入电压之间的关系。
【解答】
B.根据得到输电线上损失的功率为：，故B正确；
C.根据，故输电线上的电流为：，故C错误；
A.升压变压器原线圈的输入电流为： ；则升压变压器的匝数之比为：；故A错误；
D.输电线上损失的电压为：；升压变压器的输出电压为：；则降压变压器的输入电压为：；故D错误。
故选B。  

5.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查电能的输送与变压器的工作原理，熟悉变压器的工作原理和电能的输送知识是解题的关键。
结合变压器原副线圈电压、电流与匝数关系、部分电路欧姆定律和电功率的表达式逐一分析即可判断。
【解答】
、降压变压器原、副线圈两端的电压之比等于，所以有，即降压变压器原线圈两端电压减小了，根据欧姆定律，电流表示数增大了，输电线上电流增大了，根据电流与匝数成反比可知，电流表示数增大了，故A错误，B正确；
C、根据题意知，发电厂的输出电压恒为，升压变压器的变压比不变，所以电压表的示数不变，故C错误；
D、由于输电线上电流增大了，故输电线上多损失的功率为，即不等于，故D错误．  

6.【答案】 

【解析】

【分析】
解决本题的关键知道：、输送功率与输送电压、电流的关系；、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系；、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系。
由图乙知交流电的周期，所以频率为；
根据升压变压器的输入电压，结合匝数比求出输出电压，从而得出输送电流，根据输电线的电阻得出损失的功率，根据闭合电路的动态分析判断电流与电压的变化。
【解答】
解：由图乙知交流电的周期，所以频率为，故A错误；
B.由图乙知升压变压器输入端电压有效值为，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为，所以输电线中的电流为：，输电线损失的电压为：，输电线路损耗功率为：，故B错误；
C.当传感器所在处出现火警时其阻值减小，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表的示数变小，故C错误；
D.由知副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，故D正确。
故选D。  

7.【答案】 

【解析】解：、当由改接为时，升压变压器副线圈匝数增多，所以输电电压升高：：，增多，所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，故A错误；
B、由于理想变压器，且发电厂输出功率不变，当升压变压器副线圈增大时，依据，导线电流减小，所以电流表的示数变小，故B错误；
D、由选项可知，因导线中电流表减小，依据，可知，输电线损失功率减小，故D正确；
C、由于输电线损失功率减小，导致降压变压器的输入电压增大，因理想变压器，且因输入功率随输出功率的变化而变化，那么用户得到的功率要增大，故C错误；

正确解答本题需要掌握：理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系．
对于远距离输电问题，一定要明确整个过程中的功率、电压关系，尤其注意导线上损失的电压和功率与哪些因素有关，及发电厂输出电压和功率均不变是解题的关键，同时理解理想变压器中“理想”的含义．
 

8.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查变压器的实际应用远距离输电问题。通过理想升压变压器将电送到用户附近，然后用降压变压器向远处用户供电家中，提升电压的目的是降低线路的功率损失，从而提高用户得到的功率。

【解答】

A.当发电机输出功率一定时，为使用户得到更大的功率，需减小输电线上的功率损失，根据，可以减小输电线的电阻，故A正确；
输电线上的电流，也可以通过提高输电电压，减小输送电流，即提高，这样使线圈两端电压变大，为使用户的用电器正常工作需要适当降低，故BD错误，C正确．
故选AC．

9.【答案】 

【解析】A.发电站的输出功率，；，故A正确；
B.发电机的输出电流；升压变压器中，故远距离输电线中电流为；远距离输电的效率：，故B错误；
降压变压器的输入电压为，其中，为升压变压器的输出电压，；降压变压器原、副线圈匝数比，其中，联立解得；故C正确，D错误。
 

10.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查电能的输送知识，涉及变压器的动态分析，熟悉电能的输送知识是解题的关键。
根据连接方式得出两电表的情况即可判断；根据互感器的特点得出副线圈中的电流和副线圈两端的电压，从而求出线路的输出功率即可判断；根据欧姆定律和变压器特点列方程得出输电线上电流的表达式，结合题设判断副线圈匝数变化情况，分析副线圈两端电压变化情况，结合输送功率的计算式即可判断；根据用户数的变化情况得出用户电阻的变化，结合输电线上电流的表达式和损失功率的表达式即可判断。
【解答】
A.互感器原、副线圈的匝数比为的互感器起到升压作用，故A错误；
B.由题意，根据理想变压器的性质可得、，解得，，所以线路输送的电功率为，故B正确；
C.根据闭合电路欧姆定律有，根据理想变压器变压和变流规律有，，设用户端总电阻为，则有，联立解得，若保持发电机输出电压和用户数一定，仅将滑片下移，则输电电压增大，不变，所以输电电流增大，而输电线损耗的功率，所以输电线损耗功率增大，故C错误；
D.若保持发电机输出电压一定，使用户数增加，即不变，减小，则增大，减小，为了维持用户电压一定，需要增大，可将滑片上移，故D正确。  

11.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查远距离输电，目的是考查学生的理解能力。解决问题的关键是熟知理想变压器的原理；电压比、电流比与匝数比之间的关系；知道远距离输电过程输电线上损失的功率和损失的电压的计算方法。
【解答】
A.根据，解得，故A正确
B.由于，故原线圈电流，由解得，则输电线上损失的功率，故B错误
C.输电线上损失的电压，则，故C错误
D.由可知，，故D正确。  

12.【答案】； 。 

【解析】

【分析】
采用高压输电，电压高，电流小，可减少输电线上的能量损失。
【解答】
A.根据在输电的过程中输送的功率一定，，输送电压越高，输送电流越小，故A错误；
B.输电电压不会改变输电的速度，故B错误；
C.输电电压越高，输电电流越小，根据根据损，知损失的功率越小，故C正确；
D.与不法分子窃电无关，故D错误。
故选C。
【分析】
产生感应电流的条件是：穿过闭合线圈的磁通量发生变化。注意两个要点：线圈闭合、磁通量变化。
【解答】
A.开关闭合和断开的瞬间电流变化，产生的磁场变化，穿过的磁通量变化，所以能形成感应电流，故A错误；
B.开关闭合，移动滑动变阻器的滑动触头，电流变化，产生的磁场变化，穿过的磁通量变化，所以能形成感应电流，故B错误；
C.开关闭合后线圈在中插入或拔出，穿过的磁通量变化，所以能形成感应电流，故C错误；
D.只有开关保持闭合，电流不变，穿过的磁通量不变，所以没有感应电流产生，故D正确。
故选D。  

13.【答案】乙 

【解析】解：若甲图，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旋电流；导致能源损耗较大．
若乙图，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．故相互吸引．但工程上可以将其在一根管内做好绝缘隔离．
  问题在于由交流电产生的涡旋电流：由于两根导线方向相反，所以如果它们相互足够靠近，则它们在周围的每一点上产生大小几乎相等，方向相反的感应电流．这样能使涡旋电流强度减弱到很小．，故方案乙可行
故选：乙
当通恒定电流时，钢管对导线没有阻碍作用；当通入交流电时，若分开套，则由于磁场的变化，导致钢管中产生涡旋电流，便能源损耗．
此题类似于课本中提到的“双线并绕”，考查交流电的特点，掌握由磁场的变化，导致涡旋电流的产生，从而对电能输送的影响
 

14.【答案】解：由 得，，
理想变压器：，
输电线上的电流，
输电线上的电功率损失；
降压变压器的输入电压，
降压变压器的匝数比：，
代入数据解得：； 

【解析】应用变压比求出输电电压，应用功率公式求出输电电流，应用电功率公式可以求出输电线损失的功率。
求出降压变压器的输入电压，应用变压比求出降压变压器的匝数比。
解决本题的关键知道：、原副线圈电压之比、电流之比与匝数之比的关系；、升压变压器输出电压、电压损失、降压变压器的输入电压之间的关系。
 

15.【答案】【解析】
发电机满负荷工作时有
输电电路损失的功率
升压变压器的原、副线圈的匝数比：：：
用户端得到的功率
用户端的电流
降压变压器的原、副线圈的匝数比比：：： 

【解析】

【分析】
本题考查远距离输电相关知识，根据发电机的功率和电压，可以求得升压变压器的原线圈电流，根据输电线上的功率损耗和输电线电阻可以求得升压变压器的副线圈的电流，从而求得升压变压器的匝数比；根据发电机的输出功率和输电线上的功率损耗，求得降压变压器副线圈的电流，进而求得降压变压器的匝数比。  

16.【答案】解：
升压变压器的副线因与原线圈的电压之比等于剧原线圈匝数之比，
代入数据得。
输电线上的电流为，
损失的功率为。
降压变压器原线圈的电压为
所以：：：：。
答：升压变压器的输出电压为；
输电线上损失的电功率为；
降压变压器原、副线圈的匝数比：为：。 

【解析】知道升压变压器的原副线圈匝数之比，即可求得副线圈电压；
有求的输电线路上的电压，有求的损失功率；
有求的降压变压器原线圈的电压，根据求的匝数之比
解决本题的关键知道原副线圈的电压比等于匝数之比，电流表等于匝数之反比．以及知道升压变压器的输出电压、降压变压器的输入电压和电压损失的关系，以及功率的关系．