第三章 4. 电能的传输-【金版新学案】2024-2025学年新教材高二物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（教科版2019）

4．电能的传输 【素养目标】　1.会计算输电线上的功率损耗和电压损失。　2.会推理高压输电的理论依据。　3.能构建远距离输电模型，区分发电效率和传输效率，计算输电线上的电流、发电厂输送功率和电压、用户端得到的功率和电压。 知识点一　电能输送中的电压损失和电能损耗 [情境导学]　 如图为一高压输电线路，随着电压的增加，用电危险性也会跟着增加，为什么还要采用高压输电？ 提示：输电功率P＝UI，在输送功率一定的情况下，提高输电电压，可减小输电电流，从而减少输电线上的电能损失。 (阅读教材P74－P75完成下列填空) 1．电压损失：输电线自身存在着电阻，输电过程中存在电压损失U损，U损＝Ir。 2．功率损耗：输电线路消耗的功率，P损＝I2r。 3．减小电压、功率损耗的方法 (1)减小电阻：由r＝ρ可知，输电距离一定时，使用电阻率小的材料(一般用铝材料)，增大导线横截面积可减小电阻。 (2)提高输电电压：由P＝UI可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流，即采用高压输电。 [问题探究]　 如图所示，假定发电厂输出的电压为U，输送功率为P，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r(在图中把导线电阻集中画为r)。那么： (1)输送到用户两端的电压U′与U、P、I及r之间有哪些关系式？ (2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？为什么？ (3)功率损失的表达式是什么？降低功率损失有哪些途径？ 提示：(1)U′＝U－ΔU＝U－Ir＝U－r。 (2)不相等。由于输电线有电阻，有一部分电能转化为电热损耗掉了。 (3)ΔP＝I2r＝r。降低功率损失的两个途径：①减小输电线的电阻r；②减小输电电流I，即提高输送电压U。 学生用书↓第101页 假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在保持输送功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响，则(　　) A．输电电流变为原来的2倍 B．输电线上损失的电压将变为原来的2倍 C．输电线上损失的电压将变为原来的 D．输电线上损失的功率将变为原来的 答案：C 解析：由于P输不变，根据输送功率P输＝U输I输可知，输电电流I输＝∝，当U输变为原来的2倍时，则I输变为原来的，故A错误；当输电电流变为原来的时，根据输电线上损失的电压ΔU＝I输R线∝I输可知，输电线上损失的电压也变为原来的，故B错误，C正确；输电线上损失的功率P损＝IR线∝I，所以输电线上损失的功率将变为原来的，故D错误。 1．输电线上的电压损失ΔU 输电线上的电压损失ΔU是输电线路始端电压U与输电线路末端电压U′的差值，ΔU＝U－U′＝Ir＝r。 2．输电线上的功率损失ΔP (1)原因：输电线有电阻r，电流I流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。 (2)计算式：①ΔP＝I2r；②ΔP＝ΔUI；③ΔP＝ 。 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＝ρ知，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，但这要多耗费金属材料，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＝可知，在输送功率P与输电线电阻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，输电线上的功率损失将降为原来的。 4．解题过程中注意区分的三个电压和三个功率 (1)区分三个电压：输送电压U、损失的电压ΔU、用户得到的电压U′，ΔU＝U－U′＝Ir。 (2)区分三个电功率：输送功率P、损失功率ΔP、用户得到的功率P′，ΔP＝P－P′＝I2r＝r＝。 针对练1.远距离输电时，在输电功率不变的条件下(　　) A．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率 B．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率 C．提高输电电压，势必增大输电导线上损耗的能量 D．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流 答案：B 解析：在输电功率一定的前提下，P输＝U输I输，P损＝IR线，η＝×100%，故B正确。 针对练2.在远距离输电时，如果输电电压为2 000 V，输电功率为10 kW，输电线的电阻为20 Ω，试计算： (1)输电线上损失的电功率和损失的电压； (2)用户得到的电功率和电压。 答案：(1)500 W　100 V　(2)9 500 W　1 900 V 解析：(1)由P＝UI可得输电电流为 I＝＝ A＝5 A 所以输电线上损失的电功率为 P损＝I2R＝52×20 W＝500 W 损失的电压为U损＝IR＝5×20 V＝100 V。 (2)用户得到的电功率为P用＝P－P损＝9 500 W 用户得到的电压为U用＝U－U损＝1 900 V。 知识点二　远距离输电系统　直流输电 [情境导学]　我们的日常生产、生活用电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题： (1)火力发电厂或水电站发电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？ 学生用书↓第102页 (2)大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？ 提示：(1)电厂发电因机械制造等因素，电压不会很高，通常借助变压器将低电压变为高电压。 (2)在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压。 (阅读教材P76－P78完成下列填空) 1．远距离输电系统 目前世界各国都采用电网供电，在发电站内用升压变压器升压，然后再进行高压输电，在用电区通过降压变压器降到所需电压。 2．直流输电 当交流输电功率很大时，电感、电容引起的电压及电能损失很大；同一电网供电的发电机同步运行，技术上存在困难，所以有些大功率输电线路采用直流输电。 [问题探究]　某发电站向远处送电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路。 (1)结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系(发电机内阻，n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计)。 (2)若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？ 提示：(1)第一个回路：P1＝U1I1 第二个回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR＋P3 第三个回路：P4＝U4I4。 (2)＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4。 角度一　高压交流输电 (2023·深圳市盐田中学高二月考)如图所示，某水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为U4＝220 V。已知用户得到的电功率为95 kW，输电线路总电阻R线＝8 Ω，变压器均视为理想变压器，则(　　) A．发电机输出的电流I1＝40 A B．输电线上的电流I线＝20 A C．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11 D．降压变压器的匝数比n3∶n4＝20∶11 答案：C 解析：发电机输出的电流I1＝＝400 A，故A错误；已知用户得到的电功率为95 kW，故输电线路上损失的功率为P线＝P－P用＝5 kW，输电线上的电流I线＝，解得I线＝25 A，故B错误；升压变压器副线圈的输出电压U2＝＝4 000 V，输电线损耗的电压ΔU＝I线R线＝200 V，降压变压器的原线圈电压U3＝U2－ΔU＝3 800 V，故降压变压器的匝数比＝＝，故C正确，D错误。 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(如图所示)，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：P1＝U1I1 回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR线＋P3，I2＝I3 回路3：P4＝U4I4。 3．常用关系 (1)功率关系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4。 (2)电压关系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝。 (3)电流关系：＝，I2＝I线＝I3，＝。 (4)输电电流：I线＝＝＝。 (5)输电线上损耗的电功率： ΔP＝P2－P3＝IR线＝＝ΔU·I线。 (6)输电线上的电压损失： ΔU＝I线R线＝U2－U3。　　 针对练1.(2024·广东东莞校联考模拟)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 学生用书↓第103页 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T1 与降压变压器T2 都是理想变压器。已知发电机输出电压U1＝ 250 V，两个变压器的匝数比n1∶n2＝1∶100，n3∶n4＝110∶1，输电线电阻 R＝20 Ω ，输电线上损失的功率为 32 kW。则下列说法正确的(　　) A．输电线上损失的电压为 25 000 V B．用户得到的电压为200 V C．发电机输出功率为1 000 kW 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：C 解析：依题意，输电线上损失的功率为P损＝，解得U损＝800 V，故A错误；根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，有＝，＝，又U2＝U损＋U3，联立解得U4＝220 V，故B错误；根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，有＝，又I2＝，发电机输出功率为P＝U1I1，联立解得P＝1 000 kW，故C正确；深夜，用户的用电器减少时，降压变压器所在回路电阻增大，由欧姆定律可得I4＝，则降压变压器输出电流减小，根据＝，可知输电线上电流减小，由P损＝IR，可知输电线上损失的功率将变小，故D错误。 针对练2.(多选)(2023·广东中山高二统考期末)风力发电将风的动能转化为电能。某风力发电机的输出功率为10 kW，输出电压为250 V，用户得到的电压是220 V，输电线的电阻为20 Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10，输电线路如图所示。变压器视作理想变压器，则下列说法正确的是(　　) A．用户得到的电功率为9 kW B．降压变压器原、副线圈匝数比为11∶1 C．通过输电线的电流为4 A D．输电线上损耗的功率为320 W 答案：BCD 解析：设升压变压器副线圈的电压为U2，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，则有＝，解得U2＝2 500 V，则输电线上电流为I2＝＝ A＝4 A，则输电线上损失的功率为ΔP＝IR＝320 W＝0.32 kW，故用户得到的电功率为P′＝10 kW－0.32 kW＝9.68 kW，故A错误，C、D正确；输电线上损失的电压为ΔU＝I2R＝80 V，则降压变压器原线圈两端的电压为U3＝2 500 V－80 V＝2 420 V，故降压变压器原、副线圈匝数比为＝＝，故B正确。 针对练3.(多选)(2023·湛江市高二月考)如图甲为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统(报警器未画出)，R0和R1为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，电表为理想电表，下列说法正确的是(　　) A．> B．乙图中电压的瞬时值表达式为u＝250sin(100πt) V C．R处出现火警时，输电线上的电流增大 D．R处出现火警时，电压表V的示数增大 答案：BC 解析：根据＝，＝，U2>U1，U3>U4，可知<，故A错误；题图乙中电压最大值Um＝250 V，T＝0.02 s，所以ω＝＝100π rad/s，题图乙中的电压瞬时值表达式u＝250sin(100πt) V，故B正确；当R处出现火警时，其阻值减小，负载的总电阻减小，则I4增大，I3增大，故C正确；又ΔU＝I3r，ΔU增大，输入电压U1不变，n1和n2不变，所以U2不变，由于ΔU＝U2－U3，所以U3减小，n3和n4不变，则U4变小，即电压表V的示数减小，故D错误。 角度二　直流输电 (多选)(2023·四川统考)在远距离输电技术上，中国1 100 kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的国家输电工程。输电线路流程可简化为： 如虚线框所示，若直流电线电阻为10 Ω，直流电输送功率为5.5×109 W，不计变压器、整流与逆变等造成的能量损失，则(　　) A．直流输电线路上的电流为5×103 A B．直流输电线路上损失的电压为100 kV C．降压变压器的输出功率是4.5×109 W D．若将1 100 kV直流输电降为550 kV直流输电，受端获得功率将比原来减少7.5×108 W 答案：AD 解析：直流电输送功率P＝UI，则输送电流I＝＝ A＝5×103 A，A正确；直流输电线路上损失的电压ΔU＝IR＝5×103×10 V＝50 kV，B错误；输电导线上损失的功率ΔP＝I2R＝(5×103)2×10 W＝2.5×108 W，降压变压器的输出功率P出＝P－ΔP＝5.25×109 W，C错误；用1 100 kV输电时输电导线上损失的功率ΔP＝2.5×108 W，保持输送功率不变，只用550 kV输电，输电导线上损失的功率ΔP′＝2R＝×10 W＝1×109 W，则用户得到的功率比1 100 kV输电时减少ΔP′－ΔP＝7.5×108 W，D正确。 学生用书↓第104页 1．(多选)某地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而严重损毁，如图所示。为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，需要输电线上热耗功率为9ΔP，若输电功率和输电线的电阻不变，则除冰时(　　) A．输电电流为3I B．输电电流为9I C．输电电压为3U D．输电电压为U 答案：AD 解析：高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线，若热耗功率变为9ΔP，则9ΔP＝I′2R线，联立解得I′＝3I，A正确；又输送功率不变，P＝UI＝U′I′，解得U′＝U，D正确。 2．(多选)(选自鲁科版新教材节练习)某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长，他将每100 m导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，第二次采用如图所示的电路输电。其中变压器T1与电源相连，变压器T2与用电器相连。下列说法正确的是(　　) A．第二次实验也可研究远距离直流输电 B．T1是升压变压器，T2是降压变压器 C．若输送功率一定，则第二次输电线损失的电功率较小 D．实验可证明，增大输电电流能减少远距离输电的能量损失 答案：BC 解析：变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，A错误；采用高压远距离输电时，T1为升压变压器，T2为降压变压器，由I＝可知，输送功率一定时，提高输电电压，可减小输电线中的电流I，由P损＝I2R线可知，第二次输电线损失的电功率较小，B、C正确，D错误。 3．如图为某实验室研究远距离输电的模拟装置。理想变压器的匝数比n1∶n2＝n4∶n3，交流电源的电动势e＝50sin(10πt)V，r为输电线的电阻，则(　　 ) A．闭合开关后，灯泡两端的电压为50 V B．闭合开关后，通过灯泡的电流的频率为10 Hz C．依次闭合开关S1、S2、S3，在此过程中灯泡L1越来越亮 D．依次闭合开关S1、S2、S3，输电线消耗的电功率越来越大 答案：D 解析：输电线有电阻，则输电线上有电压降，灯泡两端电压一定小于50 V，A错误；通过灯泡的电流的频率为f＝＝ Hz＝5 Hz，B错误；依次闭合开关S1、S2、S3，降压变压器副线圈上的电流I4增大，则I3增大，即输电线中电流增大，U3减小，U4减小，灯泡L1两端的电压减小，L1变暗，C错误；依次闭合开关S1、S2、S3，I4增大，I3增大，即输电线中电流增大，由Pr＝Ir可知，输电线消耗的电功率增大，D正确。 4．(选自粤教版新教材课后练习)如图是远距离交流输电的简化示意图。其中发电厂的输出电压是U，两条输电线的等效总电阻为r，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2。 (1)用户两端的电压是多少？ (2)理想变压器的输入功率是多少？ (3)输电线上损耗的电功率和电压分别是多少？ 答案：(1)U1　(2)U1I1　(3)Ir　I1r 解析：(1)根据＝，＝，可得U2＝U1。 (2)P入＝U1I1。 (3)损失电功率ΔP＝Ir，损失电压ΔU＝I1r。 课时测评18　电能的传输 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题5分，共50分) 1.关于电能的输送，以下分析正确的是(　　) A．由公式P＝知，输电电压越高，输电线上功率损失越大 B．由公式P＝知，输电线电阻越大，输电线上功率损失越少 C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电线上功率损失越大 D．由公式P＝UI知，输电线上的功率损失与电流成正比 答案：C 解析：输电线上损失的功率P损＝I2R＝，U指输电线上的分压，而不是输电电压，C正确。 2．(多选)远距离送电中，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，输电线上电压为U线，则线路损耗的热功率P损可用的计算方法有(　　) A．P损＝ B．P损＝ C．P损＝ D．P损＝ 答案：BD 解析：输电线上的电压为U线，则输电线上损耗的功率P损＝，A、C错误，B正确；升压变压器输出电压为U1，功率为P，根据功率公式可知，输电线上的电流I＝，输电线上损耗的功率P损＝I2R＝，D正确。 3．下列关于高压直流输电的说法，正确的是(　　) A．恒定的高压直流电可以经过变压器提升电压后进行输送 B．在输送过程中，恒定直流输电不考虑输电线的电感对电流的影响 C．在输送过程中，恒定直流输电不考虑输电线的电阻对电流的影响 D．用户可以直接得到直流电 答案：B 解析：变压器对恒定电流不起作用，选项A错误；高压直流输电过程中，输电线的电感对电流无影响，输电线有电阻，会产生焦耳热，损耗一部分电能，选项B正确，C错误；现代的直流输电过程，只有输电这个环节使用高压直流电，发电、用电及升、降电压仍然使用交流电，选项D错误。 4．(2023·昆明一中期末)某电站向远处输电，输电线的总电阻为50 Ω，输送功率为1.0×105 kW，若采用500 kV的高压输电，下列说法正确的是(　　) A．采用高压输电是为了增加输电线上的电流 B．输电线上的电流为1.0×104 A C．输电线电阻造成的电压损失为1 kV D．输电线电阻造成的功率损失为2.0×103 kW 答案：D 解析：由输送功率P＝UI，可知功率一定时，采用高压输电会降低电流I，故采用高压输电是为了降低输电线上的电流，故A错误；根据功率P＝UI，可解得I＝＝ A＝200 A，故B错误；根据欧姆定律U＝IR，可得到输电线上的电压损失为U＝200×50 V＝1.0×104 V＝10 kV，故C错误；根据焦耳定律可知，造成的功率损失即为电阻产生的热功率，P损＝I2R＝2.0×103 kW，故D正确。 5．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1、输电线的电阻及理想变压器的匝数均不变，当用户开启的用电器越来越多时，下列表述正确的是 (　　) A．升压变压器副线圈两端的电压U2降低 B．降压变压器原线圈两端的电压U3升高 C．输电线损耗的功率增大 D．发电机的输出功率不变 答案：C 解析：发电机的输出电压U1不变，升压变压器匝数比不变，则副线圈两端的电压U2不变，A错误；当用户开启的用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损耗增大、输电线上的电压损失升高，导致降压变压器的输入电压U3降低，B错误，C正确；用户开启的用电器增多，消耗的功率增大，发电机输出功率随之增大，D错误。 6．(2023·内江市第六中学校考)发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器给用户供电，升压变压器输出端滑片P位置可以调动，发电机组输出交变电压的有效值恒定，两条输电线总电阻r保持不变。在下列条件下，增加用户端的用电器，则(　　) A．若滑片P位置不变，则用户端电压升高 B．若滑片P位置不变，则输电线上损失的功率变小 C．若将滑片P下移，则用户端电压可能不变 D．若将滑片P下移，则输电线上损失的功率可能减小 答案：C 解析：增加用户端的用电器，即并入电路的负载增多，负载总电阻减小，导致电路总电流增大，对应的输电线电流增大，发电站的输出电流也增大。输电线电流增大，由U＝IR线可得，输电线分压增大，即电压损失增多，降压变压器原线圈电压降低，对应的副线圈电压也降低，即用户获得的电压降低，故A错误；输电线电流增大，由P＝I2R线可知，输电线上损失的功率变大，故B错误；若将滑片P下移，升压变压器副线圈匝数增加，则升压变压器次级电压U2增大，增加用户端用电器，则用户端电阻减小，这样会导致输电线电流I变大，根据P＝I2R线可知，输电线上的功率损失一定变大，输电线上的电压损失变大，而降压变压器初级电压U3＝U2－IR线，可知降压变压器初级电压可能不变，即用户得到的电压可能不变，故C正确，D错误。 7．(多选)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，用总电阻为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，到达用户端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．降压变压器的输入电压为4 970 V D．降压变压器的匝数比为100∶1 答案：AC 解析：输电线上的损失功率为P损＝P×0.6%＝50 kW×0.6%＝300 W，A正确；输电线上的电流为I2＝ ＝ A＝10 A，升压变压器副线圈两端的电压为U2＝＝ V＝5 000 V，由＝得＝，B错误；输电线上损失的电压为U损＝I2R＝10×3 V＝30 V，降压变压器输入电压为U3＝5 000 V－30 V＝4 970 V，C正确；由＝得＝，D错误。 8．(2023·海南海口中学模拟)交流发电机的输出电压为U，采用如图所示的电路输电，变压器可视为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比为m，降压变压器原、副线圈的匝数比为n，输电线电阻为r，用户的工作电压为U。下列说法正确的是(　　) A．mn＝1 B．mn>1 C．输电线上损失的功率为 D．输电线上损失的功率为 答案：C 解析：若升压变压器的输出功率为P，降压变压器的输入功率为P′，由于升压变压器输入电压为U，降压变压器输出电压为U，则升压变压器输出电压U2＝U，降压变压器输入电压为U3＝nU，由于在输电线上有功率损失，所以P>P′，又＝，整理可得mn<1，故A、B错误；输电线上损失的电压ΔU＝U2－U3，损失的功率ΔP＝，由以上式子求得ΔP＝，故C正确，D错误。 9．(2023·山东济南统考)如图所示，一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1万个额定电压为220 V、额定功率为11 W的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示电压时，赛区的LED灯全部正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的4%，输电导线的等效电阻R＝11 Ω，则下列说法正确的是(　　) A．发电机的转速为50 r/min B．发电机1 h内输出的电能为110 kW·h C．降压变压器原、副线圈匝数比为25∶1 D．升压变压器副线圈输出的电压的最大值为5 720 V 答案：C 解析：转速是发动机每秒转过的圈数，由题图乙可知发电机的周期T＝0.02 s，所以发电机的转速n＝＝ r/s＝50 r/s，故A错误；发电机的输出功率P＝10 000×(1＋4%)PL＝1.144×105 W＝114.4 kW，发电机1 h内输出的电能W＝Pt＝114.4 kW·h，故B错误；输电线损失的功率ΔP＝4%×10 000PL＝4 400 W，由ΔP＝I2R，可得输电线电流I＝20 A，降压变压器副线圈的电流I′＝10 000×＝500 A，降压变压器原、副线圈匝数比n3∶n4＝I′∶I＝25∶1，故C正确；由n3∶n4＝U3∶U4，可得U3＝5 500 V，则U2＝U3＋IR＝5 720 V，升压变压器副线圈输出的电压的最大值U2m＝U2＝5 720 V，故D错误。 10．(2023·山东高考)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率为500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率为88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　) A．发电机的输出电流为368 A B．输电线上损失的功率为4.8 kW C．输送给储能站的功率为408 kW D．升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44 答案：C 解析：对发电机端，由P1＝U1I1得I1＝2 000 A，故A错误；对用户端由P4＝U4I4得I4＝400 A，对降压变压器由＝得I3＝8 A，对输电线由P损＝IR得P损＝4 kW，故B错误；由能量守恒定律得P1＝P损＋P4＋P5，解得P5＝408 kW，故C正确；对降压变压器由＝得U3＝11 000 V，对输电线有U损＝I3R＝500 V，则U2＝U3＋U损＝11 500 V，则升压变压器的匝数比＝＝，故D错误。 11．(10分)(2023·绵阳高二阶段练习)某个小型水电站发电机的输出功率为P1＝100 kW，发电机的输出电压为U1＝250 V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为R＝10 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V，要求在输电线上损失的功率控制在4 kW。求： (1)升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？ (2)输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？ (3)升压变压器和降压变压器的匝数比各等于多少？ 答案：(1)400 A　20 A　(2)200 V　5 000 V (3)1∶20　240∶11 解析：(1)升压变压器输入的电流为 I1＝＝ A＝400 A 由P损＝IR解得输电线上通过的电流是 I2＝＝ A＝20 A。 (2)输电线损失的电压为U损＝I2R＝20×10 V＝200 V，由P1＝P2＝U2I2，可得升压变压器输出的电压是U2＝＝ V＝5 000 V。 (3)升压变压器的匝数比为＝＝ 降压变压器输入电压为 U3＝U2－U损＝5 000 V－200 V＝4 800 V 降压变压器的匝数比为＝＝。 学生用书↓第105页 学科网（北京）股份有限公司 $$