3.6电能的输送-2024-2025学年高二物理同步培优练（人教版2019选择性必修第二册）

3.6 电能的输送 一、升压变压器与降压变压器 1．“张北的风点亮北京的灯”，中国外交部发言人赵立坚这一经典语言深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有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、额定功率为的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的，输电导线的等效电阻为。则下列说法正确的是（　　） A．风力发电机的转速为 B．风力发电机内输出的电能为 C．降压变压器原、副线圈匝数比为 D．升压变压器副线圈输出的电压的最大值为 2．春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压U1=500V，输出功率为P1=800kW。降压变压器的匝数比n3:n4=50:1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率为P4=44kW，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160A B．升压变压器的匝数比n1:n2=1:400 C．输送给储能站的功率为756kW D．输电线上损失的功率为1kW 3．（2024·山东青岛·一模）如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r，产生感应电动势有效值为E。升压变压器原副线圈匝数比为a，降压变压器原副线圈匝数比为b，两变压器间输电线总电阻为，用户端总电阻为。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数 B．升压变压器原线圈两端的电压 C．电阻、消耗的功率之比为 D．若用户端负载增加，电流表示数变小 4．如图甲为电能输送示意图，变压器均为浮型变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1：100。其输入电压如图乙所示，输电线的总电阻为100Ω，降压变压器原、副线圈匝数比为100：1，其副线圈接一火警报警系统，其中R1为定值电阻，R2为热敏电阻，当温度升高时，R2阻值变小。电压表V可显示加在报警器上的电压（报警器未满出）。未发生火情时，升压变压器的输入功率为750kW。下列说法中正确的是（　　） A．未发生火情时，降压变压器制线图输出的电压为311V B．未发生火情时，输电线上损耗的功率为90kW C．当R2所在处发生火情时，R1两端电压减小 D．当R2所在处发生火情时，电压表V的示数变大 二、远距离输电在导线上的损失计算 5．用特高压实现远距离输电。在远距离输电中，输电线电阻不可忽略，如图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向湖南供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，R1为输电线总电阻，R2为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻）。当可变电阻R减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为、，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A． B． C．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为 D．输电线路上损耗的功率为P损 6．我国远距离特高压输电技术处于世界领先水平。如图所示为远距离高压输电示意图。升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个理想互感器，互感器中电流表、电压表未标明，互感器原、副线圈的匝数比分别为1000:1和1:10，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，输电线路总电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（　　） A．线路上损耗的功率25000W B．发电机输出的电功率110kW C．互感器A是电流互感器，互感器B是电压互感器 D．当用户使用的用电设备变多时，降压变压器输出电压会变小 7．如图，是远距离输电的线路图，电压表、、、的示数分别为、、、，电流表的示数为I，其中为远距离输电线的等效电阻，线路图中的所有的电表均为理想电表，变压器是理想变压器，下列说法正确的是（    ）    A．远距离输电线路上等效电阻消耗的功率为 B．电压、、满足 C．电流表的示数为 D．用电高峰期，电流表、、的示数均增大 8．（23-24高二下·山东烟台·期末）如图为某实验小组模拟远距离输电的实验电路图，已知两理想变压器的匝数，定值电阻、、、的阻值，A1，A2为理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，下列说法正确的是（    ） A．A1的示数大于A2的示数 B．的功率小于的功率 C．两端的电压大于两端的电压 D．两端的电压大于两端的电压 9．2020年12月30日，青海送河南800kV特高压直流输电工程正式投入运行。高压直流输电工程是在输电环节使用直流，在送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为直流，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。下列选项正确的（　　） A．利用直流输电，有利于消除输电线的电感、电容造成的电能损失 B．采用直流输电时，用两台发电机给同一电路供电，它们必须同步运行，即同时达正的最大值，同时达负的最大值 C．为降低输电线路中的损耗，可利用变压器对整流后的直流电进行升压 D．在输送总电功率一定的情况下，若把输电压从500kV超高压提升到800kV特高压，线路上损失功率将减小为原来的 10．查史料可知，1882年珍珠街电站采用6台直流发电机，输出总功率为661.5kW，电能输送的最远距离为1.6km，给用户提供110V的直流电压，最多可满足6000盏16W的爱迪生灯泡使用。 （1）电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比是多少？ （2）估算直流发电机的输出电压； （3）若将输电距离增加一倍，还能否为6000盏16W的爱迪生灯泡正常使用？ 11．（2024·湖南益阳·三模）如图，一小型发电厂的电压有效值为220V，通过升压变压器，然后输出给终端，已知，线路电阻为r，现闭合，断开，用户的总电阻为，用户获得的功率为4000W。变压器均为理想变压器，，下列说法正确的是（　　） A．闭合，断开，，线路损失的功率为400W B．闭合，断开，线路损失的功率为200W C．闭合，断开，获得的功率为2100W D．闭合，断开，增大，线路损失的功率将减小 12．（2024·重庆·模拟预测）2023年8月 18日，世界首条35千伏公里级超导输电示范工程首次实现满负荷运行，刷新了我国商用超导输电工程最大实际运行容量的纪录。如图是某输电线路的简化图，两理想变压器的匝数比分别为 ，，M、N间接入电压有效值恒为U的正弦交变电源，a、b、c三个电阻的阻值相等。则（　　） A．电源功率P一定时，输电电压U加倍，则流过电阻b的电流减半 B．电源功率P一定时，输电电压U加倍，则电阻b损耗的功率减半 C．M、N间电压U一定时，电阻c两端的电压为 D．M、N间电压U一定时，电阻c两端的电压为 三、远距离输电的动态分析 13．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器的原、副线圈的匝数之比为a，降压变压器的原、副线圈的匝数之比为b，输电线的总电阻为R，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U。若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数增大了∆U，则下列判断正确的是（　　） A．电压表的V1示数增大 B．电流表A2的示数减小了 C．电流表A1的示数减小了 D．输电线损耗的功率减小了 14．（24-25高二下·全国·课后作业）如图是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图。图中变压器均为理想变压器，所有电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压不变，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻（视为纯电阻），其余电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．在用电高峰期，用户用电器的总电阻比平时小 B．增大R，电流表A1、A2、A3示数均变小 C．调节R，电压表V3的示数变化量大小与电流表A3的示数变化量大小之比为R0 D．若降压变压器原副线圈的匝数为n3、n4，则当时，用户端的功率达到最大值 15．（福建省宁德市2024-2025学年高三上学期12月联考物理试题）某同学用如图所示的电路模拟远距离输电，理想升压变压器的原、副线圈的匝数之比为，理想降压变压器的原、副线圈的匝数之比为，两变压器之间输电线的总电阻为R，其余线路电阻不计，、为两盏完全相同的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光，现闭合开关，要使两盏灯泡均正常发光，下列措施可行的是（　　）    A．仅增大 B．仅减小交流电的频率 C．仅增大变压器的输入电压 D．仅将两变压器之间的输电线加粗 16．下图是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图。图中变压器均为理想变压器，所有电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压不变，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻（视为纯电阻），其余电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．在用电高峰期，用户用电器的总电阻比平时小 B．增大R，电流表A1、A2、A3示数均变小 C．调节R，电压表V3的读数变化量大小与电流表A3的读数变化量大小之比为R0 D．若降压变压器原副线圈的匝数为n3、n4，则当时，用户的功率达到最大值 17．（23-24高二下·安徽芜湖·期中）如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原线圈匝数=110匝，副线圈匝数的调节范围为55~220匝，滑动变阻器Rx的调节范围为0~R0，发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R=R0，其余导线电阻不计。当滑片P1固定让Rx变化时，理想电压表V的示数变化为△U，理想电流表A的示数变化为△I，下列说法正确的是（　　） A．滑片P1固定，Rx的触头向上滑动时，输电效率降低 B．滑片P1固定， C．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗的功率先增大后减小 D．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，输电线电阻R0消耗的功率一直增大 18．（23-24高二下·山西长治·期末）风力发电绿色环保、低碳，通过变压器和远距离输电线给用户供电，工作原理如图所示。发电机线圈面积为S、匝数为N匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速为n，其输出端与升压变压器的原线圈相连，输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为P，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻为R，变压器均为理想变压器。用户端工作电压为。下列说法正确的是（　　） A． B．两变压器间输电线上的电流为 C．用户获得的功率为 D．若其他条件不变，只减小，则增大 四、用户端输电数量的计算 19．（23-24高一下·甘肃天水·阶段练习）如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求： （1）升压变压器原副线圈匝数比； （2）设降压变压器原副线圈匝数比，求用户端交流电压表的示数； （3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220V、20W”的节能灯正常发光？ 20．某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的最大电功率为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)求： （1）升压变压器和降压变压器的匝数比 （2）这个输电线路最多可以让多少盏“220V 40W”的灯泡正常发光． 21．如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝315V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30kW，它通过总电阻r线＝2.0Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220V的白炽灯，额定总功率为P用＝22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。 (1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的实际电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？ (2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，已知用户变压器的降压比为40∶1，如图2所示。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？ 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.6 电能的输送 一、升压变压器与降压变压器 1．“张北的风点亮北京的灯”，中国外交部发言人赵立坚这一经典语言深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有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、额定功率为的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的，输电导线的等效电阻为。则下列说法正确的是（　　） A．风力发电机的转速为 B．风力发电机内输出的电能为 C．降压变压器原、副线圈匝数比为 D．升压变压器副线圈输出的电压的最大值为 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，交流电的频率为 因此风力发电机的转速，故A错误； B．1万个额定功率为的LED灯正常工作时，电功率 而输电线上损失的功率 所以风力发电机的功率为，因此风力发电机输出的电能 故B错误； C．输电线路损失的功率，根据 可得，输电线上电流为 而通过降压变压器副线圈的电流 因此降压变压器原、副线圈匝数比 故C正确； D．输电线路损失的电压 根据 可得 所以升压变压器副线圈输出的电压有效值为，最大值为，故D错误。 故选C。 2．春夏秋冬、昼夜之间，工作日与节假日，对电力需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差。如图所示，为某节能储能输电网络示意图，可以在用电低谷时段把电能储存起来，高峰时段输出，填补用电缺口。发电机的输出电压U1=500V，输出功率为P1=800kW。降压变压器的匝数比n3:n4=50:1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率为P4=44kW，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160A B．升压变压器的匝数比n1:n2=1:400 C．输送给储能站的功率为756kW D．输电线上损失的功率为1kW 【答案】D 【详解】A．发电机的输出电流为 A错误； B．用户电流 输电线电流 线路损失的电压 升压变压器副线圈电压 升压变压器的匝数比 B错误； D．输电线上损失的功率为 D正确； C．输送给储能站的功率为 C错误。 故选D。 3．（2024·山东青岛·一模）如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r，产生感应电动势有效值为E。升压变压器原副线圈匝数比为a，降压变压器原副线圈匝数比为b，两变压器间输电线总电阻为，用户端总电阻为。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数 B．升压变压器原线圈两端的电压 C．电阻、消耗的功率之比为 D．若用户端负载增加，电流表示数变小 【答案】B 【详解】A．降压变压器等效电阻为 升压变压器等效电阻为 电流表的示数 故A错误； B．升压变压器原线圈两端的电压 故B正确； C．根据 电阻、消耗的功率之比为 故C错误； D．若用户端负载增加，用户端总电阻为减小，电流表示数变大，故D错误。 故选B。 4．如图甲为电能输送示意图，变压器均为浮型变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1：100。其输入电压如图乙所示，输电线的总电阻为100Ω，降压变压器原、副线圈匝数比为100：1，其副线圈接一火警报警系统，其中R1为定值电阻，R2为热敏电阻，当温度升高时，R2阻值变小。电压表V可显示加在报警器上的电压（报警器未满出）。未发生火情时，升压变压器的输入功率为750kW。下列说法中正确的是（　　） A．未发生火情时，降压变压器制线图输出的电压为311V B．未发生火情时，输电线上损耗的功率为90kW C．当R2所在处发生火情时，R1两端电压减小 D．当R2所在处发生火情时，电压表V的示数变大 【答案】B 【详解】AB．未发生火情时，由乙图可知，升压变压器的输入电压有效值为 由变压器电压与匝数关系可得 解得升压变压器的输出电压为 又 解得输电线上的电流为 输电线上的电压损失和功率损失分别为 降压变压器输入电压为 又 代入数据解得，降压变压器的输出电压为 故A错误，B正确； C．当R2所在处发生火情时，由于温度升高，阻值减小，R1、R2所在回路电流增大，由欧姆定律可知，R1两端电压增大，输入端电压U1不变 因此U2的电压也不变，而 可知线路损耗电压变大，因此U3变小，则由 可知U4电压变小，R1电压变大，因此R2两端电压减小，故电压表V的示数变小，故CD错误。 故选B。 二、远距离输电在导线上的损失计算 5．用特高压实现远距离输电。在远距离输电中，输电线电阻不可忽略，如图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向湖南供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，R1为输电线总电阻，R2为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻）。当可变电阻R减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为、，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A． B． C．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为 D．输电线路上损耗的功率为P损 【答案】C 【详解】AB．设用户端理想变压器原副线圈两端电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，则根据理想变压器特点 得 对原线圈电路有 由上式可得 AB错误； C．由题意可得 结合 联立可得 C正确； D．根据C选项中分析可知，虚线框所圈部分的等效电阻为，则上消耗功率为 D错误。 故选C。 6．我国远距离特高压输电技术处于世界领先水平。如图所示为远距离高压输电示意图。升、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入A、B两个理想互感器，互感器中电流表、电压表未标明，互感器原、副线圈的匝数比分别为1000:1和1:10，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，输电线路总电阻r=10Ω，则下列说法正确的是（　　） A．线路上损耗的功率25000W B．发电机输出的电功率110kW C．互感器A是电流互感器，互感器B是电压互感器 D．当用户使用的用电设备变多时，降压变压器输出电压会变小 【答案】AD 【详解】A．对于电流互感器，根据电流匝数的关系，输电线中的电流为 线路上损耗的功率为 A正确； C．电流互感器测量电路电流时，应将其串联入电路，电压互感器测量电路电压时，应将其与电路并联，根据图形可知，互感器B是电流互感器，互感器A是电压互感器，C错误； B．对于电压互感器，根据电压匝数的关系，升压变压器副线圈两端电压为 则发电机输出的电功率 B错误； D．将并联用户等效为一个电阻，阻值为，将该电阻与降压变压器等效为一个电阻，则 则有 当用户使用的用电设备变多时，即并联等效电阻增多，则减小，即减小，则电流增大，由于 可知，减小，根据电压匝数关系可知，降压变压器输出电压会变小，D正确。 故选AD。 7．如图，是远距离输电的线路图，电压表、、、的示数分别为、、、，电流表的示数为I，其中为远距离输电线的等效电阻，线路图中的所有的电表均为理想电表，变压器是理想变压器，下列说法正确的是（    ）    A．远距离输电线路上等效电阻消耗的功率为 B．电压、、满足 C．电流表的示数为 D．用电高峰期，电流表、、的示数均增大 【答案】AD 【详解】A．由，可得远距离输电线路中的电流 等效电阻消耗的功率 故A正确； B．等效电阻两端的电压 把代入，可得 故B错误； C．由，可得电流表的示数为 故C错误； D．用电高峰，降压变压器用户端用电的功率变大，可知升压变压器输入的功率变大，而输入电压不变，所以电流表的示数增大，变压器的原副线圈的匝数比都是定值，因而电流表的示数均增大，故D正确。 故选AD。 8．（23-24高二下·山东烟台·期末）如图为某实验小组模拟远距离输电的实验电路图，已知两理想变压器的匝数，定值电阻、、、的阻值，A1，A2为理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，下列说法正确的是（    ） A．A1的示数大于A2的示数 B．的功率小于的功率 C．两端的电压大于两端的电压 D．两端的电压大于两端的电压 【答案】C 【详解】A．在远距离输电的过程中，在输电线路相同时，通过升压变压器，使输送的电压升高，从而减小了输电电流，所以A1的示数小于A2的示数。故A错误； B．根据 可知输电线路电阻相等时，高压输电时损失功率较小，到达用户的功率较大，即的功率大于的功率。故B错误； C．根据 可知用户电阻不变情况下，高压输电时用户端的电压较大，即两端的电压大于两端的电压。故C正确； D．由欧姆定律 可知两端的电压小于两端的电压。故D错误。 故选C。 9．2020年12月30日，青海送河南800kV特高压直流输电工程正式投入运行。高压直流输电工程是在输电环节使用直流，在送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为直流，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。下列选项正确的（　　） A．利用直流输电，有利于消除输电线的电感、电容造成的电能损失 B．采用直流输电时，用两台发电机给同一电路供电，它们必须同步运行，即同时达正的最大值，同时达负的最大值 C．为降低输电线路中的损耗，可利用变压器对整流后的直流电进行升压 D．在输送总电功率一定的情况下，若把输电压从500kV超高压提升到800kV特高压，线路上损失功率将减小为原来的 【答案】ACD 【详解】A．直流线路没有感抗和容抗，所以利用直流输电，可以消除输电线的电感、电容造成的电能损失，选项A正确； B．用两台发电机给同一交流电路供电才必须满足同步运行，而给直流电路供电则不要同步运行，选项B错误； CD．输电总功率一定，则有 则升压后输电线上的电流变小，根据可知利用变压器对整流后的直流电进行升压可降低输电线路中的损耗，选项C正确； D．根据可得 损失功率为 选项D正确。 故选ACD。 10．查史料可知，1882年珍珠街电站采用6台直流发电机，输出总功率为661.5kW，电能输送的最远距离为1.6km，给用户提供110V的直流电压，最多可满足6000盏16W的爱迪生灯泡使用。 （1）电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比是多少？ （2）估算直流发电机的输出电压； （3）若将输电距离增加一倍，还能否为6000盏16W的爱迪生灯泡正常使用？ 【答案】（1）85.5%；（2）758V；（3）不能 【详解】（1）根据题意，用户能够使用的最大功率为 电流在输电线路上损耗的功率占发电机输出功率的百分比为 %＝85.5% （2）由功率公式 计算线路中直流电流大小为 所以直流发电机输出电压即电路中的输送电压为 （3）由功率计算公式 可求得线路中的电阻大小为 输送距离增加一倍，则线路中电阻变为，此时线路上损耗的电压为 由于 这意味着输送电压小于线路上的损耗电压，因此不可能将输送距离增加一倍到3.2km。 11．（2024·湖南益阳·三模）如图，一小型发电厂的电压有效值为220V，通过升压变压器，然后输出给终端，已知，线路电阻为r，现闭合，断开，用户的总电阻为，用户获得的功率为4000W。变压器均为理想变压器，，下列说法正确的是（　　） A．闭合，断开，，线路损失的功率为400W B．闭合，断开，线路损失的功率为200W C．闭合，断开，获得的功率为2100W D．闭合，断开，增大，线路损失的功率将减小 【答案】ACD 【详解】A．由变压器原理得 解得 设流过r的电流为I，则 用户的电流为 解得 故A正确； BC．闭合，断开，设流过r的电流为，则 的电流为 得 其中 故B错误，C正确； D．增大，则减小，减小，故减小，故D正确。 故选ACD。 12．（2024·重庆·模拟预测）2023年8月 18日，世界首条35千伏公里级超导输电示范工程首次实现满负荷运行，刷新了我国商用超导输电工程最大实际运行容量的纪录。如图是某输电线路的简化图，两理想变压器的匝数比分别为 ，，M、N间接入电压有效值恒为U的正弦交变电源，a、b、c三个电阻的阻值相等。则（　　） A．电源功率P一定时，输电电压U加倍，则流过电阻b的电流减半 B．电源功率P一定时，输电电压U加倍，则电阻b损耗的功率减半 C．M、N间电压U一定时，电阻c两端的电压为 D．M、N间电压U一定时，电阻c两端的电压为 【答案】AC 【详解】AB．当电源功率P一定时，输电电压U加倍，则原线圈电流减半，故流过电阻b的电流减半，根据 可得电阻b损耗的功率变为原来的，故A正确，B错误； CD．设a、b、c三个电阻的阻值为R，通过变压器线圈1、2、3、4的电流分别为、、、，两端的电压分别、、、，由欧姆定律有 根据 理想变压器的输入功率等于输出功率，有 同理 同一回路有 又有 可得 解得 故D错误，C正确。 故选AC。 三、远距离输电的动态分析 13．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器的原、副线圈的匝数之比为a，降压变压器的原、副线圈的匝数之比为b，输电线的总电阻为R，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U。若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数增大了∆U，则下列判断正确的是（　　） A．电压表的V1示数增大 B．电流表A2的示数减小了 C．电流表A1的示数减小了 D．输电线损耗的功率减小了 【答案】C 【详解】A．由于发电厂输出的电压U不变，升压变压器的原、副线圈的匝数之比不变，所以电压表V1的示数不变，A错误； C．设降压变压器原线圈的电压为U3，则 所以 所以降压变压器原线圈的电压增大了 根据闭合电路欧姆定律 因为不变，增大了，所以IA1R减小了，由欧姆定律可知，电流表A1的示数减小了 C正确； B．根据变压器原副线圈的电流比等于匝数比的倒数可得，A2的示数减小了 B错误； D．设输电线上原来的电流为I，则输电线损失的功率减小了 D错误。 故选C。 14．（24-25高二下·全国·课后作业）如图是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图。图中变压器均为理想变压器，所有电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压不变，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻（视为纯电阻），其余电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．在用电高峰期，用户用电器的总电阻比平时小 B．增大R，电流表A1、A2、A3示数均变小 C．调节R，电压表V3的示数变化量大小与电流表A3的示数变化量大小之比为R0 D．若降压变压器原副线圈的匝数为n3、n4，则当时，用户端的功率达到最大值 【答案】AB 【详解】A．在用电高峰期，用户端并联的用电器增多，故总电阻比平时小，故A正确； B．由闭合电路欧姆定律得 V2示数不变，增大R，则A3示数变小，根据理想变压器电流与匝数关系 可知电流表A2示数变小，又由于 则电流表A1示数变小，故B正确； C．电压表V3的示数与电压表V2的示数、电流表A2的示数之间的关系为 电压表V2的示数不变，电流表A2的示数与电流表A3的示数关系为 所以电压表V3的示数变化量大小与电流表A3的示数变化量大小之比为 故C错误； D．降压变压器的等效电阻为 根据闭合电路欧姆定律可知，时，输出功率最大，即当时，用户端的功率达到最大值，故D错误。 故选AB。 15．（福建省宁德市2024-2025学年高三上学期12月联考物理试题）某同学用如图所示的电路模拟远距离输电，理想升压变压器的原、副线圈的匝数之比为，理想降压变压器的原、副线圈的匝数之比为，两变压器之间输电线的总电阻为R，其余线路电阻不计，、为两盏完全相同的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光，现闭合开关，要使两盏灯泡均正常发光，下列措施可行的是（　　）    A．仅增大 B．仅减小交流电的频率 C．仅增大变压器的输入电压 D．仅将两变压器之间的输电线加粗 【答案】CD 【详解】A．将降压变压器的负载总电阻为，将降压变压器与其负载等效为一个电阻，则有 开关闭合后，减小，则减小，由于 电源输入电压一定，则两变压器之间输电线上的电流增大，电阻上的电压降增加，降压变压器原副线圈两端电压减小，灯泡不能够正常发光，由于 若仅增大，则减小，由于开关闭合后，减小，则减小，可知，减小，则降压变压器原线圈两端电压减小，根据电压匝数关系，降压变压器原副线圈两端电压减小，灯泡不能够正常发光，故A错误； B．若仅减小交流电的频率，即升压变压器原线圈两端电压一定，结合上述可知，两变压器之间输电线上的电流增大，电阻上的电压降增加，降压变压器原副线圈两端电压减小，灯泡变暗，不能够正常发光，故B错误； C．结合上述有 仅增大变压器的输入电压，结合上述可知，开关闭合后，减小，降压变压器原线圈两端电压可以不变，即其副线圈两端电压可以不变，能够使两盏灯均正常发光，故C正确； D．根据电阻的决定式有 仅将两变压器之间的输电线加粗，则变小，结合上述有 可知，当变小时，闭合开关后可能不变，即降压变压器原线圈两端电压可以不变，即其副线圈两端电压可以不变，能够使两盏灯均正常发光，故D正确。 故选CD。 16．下图是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图。图中变压器均为理想变压器，所有电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压不变，两条输电线总电阻用R0表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻（视为纯电阻），其余电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．在用电高峰期，用户用电器的总电阻比平时小 B．增大R，电流表A1、A2、A3示数均变小 C．调节R，电压表V3的读数变化量大小与电流表A3的读数变化量大小之比为R0 D．若降压变压器原副线圈的匝数为n3、n4，则当时，用户的功率达到最大值 【答案】ABD 【详解】A．在用电高峰期，用户用电器的总功率增大，总电流变大，故总电阻比平时小，A正确； B．增大R，则示数均变小，根据理想变压器电流与匝数关系可知 匝数不变时，电流表示数变小，则输电线电阻消耗功率减小，又由于 匝数不变时，电流表示数变小，则电流表A1、A2、A3示数均变小，B正确； C．电压表、的读数之差与电流表的读数的比值为 电压表的示数不变恒定，电流表A1与电流表A3的电流关系为 所以电压表V3的读数变化量大小与电流表A3的读数变化量大小之比为，C错误； D．降压变压器的等效电阻为 根据闭合电路欧姆定律可知，时，输出功率最大，即当时，用户的功率达到最大值，D正确。 故选ABD。 17．（23-24高二下·安徽芜湖·期中）如图所示为远距离输电模拟原理图，变压器均为理想变压器，其中降压变压器的原线圈匝数=110匝，副线圈匝数的调节范围为55~220匝，滑动变阻器Rx的调节范围为0~R0，发电机输出电压不变，两变压器间输电线的总电阻为R=R0，其余导线电阻不计。当滑片P1固定让Rx变化时，理想电压表V的示数变化为△U，理想电流表A的示数变化为△I，下列说法正确的是（　　） A．滑片P1固定，Rx的触头向上滑动时，输电效率降低 B．滑片P1固定， C．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗的功率先增大后减小 D．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，输电线电阻R0消耗的功率一直增大 【答案】BCD 【详解】A．设发电机输出电压为，升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器输入电压为，滑片P1固定，Rx的触头向上滑动时，降压变压器的等效电阻 阻值增大，则输电线上的电流 减小，输电线上电压损失 减小，降压变压器的输入电压 增大，由 可知输电效率升高。故A错误； B．依题意 又 ， 联立，解得 可得 故B正确； CD．当Rx接入电阻为R0时，滑片P1由最下端向上滑动，降压变压器等效电阻阻值减小，输电线上电流增大，降压变压器输入电压减小，根据 可知输电线电阻R0消耗的功率一直增大。滑片P1在滑动过程中，等效电阻的最大值和最小值分别为 ， 根据 可知当滑动变阻器Rx消耗的功率最大，所以滑片P1由最下端向上滑动，滑动变阻器Rx消耗的功率先增大后减小。故CD正确。 故选BCD。 18．（23-24高二下·山西长治·期末）风力发电绿色环保、低碳，通过变压器和远距离输电线给用户供电，工作原理如图所示。发电机线圈面积为S、匝数为N匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速为n，其输出端与升压变压器的原线圈相连，输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为P，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻为R，变压器均为理想变压器。用户端工作电压为。下列说法正确的是（　　） A． B．两变压器间输电线上的电流为 C．用户获得的功率为 D．若其他条件不变，只减小，则增大 【答案】D 【详解】A．发电线圈产生的感应电动势最大值为 又 输出电压为 联立，解得 故A错误； B．升压变压器电流为 由 解得两变压器间输电线上的电流为 故B错误； C．输电线上损耗的功率为 用户获得的功率为 联立，解得 故C错误； D．根据 ， 又 ， 联立，解得 若其他条件不变，只减小，则增大，根据 可知 则增大。故D正确。 故选D。 四、用户端输电数量的计算 19．（23-24高一下·甘肃天水·阶段练习）如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求： （1）升压变压器原副线圈匝数比； （2）设降压变压器原副线圈匝数比，求用户端交流电压表的示数； （3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220V、20W”的节能灯正常发光？ 【答案】（1）；（2）220V；（3）32000盏 【详解】（1）由题图可知，升压变压器的输入电压的有效值为 由于变压器为理想变压器，所以升压变压器的副线圈的功率也为720kW，有 升压变压器的原副线圈之比为 解得 （2）由于远距离输电线每根电阻为4Ω，而远距离输电需要两根输电线，所以输电线的总电阻为 降压变压器输入电压为 由于降压变压器，有 解得 （3）输电线上损耗功率为 降压变压器输出功率为 设共能点亮N盏节能灯，有 记得的 20．某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的最大电功率为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)求： （1）升压变压器和降压变压器的匝数比 （2）这个输电线路最多可以让多少盏“220V 40W”的灯泡正常发光． 【答案】（1）1:10；497:22 （2）1242 【详解】（1）导线上的功率损失 △P＝P1×0.6%=300W 又∵△P＝I22R ∴导线上的电流 I2=10A 变压器初级电流 故匝数比： 次级电压 降压变压器初级电压 故降压变压器匝数比 （2）根据题意 考点：远距离输电 【名师点睛】此题是考查远距离输电的有关计算问题；关键是首先从导线上的功率损失计算导线上的电流，也就是升压变压器次级电流，也是降压变压器初级电流，然后可进行匝数比的计算；此题是基础题，意在考查学生对基本公式的应用. 21．如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝315V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30kW，它通过总电阻r线＝2.0Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220V的白炽灯，额定总功率为P用＝22kW，不计灯丝电阻随温度的变化。 (1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的实际电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？ (2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，已知用户变压器的降压比为40∶1，如图2所示。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？ 【答案】(1)165 V；23625 W ；(2)12.5 W 【详解】(1)由 求得用户总的电阻 R用＝2.2Ω 电路中的电流为 U灯＝IR用＝165V P输＝U0I＝23625W (2)用户的总功率为 P用＝U4I4 U4＝220V 用户的总电流 根据 可得输电电流 I3＝＝2.5A 输电线上损耗的功率 P损＝I32r线＝12.5W 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$