第三章 4．电能的输送-【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（人教版2019）

4．电能的输送 【素养目标】　1．会计算输电线上的功率损耗和电压损失。 2．会分析高压输电的原因。 3．会构建远距离输电模型，会区分发电效率和传输效率，会分析与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　降低输电损耗的两个途径 [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P63—P64完成下列填空) 1．输送电能的基本要求 2．降低输电损耗的两个途径 (1)输电线上的功率损失：P＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻。 学生用书第99页 (2)降低输电损耗的两个途径 ①减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积。 ②减小输电导线中的电流：为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压。 3．高压输电 (1)现代远距离输电都采用高压输电。目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线已采用500 kV和750 kV的超高压，西北电网甚至达到1 100 kV的特高压。 (2)输电电压也不是越高越好。电压越高，对输电线路绝缘性能和变压器的要求就越高，线路修建费用会增多。 (3)实际输送电能时，要综合考虑输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等选择合适的输电电压。 [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(在图中把导线电阻等效为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。 (多选)我国的特高压输电技术全球领先，“西电东输”工程为国家的“碳中和”做出了独特的贡献。在传输电能总功率不变的情况下，从原先150 kV高压输电升级为1 350 kV特高压输电，则下列说法正确的是(　　) A．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原先的 B．若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原先的 C．如果损失的功率不变，相同材料、传输到相同地方所需导线横截面积是原先的 D．如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的9倍 答案：BC 解析：在功率不变时，电压升高9倍，则传输电流变为原来的，若输电线不变，则输电线上损失的电压ΔU＝Ir，即变为原来，A错误；输电线上损失的功率ΔP＝I2r，因此输电线损失的功率变为原先的，B正确；如果损失的功率不变，则有r＝r′，r＝ρ，如果相同输电线，则电阻率不变，传输距离不变时，所需导线横截面只有原先的，C正确；同理，如果损失功率不变，相同材料、相同粗细的输电线传输距离是原先的81倍，D错误。故选BC。 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线＝R线。 2．输电线上的功率损失ΔP (1)原因：输电线有电阻R线，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线； ②ΔP＝ΔU·I； 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线 根据R线＝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线一定的条件下，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。 学生用书第100页 针对练1．(多选)(2020·全国卷Ⅱ)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ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。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ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则(　　) A．ΔP′＝ΔP B．ΔP′＝ΔP C．ΔU′＝ΔU D．ΔU′＝ΔU 答案：AD 解析：由输电电流I＝知，输送的电功率不变，输电电压加倍，输电电流变为原来的，损耗的电功率ΔP＝I2r，损耗的电功率变为原来的，即ΔP′＝ΔP；输电线上损失的电压为ΔU＝Ir，即输电电压加倍，损失的电压变为原来的，即ΔU′＝ΔU，故A、D正确。 针对练2．某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW。现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是(　　) A．输电线上输送的电流大小为2×105A B．输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV C．输电线上损失的电功率为ΔP＝，U为输电电压，r为输电线的电阻 D．输电线上损失的电功率为9×107 kW 答案：B 解析：由P＝UI可得，用500 kV电压输电时输电线上输送的电流I＝＝ A＝6×103A，故A错误；由ΔU＝Ir可得，输电线上损失的电压ΔU＝6×103×2.5 V＝15×103 V＝15 kV，故B正确；输电线上损失的电功率为ΔP＝，ΔU为输电线上损失的电压，故C错误；输电线上损失的电功率ΔP＝I2r＝(6×103)2×2.5 W＝9×107 W，故D错误。 知识点二　电网供电 [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？ (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)电厂发电的电压最大值由公式Em＝NBSω决定，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P65完成下列填空) 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。 [问题探究]　如图为基本的电网供电示意图。 学生用书第101页 请描述图中五个电压的U1、U2、U3、U4、ΔU的意义。 提示：(1)U1：发电站的输出电压，也是升压变压器的输入电压。 (2)U2：输电线始端电压，也是升压变压器的输出电压。 (3)U3：输电线末端电压，也是降压变压器的输入电压。 (4)U4：最终用户得到的电压，也是降压变压器的输出电压。 (5)ΔU：输电线上的电压损失，等于输电线始端电压与末端电压的差值，即ΔU＝U2－U3。 有一台内阻为1 Ω的发电机，为一个学校提供照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω。全校共22个班，每班有“220 V 40 W”的灯 6盏，若保证全部电灯正常发光，则： (1)发电机的输出功率为多大？ (2)发电机的电动势为多大？ (3)输电线损耗的电功率为多大？ (4)输电效率是多少？ (5)若使电灯数减半并正常发光，发电机的输出功率是否减半？ 答案：(1)5 424 W　(2)250 V　(3)144 W　(4)97.3%　(5)见解析 解析：(1)降压变压器输出的功率为P4＝22×6×40 W＝5 280 W，且U3＝×U4＝×220 V＝880 V，所以I2＝I3＝＝ A＝6 A 对升压变压器，发电机的输出功率P1＝P2＝U2I2＝(U3＋I2R)I2＝5 424 W。 (2)因为U2＝U3＋I2R＝880 V＋6×4 V＝904 V，所以U1＝U2＝226 V，而U1I1＝U2I2，则I1＝＝4I2＝24 A，所以发电机的电动势E＝U1＋I1r＝226 V＋24×1 V＝250 V。 (3)输电线损耗的电功率P损＝IR＝62×4 W＝144 W。 (4)输电效率η＝×100%＝×100%≈97.3%。 (5)电灯减少一半时，P4′＝＝2 640 W I2′＝＝ A＝3 A 所以P出′＝P4′＋I2′2R＝2 640 W＋32×4 W＝2 676 W＜，发电机的输出功率减少了一半还要多，这是因为输电线上的电流减少了一半，输电线上电功率的损失减少为原来的。 解决电网供电问题的步骤 1．画出或者认清电网供电示意图，见前面的[问题探究]。 2．理清三个回路 电源回路：P1＝U1I1 输送回路：P2＝ΔP＋P3 用户回路：P4＝U4I4。 3．熟练运用电网供电中的“五大”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)输电导线上损耗的电功率：P线＝I线ΔU＝Ir＝r。 针对练1．(多选)(2023·黄冈高二期末)某小型水电站交流发电机的输出电压为400 V，先经升压变压器将电压升高，经总阻值为R＝2 Ω的输电线向远端用户输电，用户端用降压变压器将电压降到220 V供用户使用。若用户的用电功率为19.8 kW，输电线R上损耗的功率为0.2 kW，已知变压器均为理想变压器，其他电阻不计。下列说法正确的是(　　) A．通过输电线R的电流I2＝10 A B．降压变压器的输入电压U3＝2 000 V C．升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶5 D．降压变压器原、副线圈匝数比n3∶n4＝10∶1 答案：AC 解析：通过输电线R的电流I2＝ ＝10 A，故A正确；用户的用电功率为19.8 kW，用户端电流I4＝＝90 A，降压变压器原、副线圈匝数比n3∶n4＝I4∶I2＝9∶1，所以降压变压器的输入电压U3＝U4＝1 980 V，故B、D错误；升压变压器输出电压U2＝U3＋I2R＝2 000 V，升压变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝1∶5，故C正确。 针对练2．如图所示，交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2 向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是(　　) 学生用书第102页 A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小 B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小 C．输电线上损失的功率为ΔP＝ D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比 答案：D 解析：交流发电机的输出电压U1一定，T1匝数比不变，根据＝可知，U2不变，故A错误；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；输电线上损失的功率为ΔP＝，故C错误；输送功率一定时，根据P＝U2I2，P损＝IR可知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，则应增大升压变压器的匝数比，由U3＝U2－I2R，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据＝可知，应增大降压变压器的匝数比，故D正确。故选D。 针对练3．在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。若输送功率增大为原来的2倍，下列说法中正确的有(　　) A．升压变压器的输出电压增大为原来的2倍 B．输电线上的电流增大为原来的4倍 C．输电线上损耗的功率增大为原来的2倍 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大 答案：D 解析：因为发电厂的输出电压U1不变，则根据＝可知，升压变压器的输出电压U2不变，故A错误；根据I线＝I2＝可知，若输送功率增大为原来的2倍，则输电线上的电流增大为原来的2倍，根据P线＝Ir可知，输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，则输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，故B、C错误，D正确。 1．(多选)某发电厂原来用11 kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV输电，输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R，则下列说法正确的是(　　) A．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流降为原来的 B．根据公式I＝，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C．根据公式P损＝I2R＝R，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的 D．根据公式P损＝，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍 答案：AC 解析：输电线上电流为I＝，也可以用I＝来表示，其中ΔU为输电线上电阻R两端的电压，而不是输送电压，提高电压后，输电线上的电流降为原来的，A正确，B错误；输电线上的功率损失为P损＝I2R＝R＝，提高电压后输电线上的功率损失为原来的，C正确，D错误。 2．(多选)(鲁科版选择性必修第二册·P84·T3)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，故A错误；远距离输电采用高压输电，减小输电线上的电流，以减少功率损耗，到用户时采用降压变压器降压，所以T1是升压变压器，T2是降压变压器，故B正确；第二次采用高压输电，根据P＝UI可知，在输送功率一定时，输电电流较小，根据P损＝I2R可知，输电线上的功率损失较小，故C正确；实验可证明，减少输电电流能减小远距离输电的能量损失，故D错误。故选BC。 3．(多选)如图所示，发电机线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势e＝100·sin (100πt) V。线圈与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为5∶2，降压变压器副线圈接入一台“220 V　1 100 W”的电动机恰好正常工作，电动机内阻为10 Ω，输电线路总电阻为25 Ω，线圈及其余导线电阻不计，电表均为交流理想电表，则下列说法正确的是(　　) 学生用书第103页 A．图示位置时电压表示数为100 V B．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5 C．输电线路中的电流是12.5 A D．发电机线圈的输出功率为1 200 W 答案：AD 解析：电压表示数为原线圈输入电压的有效值，由于线圈电阻不计，则有U1＝＝ V＝100 V，A正确；由于电动机恰好正常工作，可知降压变压器副线圈的输出电压为U4＝220 V，降压变压器副线圈的电流为I4＝＝ A＝5 A，根据变压器电流与匝数关系可得＝＝，解得输电线路中的电流为I2＝I4＝2 A，C错误；根据变压器电压比等于匝数比有＝＝，可得降压变压器原线圈的输入电压为U3＝U4＝550 V，则升压变压器副线圈的输出电压为U2＝I2R线＋U3＝600 V，升压变压器原、副线圈匝数比为＝＝＝，B错误；发电机线圈的输出功率为P出＝U1I1＝U2I2＝600×2 W＝1 200 W，D正确。故选AD。 4．(多选)如图为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率为20 kW。在输电线路上接入一小型理想升压变压器用来测量电路中的电流，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻为5 Ω，则下列说法中正确的是(　　) A．采用高压输电可以增大输电线中的电流 B．升压变压器的输出电压U2＝2 000 V C．用户获得的功率为19 kW D．将P下移，用户获得的电压将减小 答案：BD 解析：根据P＝UI，P不变的情况下，U增大，I减小，即采用高压输电可以减小输电线中的电流，故A错误；根据理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系有n1∶n2＝I2∶I1＝1∶10，则I1＝10I2＝10 A，又因为P2＝P＝U2I1，解得U2＝2 000 V，故B正确；输电线上损耗的电功率为ΔP＝IR＝102×5 W＝500 W，根据能量守恒有P用户＝P－ΔP＝19.5 kW，故C错误；根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系有n3∶n4＝U3∶U4，P下移，n3变大，n4、U3不变，所以U4将减小，故D正确。 课时测评18　电能的输送 (时间：30分钟　满分：50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．(2023·广西河池市月考)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 解析：根据P＝UI可知，将输电电压变为原来的两倍，则电流变为原来的，故AB错误；保持输送的电功率不变，输电线上的电压损耗ΔU＝IR＝R，将输电线电压变为原来的两倍，则电压损耗变为原来的，故C错误；输电线上的功率损耗ΔP＝I2R＝R，将输电线电压变为原来的两倍，则功率损耗变为原来的，故D正确。故选D。 2．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，输电导线的电阻率为ρ，横截面积均为S，两地的距离为L，输电线上损耗的电功率为P1，用户得到的电功率为P2。下列关于P1和P2的表达式中正确的是(　　) A．P2＝P B．P2＝P－ C．P1＝ D．P1＝ 答案：AC 解析：输电导线上的电流I＝，输电导线的电阻R＝，输电线上损耗的电功率为P1＝I2R＝，用户得到的电功率为P2＝P－P1＝P，故A、C正确。 3．(多选)为了消除高压输电线上的冰，假设利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热消耗功率为P损；除冰时，输电线上的热功率需要变为9P损，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　) 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：输电线上损失的功率为P损＝I2R线＝R线，由该式可知要使P损增大为原来的9倍，输电电流应变为原来的3倍，输电电压变为原来的，故选项A、D正确。 4．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．升压变压器副线圈电压U2降低 B．降压变压器原线圈电压U3升高 C．输电线消耗的功率增大 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，则副线圈电压U2不变，A错误；当用电器增多时，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电流增大，输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，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，则发电机的输出功率随之增大，D错误。 5．(多选)如图为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线总电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光。则下列说法正确的是(　　) A．仅闭合开关S，灯L1会变亮 B．仅闭合开关S，r消耗的功率会变大 C．仅将滑片P下移，电流表的示数会变大 D．仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小 答案：BC 解析：仅闭合S，则T2副线圈中总电阻变小，T2副线圈中电流变大，T2原线圈中电流也变大，则r上损失的电压和功率变大，则T2输入电压U3＝U2－Ir变小，灯L1两端电压U4减小，则灯L1会变暗，故A错误，B正确；仅将滑片P下移，T1副线圈匝数变大，则T1输出电压变大，T2的输出电压变大，灯L1两端电压也变大，消耗功率变大，则T1输入功率变大，电流变大，电流表示数变大，故C正确；由上述分析可知，仅将滑片P下移，输电线中的电流变大，则电阻r消耗的功率变大，故D错误。 6．一小型水电站通过理想升压变压器和降压变压器给某生活区供电，电路中升压变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶1 000，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为900∶1，中间高压输电电路总电阻为R，若发电厂发出的交流电表达式为u＝220 sin(100πt) V，高压线上的电流为10 A，家庭电路正常工作的电压为220 V，下列说法正确的是(　　) A．高压线上的总电阻R为2.0 kΩ B．T1输出功率等于T2输入功率 C．晚上用电高峰期，R的功率会增大 D．变压器T2的原线圈应该用与副线圈相同材质的粗导线绕制 答案：C 解析：由发电厂发出的交流电表达式为u＝220·sin(100πt) V可知，升压变压器原线圈电压为U1＝220 V ，则副线圈电压为U2＝1 000U1＝2.2×105 V，家庭电路正常工作的电压为U4＝220 V，则降压变压器原线圈电压为U3＝900U4＝1.98×105 V，高压线上的总电阻为R＝＝2.2 kΩ，A错误；由于高压输电电路存在损失功率，T1输出功率大于T2输入功率，B错误；晚上用电高峰期，用户端负载增多，降压变压器副线圈电流增大，则高压输电电路电流增大，R的功率会增大，C正确；变压器T2的原线圈电流小于副线圈电流，则原线圈用细导线，副线圈用电阻较小的粗导线，D错误。故选C。 7．(多选)(2023·云南民族大学附属中学高二月考)2023年夏我国电源供给中，风电、光伏等清洁能源占到近三成，成为电力可靠供应的重要保障。某风力发电机的输出电压为2 500 V，用户得到的电功率为141 kW，用户得到的电压是220 V，输电线的电阻为90 Ω，输电线路如图所示。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的6%，变压器均视为理想变压器，已知降压变压器副线圈的匝数为55匝，则下列说法正确的是(　　) A．发电机的输出功率为150 kW B．通过输电线的电流为7 A C．升压变压器副线圈匝数是原线圈匝数的3倍 D．降压变压器原线圈的匝数为3 525匝 答案：AD 解析：用户得到的电功率P用＝P－P损＝P×(1－6%)＝141 kW，解得风力发电机的输出功率为P＝150 kW，故A正确；输电线损失的功率P损＝P×6%＝9 kW，通过输电线的电流I2＝ ＝10 A，故B错误；升压变压器的输出电压U2＝＝15 000 V，可得升压变压器原、副线圈的匝数之比＝＝，故C错误；输电线上的电压损失U损＝I2r＝900 V，降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－U损＝14 100 V，可得降压变压器原、副线圈的匝数之比＝＝，解得降压变压器原线圈的匝数为n3＝n4＝3 525匝，故D正确。故选AD。 8．(2023·广东佛山市高二月考)“西电东送”是我国西部大开发的标志性工程之一。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂的输出电压U1恒定不变，输电线的总电阻保持不变，两个变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　) A．若输送总功率不变，当输送电压U2增大时，输电线路损失的热功率增大 B．在用电高峰期，用户电压U4会降低，输电线路损失的热功率增大 C．当用户负载增多，升压变压器的输出电压U2会增大 D．当用户负载增多，通过用户用电器的电流频率会增大 答案：B 解析：若输送总功率不变，当输送电压U2增大时，输电线路中电流变小，由P损＝IR，可知输电线路损失的热功率变小，故A错误；在用电高峰期，用户电压U4降低，电流I4变大，由＝，可知输电线路中电流I3即I2变大，则输电线路损失的热功率增大，故B正确；由于发电厂输出电压恒定不变，根据＝，可知升压变压器的输出电压U2不变，故C错误；当用户负载增多，通过用户用电器的电流频率不会变化，故D错误。故选B。 9．(多选)在小明的家乡有一座某小型发电站，高压输电过程如图所示。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。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20∶1和1∶20，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是(　　) A．若电压表的示数为220 V，电流表的示数为10 A，则线路输送电功率为880 kW B．两互感器均起到降压作用 C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少 D．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增加 答案：AD 解析：由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得＝20，＝20，解得U2＝4 400 V，I2＝200 A，所以线路输送的电功率为P＝U2I2＝4 400×200 W＝880 kW，故A正确；两个互感器原、副线圈的匝数比分别为20∶1和1∶20，电压互感器电压与匝数成正比，起到降压的作用，电流互感器电流与匝数成反比，起到降流的作用，故B错误；由理想变压器变压规律＝，可得U2＝U1，若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，n2增大，U2增大，根据闭合电路欧姆定律有U3＝U2－I2r，根据理想变压器变压和变流规律有＝，＝，设用户端总电阻为R，则有I4＝，联立解得I2＝，若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗功率为ΔP＝Ir，所以输电线损耗功率增加，故C错误，D正确。故选AD。 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：由题知，发电机的输出电压U1 ＝ 250 V，输出功率P＝500 kW，则有I1＝＝2×103A，A错误；由题知，用户端电压U4 ＝ 220 V，功率P′＝88 kW，则有＝＝，P′ ＝ U4I4，联立解得I4 ＝ 400 A，I3 ＝8 A，U3 ＝ 11 000 V，则输电线上损失的功率为P损 ＝ IR ＝ 4 kW，且U2 ＝ U3＋I3R ＝11 500 V，再根据＝，解得＝，B、D错误；根据理想变压器无功率损失解得P＝U2I3＋P储，代入数据解得P储 ＝ 408 kW，C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$