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备考2024届高考物理一轮复习讲义第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第2讲变压器远距离输电考点3远距离输电问题
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这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第2讲变压器远距离输电考点3远距离输电问题，共4页。试卷主要包含了弄清三个回路，抓住两个联系等内容，欢迎下载使用。
1.弄清三个回路
在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I线＝I3.
2.抓住两个联系
（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U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，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U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3，P3＝P4.
3.掌握一个守恒
能量守恒关系式P1＝P损＋P4.
2023年8月24日，±800千伏白鹤滩—浙江特高压直流输电工程自投运以来首次进入800万千瓦满功率运行工况，由该工程与±800千伏宁夏灵州至浙江绍兴、±800千伏溪洛渡左岸至浙江金华特高压直流输电工程组成的三大“西电入浙”特高压工程日输电量超5亿千瓦时，创历史新高.如图所示，由于输电导线上有
电阻，当电流通过输电导线时，导线会发热，从而损失电功率，同时产生电压降，损失电压.
电功率损失 ΔP＝I2R ，电压损失 ΔU＝IR .
减小损失的方法：（1） 减小 输电导线的电阻R.根据电阻定律R＝ρlS可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻R，可采用电阻率ρ 小 或横截面积S 大 的导线.（2） 减小 输电导线中的电流I.根据P＝UI知，在输送电功率一定的条件下，可采取 提高 输电电压的方法来减小导线中的输电电流.
远距离输电中的能量守恒
研透高考 明确方向
命题点1 变压器匝数变化的输电线路
7.[2021山东/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，输入电压有效值为7.5V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10Ω.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10W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P.以下判断正确的是（ BD ）
A.r＝10ΩB.r＝5Ω
C.P＝45WD.P＝22.5W
解析 左侧变压器副线圈上的电压U2＝3×7.5 V ＝ 22.5 V，当开关S接1时，电阻R上的电压，即右侧变压器的副线圈上两端的电压，U4＝PR＝ 10 V，电流I4＝U4R＝ 1 A，则右侧变压器原线圈上的电压U3＝21×10 V ＝ 20 V，电流I3＝12×1 A ＝ 0.5 A，则r＝U2-U3I3＝5 Ω，A错误，B正确；当开关S接2时，设导线上的输电电流为I，则右侧变压器副线圈上的电流为0.5I，由右侧变压器原、副线圈上的电压关系可知U2-Irn3＝0.5IRn4，解得I＝3 A，则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W，C错误，D正确.
命题点2 高压输电电压损失、功率损失的计算
8.[2023芜湖一中校考/多选]张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其输电简易模型如图所示.假设风力发电机输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流和电压，输电线的总电阻为R，则下列关系式正确的是（ BC ）
A.I1I2＝n1n2
B.U3U4＝n3n4C.输电线上损失的功率为ΔP＝I22R
D.输电线上损失的功率为ΔP＝U22R
解析 由理想变压器的原、副线圈的电流与匝数成反比关系，可得I1I2＝n2n1，A错误；由理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比关系，可得U3U4＝n3n4，B正确；由电功率公式，可得输电线上损失的功率为ΔP＝I22R＝（U2－U3）2R，C正确，D错误.
方法点拨
输电线路功率损失的四种计算方法
1.输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率.两者的关系是P损＝P－P'（P为输送功率，P'为用户所得功率）.
2.P损＝I线2R线，I线为输电线路上的电流，R线为输电线的电阻.
3.P损＝（ΔU）2R线，ΔU为输电线路上损失的电压.
4.P损＝ΔUI线.
命题点3 用户数变化的输电线路
9.[2023天津/多选]如图是输电线为用户输电的示意图，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电线上的总电阻为R，下列说法正确的是（ BD ）
A.T1的输出电压与T2的输入电压相等
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.若用户接入的用电器增多，则R消耗的电功率减小
D.若用户接入的用电器减少，则T2的输出功率减小
解析 设输电线中的电流为I2，T1的输出电压与T2的输入电压分别为U2、U3，则有U2＝I2R＋U3，即T1的输出电压大于T2的输入电压，A错误；T1的输出功率为P2＝U2I2，输电线上损耗的功率为ΔP＝I22R，T2的输入功率为P3＝U3I2，则P2＝ΔP＋P3，即T1的输出功率大于T2的输入功率，B正确；若用户接入电路的用电器增多，则T2副线圈中的电流增大，由变压器的工作原理可知，T2原线圈中的电流增大，即输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，即R消耗的电功率增大，C错误；若用户接入电路的用电器减少，则用电器消耗的功率减小，即T2的输出功率减小，D正确.
1.弄清三个回路
在回路2中，U2＝ΔU＋U3，I2＝I线＝I3.
2.抓住两个联系
（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U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1，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U3U4＝n3n4，I3I4＝n4n3，P3＝P4.
3.掌握一个守恒
能量守恒关系式P1＝P损＋P4.
2023年8月24日，±800千伏白鹤滩—浙江特高压直流输电工程自投运以来首次进入800万千瓦满功率运行工况，由该工程与±800千伏宁夏灵州至浙江绍兴、±800千伏溪洛渡左岸至浙江金华特高压直流输电工程组成的三大“西电入浙”特高压工程日输电量超5亿千瓦时，创历史新高.如图所示，由于输电导线上有
电阻，当电流通过输电导线时，导线会发热，从而损失电功率，同时产生电压降，损失电压.
电功率损失 ΔP＝I2R ，电压损失 ΔU＝IR .
减小损失的方法：（1） 减小 输电导线的电阻R.根据电阻定律R＝ρlS可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻R，可采用电阻率ρ 小 或横截面积S 大 的导线.（2） 减小 输电导线中的电流I.根据P＝UI知，在输送电功率一定的条件下，可采取 提高 输电电压的方法来减小导线中的输电电流.
远距离输电中的能量守恒
研透高考 明确方向
命题点1 变压器匝数变化的输电线路
7.[2021山东/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，输入电压有效值为7.5V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10Ω.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10W；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P.以下判断正确的是（ BD ）
A.r＝10ΩB.r＝5Ω
C.P＝45WD.P＝22.5W
解析 左侧变压器副线圈上的电压U2＝3×7.5 V ＝ 22.5 V，当开关S接1时，电阻R上的电压，即右侧变压器的副线圈上两端的电压，U4＝PR＝ 10 V，电流I4＝U4R＝ 1 A，则右侧变压器原线圈上的电压U3＝21×10 V ＝ 20 V，电流I3＝12×1 A ＝ 0.5 A，则r＝U2-U3I3＝5 Ω，A错误，B正确；当开关S接2时，设导线上的输电电流为I，则右侧变压器副线圈上的电流为0.5I，由右侧变压器原、副线圈上的电压关系可知U2-Irn3＝0.5IRn4，解得I＝3 A，则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W，C错误，D正确.
命题点2 高压输电电压损失、功率损失的计算
8.[2023芜湖一中校考/多选]张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一，其输电简易模型如图所示.假设风力发电机输送的功率恒定不变，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且图中已经标出了各部分的电流和电压，输电线的总电阻为R，则下列关系式正确的是（ BC ）
A.I1I2＝n1n2
B.U3U4＝n3n4C.输电线上损失的功率为ΔP＝I22R
D.输电线上损失的功率为ΔP＝U22R
解析 由理想变压器的原、副线圈的电流与匝数成反比关系，可得I1I2＝n2n1，A错误；由理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比关系，可得U3U4＝n3n4，B正确；由电功率公式，可得输电线上损失的功率为ΔP＝I22R＝（U2－U3）2R，C正确，D错误.
方法点拨
输电线路功率损失的四种计算方法
1.输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率.两者的关系是P损＝P－P'（P为输送功率，P'为用户所得功率）.
2.P损＝I线2R线，I线为输电线路上的电流，R线为输电线的电阻.
3.P损＝（ΔU）2R线，ΔU为输电线路上损失的电压.
4.P损＝ΔUI线.
命题点3 用户数变化的输电线路
9.[2023天津/多选]如图是输电线为用户输电的示意图，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电线上的总电阻为R，下列说法正确的是（ BD ）
A.T1的输出电压与T2的输入电压相等
B.T1的输出功率大于T2的输入功率
C.若用户接入的用电器增多，则R消耗的电功率减小
D.若用户接入的用电器减少，则T2的输出功率减小
解析 设输电线中的电流为I2，T1的输出电压与T2的输入电压分别为U2、U3，则有U2＝I2R＋U3，即T1的输出电压大于T2的输入电压，A错误；T1的输出功率为P2＝U2I2，输电线上损耗的功率为ΔP＝I22R，T2的输入功率为P3＝U3I2，则P2＝ΔP＋P3，即T1的输出功率大于T2的输入功率，B正确；若用户接入电路的用电器增多，则T2副线圈中的电流增大，由变压器的工作原理可知，T2原线圈中的电流增大，即输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，即R消耗的电功率增大，C错误；若用户接入电路的用电器减少，则用电器消耗的功率减小，即T2的输出功率减小，D正确.
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