第10讲：电能的输送【六大题型】-2024-2025学年高二下学期物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）

第10讲：电能的输送 【考点归纳】 · 考点一：升（降）变压器、输电损耗的因素 · 考点二：输电线上的电压和功率损失的计算 · 考点三：用户端功率的改变判断输电线物理量的变化 · 考点四：升压和降压器中的物理量的计算 · 考点五：计算用户端用电器的数量 · 考点六：远距离输电的综合问题 【知识归纳】 知识点01、输送电能的基本要求 1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少． 2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定． 3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少． 知识点02、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． 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)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，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． 知识点03、电网供电 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． 知识点04、输电线上的电压和功率损失 1．输电线上的电压损失 ΔU＝U－U′＝Ir＝r. 2． 输电线上的功率损失 (1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻． (2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，其中ΔU为输电线上的电压损失． 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，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，但过粗的导线会多耗费金属材料，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＝，在输送功率P一定，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，输电线上的功率损耗将降为原来的. 知识点05：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，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＝I22R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＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3. 【题型归纳】 题型一：升（降）变压器、输电损耗的因素 1．（2025·浙江·二模）某小型水电站向外输送电能的示意图如图甲所示，发电机的内部原理简化图如图乙所示。图甲中，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为、。降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。图乙中，ABCD是面积为S的矩形线圈，线圈共N匝，线圈保持匀速转动，转动周期为T，匀强磁场磁感应强度B。则下列说法正确的是（　　） A．线圈匀速转动至图乙位置时，线圈的磁通量变化率最大 B．若升压变压器线圈两端电压和用电器额定电压都是220V，需满足 C．升压变压器线圈应当用比线圈更细的导线绕制 D．不计发电机的内阻，发电机EF处电压表的示数大小为 2．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中）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。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150kV 高压输电升级为1500kV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10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10倍的同种材料制成的输电线，则输电线上损失的功率不变 3．（23-24高二下·北京顺义·阶段练习）中国发布的“双碳战略”， 计划到2030年实现碳达峰、2060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、若在输送电能总功率不变的情况下，仅将原来的500kV高压输电升级为1000kV的特高压输电，下列说法正确的是（　　） A．输电电流会变为原来的2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．若输电线损失功率不变，则使用相同材料、粗细的输电线传输距离是原来的4倍 题型二：输电线上的电压和功率损失的计算 4．（24-25高二下·广西南宁）如图所示，一个发电系统的输出电压恒为，输送功率为。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端的电压为 B．输电线损失的电压为 C．用户得到的功率为 D．降压变压器的输入电压为 5．（2025·福建漳州·模拟预测）2024年10月31日，全球海拔最高的我国大唐八宿风电站正式并网发电。若输电线路示意图如图所示，风力发电机输出的正弦式交变电压为U1，输出功率为P0，输电线总电阻为r，用户端的电压为U4，两变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比，则（　　） A．用户端的电压 B．用户端的功率 C．输电线中的电流 D．输电线上损失的电压为 6．（24-25高二上·浙江杭州·期末）如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 题型三：用户端功率的改变判断输电线物理量的变化 7．（2025·广东湛江·模拟预测）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图乙所示。如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，r表示输电线总电阻，下列说法正确的是（　　） A．若，则用户获得的电压U4＝U1 B．若用户开启的用电器减少，则升压变压器输出的电压U2减小 C．若用户开启的用电器减少，则降压变压器输入的电压U3减小 D．若用户开启的用电器减少，则输电线消耗的功率减小 8．（24-25高二下·江苏无锡）2021年9月，东北地区出现供电紧张，于是国家电网采取拉闸限电措施限制用电量。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的输出电压增加了 B．升压变压器的输出电流增加了 C．输电线上损失的功率增加了 D．发电厂输出的总功率增加了 9．（23-24高二下·山西朔州·阶段练习）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统。假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻r=8Ω。升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16，下列说法正确的是（　　） A．若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W B．若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200∶11 C．若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小 D．若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大 题型四：升压和降压器中的物理量的计算 10．（23-24高二下·四川内江·期中）如图示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线电阻为，用户需要的电压，变压器均为理想变压器，则（　　） A．输电线上的输送电流为 B．输电线上损失的电压为 C．输电线上损失的电功率为 D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为 11．（23-24高二下·山西长治·期中）图甲为远距离交流输电的简化原理图。图乙所示的电压u经升压变压器升压后，用总电阻为r的两条输电线送到降压变压器。已知输电线路中的电流为，降压变压器输出端的电流为，输电线两端的电压分别为、，则（　　） A．交流电u的有效值是500V B．用户端交流电的频率是100Hz C．输电线上损失的功率为 D．降压变压器输出端的电压为 12．（22-23高二下·山东聊城·期末）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 题型五：计算用户端用电器的数量 13．（22-23高二下·陕西咸阳·期中）某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求： （1）高压输电线的电流； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“，”的电灯多少盏？ 14．（20-21高二下·陕西渭南·期末）某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V． （1）输电电路如图所示，求升压变压器的原、副线圈的匝数比； （2）如果该村某工厂用电功率为140kW，则该村还可以装“220V  40W”的电灯多少盏。 15．（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？ 题型六：远距离输电的综合问题 16．（24-25高二下·贵州贵阳）某学校在供电异常时，会启用一台发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10，输电线的总电阻为r=10Ω。全校共有550盏“220V；40W”的灯，全部电灯正常发光，输电线上损失的功率为1kw，求： (1)降压变压器副线圈中的电流的大小； (2)降压变压器原、副线圈匝数比为； (3)升压变压器的输入电压的大小。 17．（24-25高二上·河南焦作·期末）某个小型发电机的线圈匝数，内阻可忽略不计，在匀强磁场中以的角速度匀速转动，转动过程中通过线圈的最大磁通量。发电机的总功率，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，示意图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，其他导线电阻不计，用户端得到的电压为。求： (1)升压变压器原线圈两端的电压； (2)输电线上损失的功率； (3)降压变压器原、副线圈的匝数之比。 18．（24-25高二上·四川泸州·期末）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 (1)写出感应电动势随时间变化的关系式； (2)求电压表的示数； (3)若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 【过关精练】 一、单选题 1（24-25高二下·甘肃酒泉·期中）某水电站采用800千伏特高压直流输电。已知输电功率为，输电电压为，输电线路总电阻为。若仅考虑输电线路电阻产生的能量损失，则（　　） A．输电线路中的电流 B．输电线路上损失的功率 C．若仅将输电电压变为原来的2倍，输电线路上损失的功率将变为原来的0.25倍 D．若仅将输电电压变为原来的2倍，输电线路上损失的电压将变为原来的2倍 2．（24-25高二下·河南洛阳·阶段练习）“西电东送”采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高 到原来的5倍，则输电线路中电阻损耗的功率将减少到原来的（　　） A． B． C． D． 3．（2025·陕西榆林·三模）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。其输电原理图如图乙所示，采用高压输电可减少输电线上电能的损耗，发电机组发出电压有效值一定的交流电，经理想变压器升压后向远方输电，再经理想变压器降压后输送给用户。假设输电线总电阻r保持不变，下列说法正确的是（　　） A．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输电线损耗功率加倍 B．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输送给用户的功率也加倍 C．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半 D．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线损耗功率减半 4（24-25高二上·山东青岛·期末）如图是远距离输电线路示意图。已知升、降压变压器均为理想变压器，原副线圈匝数比分别为，升压变压器输入端电压峰值为、输入功率为P，输电线的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为 B．降压变压器输出端的电压为 C．若用户端负载增多，输电线损耗的功率减小 D．若，升压变压器输入端电流与降压变压器输出端电流大小相等 5．（24-25高三下·广东·开学考试）我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为50Hz的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为R。某时刻输电线上功率损失为P，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中1s内电流的方向变化50次 B．的输出功率等于的输入功率 C．用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小 D．若因为输电距离增加，R阻值增加一倍，则输电线功率损失变为2P 6．（24-25高二上·河南南阳·期末）如下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器变化时，相当于R的值变化（滑动片向下或向上移动）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（   ） A．电流表的读数不变 B．电压表的读数变大 C．电压表的读数变小 D．电流表的读数变小 7．（24-25高三上·广西河池·期末）如图为某小型电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电，已知输电线的总电阻，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，副线圈与用电器组成闭合电路。若、均为理想变压器，的副线圈两端电压的变化规律如图乙所示，当用电器电阻时（　　） A．降压变压器原线圈电流的有效值为 B．升压变压器的输入功率为 C．发电机中的电流变化频率为 D．若用电器阻值增大，则输电线上损失的电功率增大 8．（24-25高二上·浙江温州·期末）我国已投产运行的1100kV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、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程和数据可简化为如图所示，若直流线路的输电线总电阻为10Ω，变压与整流等造成的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当输送功率为时，下列说法正确的是（　　） A．直流输电线上的电流为 B．降压变压器的原副线圈匝数比大于 C．直流输电线上损失的功率为，损失的电压为40kV D．若保持输送电功率不变，改用550kV输电，直流输电线上损失的功率为 9．（24-25高二下·全国·课后作业）如图所示为远距离输电的原理图，发电机输出电压恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，其中降压变压器的变压比为n；图中电表均为理想电表；两变压器间输电线的总电阻为R。假如用户设备发生变化，导致输电线上的电压损失增加了，下列说法正确的是（    ） A．电压表示数增大 B．输电线上消耗的电功率增加 C．用户设备消耗的电功率减少 D．电流表示数增大了 10．（24-25高二下·全国·单元测试）如图甲，白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，图乙为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。理想变压器原、副线圈匝数分别为、，为输电线总电阻，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，虚线部分的等效电阻为 D．输电线路上损耗的功率为 二、多选题 11．（24-25高三下·河南南阳·阶段练习）一小型水电站通过升压变压器和降压变压器给某学校供电，发电机组输出电压恒定，输电线电阻保持不变。若白天相对夜晚学校用户的用电量减小，则（　　） A．发电机的输出功率增大 B．用户获得的电压升高 C．输电线上损失的电压不变 D．输电线上损失的电压变小 12．（24-25高二下·安徽安庆·阶段练习）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，取。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为500盏 13．（24-25高二下·河南驻马店·阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为，输出电压为，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用高压输电，最后用户得到220V、的电力，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的电流之比 B．输电线的总电阻 C．降压变压器原、副线圈的匝数比 D．输电线的总电阻上的电压是 14．（24-25高二上·重庆·期末）某水电站的电能输送示意图如图所示，已知发电机线圈的匝数匝，线圈长为、长为，线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，角速度，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。已知理想交流电流表的示数，降压变压器副线圈两端电压，发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是（　　） A．输电线路上损耗的电功率为 B．升压变压器副线圈两端电压为 C．当用户增多时，用户得到的电压增大 D．交流发电机线圈电阻上消耗的热功率为 15．（24-25高二下·重庆·阶段练习）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　） A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为4P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为4P 16．（24-25高二下·河北保定·阶段练习）如图所示为远距离输电示意图，发电厂输出电压，输出功率，两个理想变压器的匝数比分别为、，输电线总电阻。则下列说法正确的是（　　） A． B．电阻两端的电压为 C．电阻损耗的功率为 D．用户端的电功率为 17．（24-25高二下·浙江温州·开学考试）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差h=5m，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻R=30Ω，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，g取．下列说法正确的是（    ） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比250：11 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为470盏 三、解答题 18．（24-25高二下·天津南开·阶段练习）2023年10月，国内某品牌发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。总电源到充电桩的简化电路图如图所示。已知总电源输出频率为50Hz的正弦式交流电，升压变压器原线圈两端电压，输电线的总电阻，降压变压器的匝数比，变压器均视为理想变压器。若给汽车充电时该充电桩获得的电压1000V，功率为600kW，则 (1)流经充电桩电流的最大值为多少？ (2)输电线的总电阻消耗的功率为多少？ (3)升压变压器副线圈的电压为多少？ (4)升压变压器的匝数比为多少？ 19．（24-25高二下·河北保定·阶段练习）一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输送给用户，如图所示，发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。理想升压和降压变压器之间的输电导线的总电阻为，若升压变压器原，副线圈匝数比为，降压变压器原，副线圈的匝数比为。用户区标有“220V 11kW”的电动机恰能正常工作，其它位置的输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： (1)交流发电机产生的感应电动势的有效值； (2)输电线路上10s损耗的电能； (3)升压变压器原线圈两端的电压。 20．（2025·黑龙江·模拟预测）小型交流发电机向较远处用户供电，发电机线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈abcd的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区及连接发电机线圈的输电导线电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： (1)输电线路上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求发电机线圈电阻r。 21．（24-25高二上·全国）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量为，落差，河水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，用户获得220V的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。取） (1)求输电线中的电流； (2)求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比； (3)如果输送的电能供“220V  100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。 22．（23-24高二下·山东泰安·期末）风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中，线圈面积、匝数N = 200匝、总电阻 线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线损耗的功率占发电机输出功率的 两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求 （1）输电线的总电阻R； （2）升压变压器原、副线圈匝数比∶； （3）发电机线圈绕轴的转速n。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10讲：电能的输送 【考点归纳】 · 考点一：升（降）变压器、输电损耗的因素 · 考点二：输电线上的电压和功率损失的计算 · 考点三：用户端功率的改变判断输电线物理量的变化 · 考点四：升压和降压器中的物理量的计算 · 考点五：计算用户端用电器的数量 · 考点六：远距离输电的综合问题 【知识归纳】 知识点01、输送电能的基本要求 1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少． 2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定． 3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少． 知识点02、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． 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)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，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． 知识点03、电网供电 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． 知识点04、输电线上的电压和功率损失 1．输电线上的电压损失 ΔU＝U－U′＝Ir＝r. 2． 输电线上的功率损失 (1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻． (2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，其中ΔU为输电线上的电压损失． 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，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，但过粗的导线会多耗费金属材料，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＝，在输送功率P一定，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，输电线上的功率损耗将降为原来的. 知识点05：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，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＝I22R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＝I线2 R线＝＝ΔU·I线． (6)输电线上的电压损失：ΔU＝I线R线＝U2－U3. 【题型归纳】 题型一：升（降）变压器、输电损耗的因素 1．（2025·浙江·二模）某小型水电站向外输送电能的示意图如图甲所示，发电机的内部原理简化图如图乙所示。图甲中，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为、。降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。图乙中，ABCD是面积为S的矩形线圈，线圈共N匝，线圈保持匀速转动，转动周期为T，匀强磁场磁感应强度B。则下列说法正确的是（　　） A．线圈匀速转动至图乙位置时，线圈的磁通量变化率最大 B．若升压变压器线圈两端电压和用电器额定电压都是220V，需满足 C．升压变压器线圈应当用比线圈更细的导线绕制 D．不计发电机的内阻，发电机EF处电压表的示数大小为 【答案】B 【详解】A．线圈匀速转动至图乙位置时，磁通量最大，磁通量变化率为零，A错误； B．升压变压器，降压变压器 其中， 联立可得，B正确； C．由，可知，故，故升压变压器线圈应当用比线圈更粗的导线绕制承载更大的电流，C错误； D．不计发电机的内阻，发电机EF处电压表的示数大小为 ，D错误。 故选B。 2．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中）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。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150kV 高压输电升级为1500kV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10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10倍的同种材料制成的输电线，则输电线上损失的功率不变 【答案】C 【详解】A．保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，从原来的150kV 高压输电升级为1500kV的特高压输电，由，可知输电线中的电流变为原来的倍，故A错误； B．由，可知若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的，故B错误； C．由，可知若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的，故C正确； D．由，可知若更换直径为原来输电线直径10倍的同种材料制成的输电线，导线的电阻是原来的；若保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，从原来的150kV 高压输电升级为1500kV的特高压输电，由，可知输电线上损失的功率是原来的，故D错误。 故选C。 3．（23-24高二下·北京顺义·阶段练习）中国发布的“双碳战略”， 计划到2030年实现碳达峰、2060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、若在输送电能总功率不变的情况下，仅将原来的500kV高压输电升级为1000kV的特高压输电，下列说法正确的是（　　） A．输电电流会变为原来的2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．若输电线损失功率不变，则使用相同材料、粗细的输电线传输距离是原来的4倍 【答案】D 【详解】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2倍，则输送电流变为原来的，故A错误； BC．导线上损失的电压，损失的功率分别为 若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的，损失的功率变为原来的，故BC错误； D．由于输送电流变为原来的，要保持输电线损失功率不变，输电线的阻值应变为原来的4倍，由电阻定律可得 使用相同材料、粗细的输电线传输距离是原来的4倍，故D正确。 故选D。 题型二：输电线上的电压和功率损失的计算 4．（24-25高二下·广西南宁）如图所示，一个发电系统的输出电压恒为，输送功率为。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端的电压为 B．输电线损失的电压为 C．用户得到的功率为 D．降压变压器的输入电压为 【答案】B 【详解】ABD．根据理想变压器电压与匝数成正比 可知升压变压器副线圈输出电压为 发电系统输送功率为，则升压变压器原线圈电流为 根据理想变压器电流与匝数成反比 可得升压变压器副线圈电流为 输电线损失的电压为 降压变压器的输入电压 故AD错误，B正确； C．则输电线损失的功率为 则用户为 故C错误。 故选B。 5．（2025·福建漳州·模拟预测）2024年10月31日，全球海拔最高的我国大唐八宿风电站正式并网发电。若输电线路示意图如图所示，风力发电机输出的正弦式交变电压为U1，输出功率为P0，输电线总电阻为r，用户端的电压为U4，两变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比，则（　　） A．用户端的电压 B．用户端的功率 C．输电线中的电流 D．输电线上损失的电压为 【答案】B 【详解】A．对升压变压器有 对降压变压器有 可得 又 则 故A错误； B．对升压变压器有 对降压变压器有 可得 又 用户端的功率 可得 故B正确； C．输电线中的电流 故C错误； D．输电线上损失的电压 故D错误。 故选B。 6．（24-25高二上·浙江杭州·期末）如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为。则下列说法错误的是（    ） A．用户端的电压 B．发电厂的输出功率为 C．输电线路上损失的电功率为 D．输电线上的电压降为 【答案】B 【详解】A．根据变压器输入功率等于输出功率相等可得 解得用户端的电压为 故A正确，不满足题意要求； BC．发电厂的输出功率为 输电线路上损失的电功率为 故B错误，满足题意要求；C正确，不满足题意要求； D．输电线上的电压降为 故D正确，不满足题意要求。 故选B。 题型三：用户端功率的改变判断输电线物理量的变化 7．（2025·广东湛江·模拟预测）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图乙所示。如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，r表示输电线总电阻，下列说法正确的是（　　） A．若，则用户获得的电压U4＝U1 B．若用户开启的用电器减少，则升压变压器输出的电压U2减小 C．若用户开启的用电器减少，则降压变压器输入的电压U3减小 D．若用户开启的用电器减少，则输电线消耗的功率减小 【答案】D 【详解】A．根据变压器原理可得， 若，则有 由于输电线上电阻分压作用，则， 故A错误； B．升压变压器输入电压恒定，升压变压器的原、副线圈匝数比恒定，则升压变压器输出的电压不变，故B错误； CD．若用户开启的用电器减少，则用户总电阻增大，将降压变压器和用户看成一等效电阻，则有 则输电线上的电流为 可知输电线上的电流减小，则输电线上消耗的功率减小，输电线的损失电压减小，根据 可知降压变压器输入的电压增大，故C错误，D正确。 故选D。 8．（24-25高二下·江苏无锡·开学考试）2021年9月，东北地区出现供电紧张，于是国家电网采取拉闸限电措施限制用电量。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的输出电压增加了 B．升压变压器的输出电流增加了 C．输电线上损失的功率增加了 D．发电厂输出的总功率增加了 【答案】A 【详解】AB．拉闸限电后，用电器减少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，减小，又因为 所以减小，又因为 所以也随着减小，则输电线上的电压损失为 输电线上的电压损失减小，由于发电厂输出电压恒定，输送电压也恒定，根据，可知增加，也增加，故A正确，B错误； C．根据可知输电线上损失的功率减小了，故C错误； D．因为，所以减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，发电厂输出总功率 因此发电厂输出总功率减小，故D错误。 故选A。 9．（23-24高二下·山西朔州·阶段练习）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统。假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻r=8Ω。升压变压器T1原、副线圈匝数比为1∶16，下列说法正确的是（　　） A．若该发电系统输送功率为1×105W，则输电线损失的功率为5×103W B．若该发电系统输送功率为1×105W，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为200∶11 C．若用户消耗功率减少，则升压变压器T1输出电压U2减小 D．若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压U4增大 【答案】A 【详解】A．若该发电系统输送功率为，则升压变压器原线圈电流为 根据 可得升压变压器副线圈电流为 则输电线损失的功率为 故A正确； B．根据 可知升压变压器副线圈输出电压为 则降压变压器原线圈电压为 又 可得降压变压器原、副线圈的匝数比为 故B错误； C．若用户消耗功率减少，根据 由于和匝数均不变，可知升压变压器输出电压不变，故C错误； D．若用户消耗功率增加，则升压变压器的输送功率也增加，根据 由于不变，可知输电线电流变大，输电线上损失的电压变大，则降压变压器原线圈的输入电压变小，根据 可知用户电路两端电压减小，故D错误。 故选A。 题型四：升压和降压器中的物理量的计算 10．（23-24高二下·四川内江·期中）如图示为某一输电示意图，电厂的发电机输出功率为，输出电压，升压变压器原、副线圈的匝数比为，输电线电阻为，用户需要的电压，变压器均为理想变压器，则（　　） A．输电线上的输送电流为 B．输电线上损失的电压为 C．输电线上损失的电功率为 D．降压变压器的原、副线圈的匝数比为 【答案】C 【详解】A．根据知 所以输电线上的电流为 故A错误； B．输电线上损耗的电压为 故B错误； C．输电线上损耗的功率为 故C正确； D．因为 降压变压器的原、副线圈的匝数比为 故D错误。 故选C。 11．（23-24高二下·山西长治·期中）图甲为远距离交流输电的简化原理图。图乙所示的电压u经升压变压器升压后，用总电阻为r的两条输电线送到降压变压器。已知输电线路中的电流为，降压变压器输出端的电流为，输电线两端的电压分别为、，则（　　） A．交流电u的有效值是500V B．用户端交流电的频率是100Hz C．输电线上损失的功率为 D．降压变压器输出端的电压为 【答案】D 【详解】A．交流电u的有效值是 故A错误； B．用户端交流电的频率是 故B错误； C．输电线上损失的功率为 故C错误； D．对降压变压器研究 ， 解得 故D正确。 故选D。 12．（22-23高二下·山东聊城·期末）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。 题型五：计算用户端用电器的数量 13．（22-23高二下·陕西咸阳·期中）某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求： （1）高压输电线的电流； （2）降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果该村某工厂用电功率为，则该村还可以装“，”的电灯多少盏？ 【答案】（1）20A；（2）240:11；（3）800 【详解】（1）根据如图所示输电线路，由题意可知 得 （2）根据功率相等，得 则有 所以 （3）设最多安装n个40W电灯，根据匝数与电压成正比，则有 解得 14．（20-21高二下·陕西渭南·期末）某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，该村的用电电压是220V． （1）输电电路如图所示，求升压变压器的原、副线圈的匝数比； （2）如果该村某工厂用电功率为140kW，则该村还可以装“220V  40W”的电灯多少盏。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）对于发电机有输出功率 对输电线路有 升压变压器的原、副线圈的匝数比 （2）根据理想变压器的功率特点可得降压变压器的输出功率 假设村庄还可以装n盏灯，则有 可以求得 盏 15．（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 题型六：远距离输电的综合问题 16．（24-25高二下·贵州贵阳）某学校在供电异常时，会启用一台发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶10，输电线的总电阻为r=10Ω。全校共有550盏“220V；40W”的灯，全部电灯正常发光，输电线上损失的功率为1kw，求： (1)降压变压器副线圈中的电流的大小； (2)降压变压器原、副线圈匝数比为； (3)升压变压器的输入电压的大小。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）降压变压器副线圈中的电流为 （2）输电线上损失的功率为 解得降压变压器原线圈的电流为 降压变压器原、副线圈匝数比为 （3）降压变压器原、副线圈电压比为 降压变压器原线圈的电压为 输电线上损失的电压为 升压变压器的输出电压为 升压变压器原、副线圈电压比为 解得升压变压器的输入电压为 17．（24-25高二上·河南焦作·期末）某个小型发电机的线圈匝数，内阻可忽略不计，在匀强磁场中以的角速度匀速转动，转动过程中通过线圈的最大磁通量。发电机的总功率，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，示意图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，其他导线电阻不计，用户端得到的电压为。求： (1)升压变压器原线圈两端的电压； (2)输电线上损失的功率； (3)降压变压器原、副线圈的匝数之比。 【答案】(1)500V (2)2000W (3) 【详解】（1）发动机输出电压的峰值为 升压变压器原线圈两端的电压 （2）输电线上损失的功率 又， 联立，解得 （3）根据 又 联立，解得 18．（24-25高二上·四川泸州·期末）如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 (1)写出感应电动势随时间变化的关系式； (2)求电压表的示数； (3)若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2)4V (3)1:50 【详解】（1）当t=0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t=0时，感应电动势为最大值，即感应电动势的瞬时表达式为， 代入数据可得 整理可得 （2）因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以 即电压表的示数为4V； （3）由输电功率P=400W，用户得到的功率P'=360W 可知导线消耗的功率 导线上的电流I线满足 即 升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系 即 升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为 所以 【过关精练】 一、单选题 1（24-25高二下·甘肃酒泉·期中）某水电站采用800千伏特高压直流输电。已知输电功率为，输电电压为，输电线路总电阻为。若仅考虑输电线路电阻产生的能量损失，则（　　） A．输电线路中的电流 B．输电线路上损失的功率 C．若仅将输电电压变为原来的2倍，输电线路上损失的功率将变为原来的0.25倍 D．若仅将输电电压变为原来的2倍，输电线路上损失的电压将变为原来的2倍 【答案】C 【详解】A．输电线路中的电流 故A错误； B．输电线路上损失的功率 故B错误； C．若仅将输电电压变为原来的2倍，输电线路上损失的功率为 故输电线路上损失的功率将变为原来的0.25倍，故C正确； D．原来输电线路上损失的电压为 若仅将输电电压变为原来的2倍，输电线路上损失的电压为 所以若仅将输电电压变为原来的2倍，输电线路上损失的电压将变为原来的0.5倍，故D错误。 故选C。 2．（24-25高二下·河南洛阳·阶段练习）“西电东送”采用高压输电，在保持输送功率及输电线路电阻不变的情况下，将输送电压提高 到原来的5倍，则输电线路中电阻损耗的功率将减少到原来的（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据 P=UI可得 则输电线路中电阻损耗的功率 输送电压提高到原来的 5 倍，则输电线路中电阻损耗的功率变为原来的。 故选 A。 3．（2025·陕西榆林·三模）图甲是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。其输电原理图如图乙所示，采用高压输电可减少输电线上电能的损耗，发电机组发出电压有效值一定的交流电，经理想变压器升压后向远方输电，再经理想变压器降压后输送给用户。假设输电线总电阻r保持不变，下列说法正确的是（　　） A．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输电线损耗功率加倍 B．输电电压U一定时，输电功率P加倍，则输送给用户的功率也加倍 C．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半 D．输电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线损耗功率减半 【答案】C 【详解】A．由可知输电线电流 输电线损耗功率 输电电压U一定时，发电功率P加倍，输电线损耗功率变为原来的4倍，故A错误； B．用户得到的功率 发电功率P加倍时，用户得到的功率没有加倍，故B错误； C．由可知，发电功率P一定时，输电电压U加倍，则输电线中的电流减半，故C正确； D．由 可知，发电功率P一定时，输电电压U加倍，输电线损耗功率变为原来的，故D错误。 故选C。 4（24-25高二上·山东青岛·期末）如图是远距离输电线路示意图。已知升、降压变压器均为理想变压器，原副线圈匝数比分别为，升压变压器输入端电压峰值为、输入功率为P，输电线的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．输电线上的电流为 B．降压变压器输出端的电压为 C．若用户端负载增多，输电线损耗的功率减小 D．若，升压变压器输入端电流与降压变压器输出端电流大小相等 【答案】D 【详解】A．题意可知升压器输入端电压有效值 则升压器输入端电流 根据电流与匝数关系可知，输电线上的电流 故A错误； B．根据电压与匝数关系可知，升压器输出端电压为 则降压器输入端电压 故降压变压器输出端的电压为 联立以上解得 故B错误； C．若用户端负载增多，总电阻减小，降压变压器副线圈电流增大，根据变压器电流关系，输电线上电流增大，由 可知输电线损耗的功率增大，故C错误； D．以上分析可知当升压变压器输入端电流大小为时，输电线上的电流大小 根据电流与匝数关系可知，降压变压器输出端电流大小 联立以上可得 故当时，，故D正确。 故选D。 5．（24-25高三下·广东·开学考试）我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为50Hz的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为R。某时刻输电线上功率损失为P，下列说法正确的是（　　） A．家庭电路中1s内电流的方向变化50次 B．的输出功率等于的输入功率 C．用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小 D．若因为输电距离增加，R阻值增加一倍，则输电线功率损失变为2P 【答案】C 【详解】A．总电源输入频率为50Hz，一个周期内电流变化两次方向，变压器不改变交流电频率，因此在输出端每秒电流方向改变100次，故A错误； B．的输出功率等于的输入功率加上输电线上的损耗功率，故B错误； C．用电高峰期，用户端电流变大，输电线电流变大，输电线上损耗的电压变大，的输入电压变小，的输出电压变小，故C正确； D．R阻值增加一倍，输电线上电流变小，根据 可知，I变小，R变成2R，损耗功率不等于2P，故D错误。 故选C。 6．（24-25高二上·河南南阳·期末）如下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器变化时，相当于R的值变化（滑动片向下或向上移动）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法正确的是（   ） A．电流表的读数不变 B．电压表的读数变大 C．电压表的读数变小 D．电流表的读数变小 【答案】C 【详解】B．因输入电压不变，故电压表的读数不变，故B错误； ACD．因输入电压不变，变压器匝数比不变，故电压表的读数也不变，当用户的用电器增加时，相当于减小，分得的电压也变小，即电压表的读数变小，又由于减小，则副线圈回路的电阻变小，故电流表的读数变大，电流表的读数也变大，故AD错误，C正确。 故选C。 7．（24-25高三上·广西河池·期末）如图为某小型电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电，已知输电线的总电阻，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，副线圈与用电器组成闭合电路。若、均为理想变压器，的副线圈两端电压的变化规律如图乙所示，当用电器电阻时（　　） A．降压变压器原线圈电流的有效值为 B．升压变压器的输入功率为 C．发电机中的电流变化频率为 D．若用电器阻值增大，则输电线上损失的电功率增大 【答案】B 【详解】A．降压变压器副线圈两端交变电压，副线圈电压有效值为，由于阻值，所以通过电流的有效值是 降压变压器的原、副线圈匝数之比为，所以降压变压器原线圈电流的有效值为 故A错误； B．输电线上损失的电功率为 输出功率 因升压变压器输出功率等于导线上消耗的功率和用电器上消耗的功率，故升压变压器输入功率 故B正确； C．因交流电的角速度为 故频率为，故C错误； D．当用电器的电阻增大时，由于电压不变，电流减小，则输电线上损失的电功率减小，故D错误。 故选B。 8．（24-25高二上·浙江温州·期末）我国已投产运行的1100kV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、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程和数据可简化为如图所示，若直流线路的输电线总电阻为10Ω，变压与整流等造成的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当输送功率为时，下列说法正确的是（　　） A．直流输电线上的电流为 B．降压变压器的原副线圈匝数比大于 C．直流输电线上损失的功率为，损失的电压为40kV D．若保持输送电功率不变，改用550kV输电，直流输电线上损失的功率为 【答案】D 【详解】A．直流输电线上的电流为 故A错误； B．降压器的输入电压为 则降压变压器的原副线圈匝数比为 故B错误； C．直流输电线上损失的功率为 损失的电压为 故C错误； D．若保持输送电功率不变，改用输电，直流输电线的电流 则直流输电线上损失的功率为 故D正确。 故选D。 9．（24-25高二下·全国·课后作业）如图所示为远距离输电的原理图，发电机输出电压恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，其中降压变压器的变压比为n；图中电表均为理想电表；两变压器间输电线的总电阻为R。假如用户设备发生变化，导致输电线上的电压损失增加了，下列说法正确的是（    ） A．电压表示数增大 B．输电线上消耗的电功率增加 C．用户设备消耗的电功率减少 D．电流表示数增大了 【答案】D 【详解】A．如图所示 发电机输出电压恒定，升压变压器的输出电压不变，输电线上电压损失增加，所以降压变压器的原线圈两端电压减小，因电压匝数比不变，则降压变压器的副线圈两端电压减少，故A错误； BC．输电线的总电阻R不变，输电线上的电压损失增加，输电线上电流增加 输电线的损耗功率为 输电线的损耗功率增加 故BC错误； D．若降压变压器原、副线圈中电流分别为、，则 变压比n不变，所以 输电线上电流增加 所以降压变压器输出电流增加 故D正确。 故选D。 10．（24-25高二下·全国·单元测试）如图甲，白鹤滩水电站是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离输电。在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，图乙为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。理想变压器原、副线圈匝数分别为、，为输电线总电阻，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，虚线部分的等效电阻为 D．输电线路上损耗的功率为 【答案】B 【详解】AB．设用户端理想变压器原、副线圈两端电压分别为、，电流分别为、，则根据理想变压器特点 得 对原线圈电路有 由上式可得 故A错误，B正确； C．由 结合 联立可得 故C错误； D．根据C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 故D错误。 故选B。 二、多选题 11．（24-25高三下·河南南阳·阶段练习）一小型水电站通过升压变压器和降压变压器给某学校供电，发电机组输出电压恒定，输电线电阻保持不变。若白天相对夜晚学校用户的用电量减小，则（　　） A．发电机的输出功率增大 B．用户获得的电压升高 C．输电线上损失的电压不变 D．输电线上损失的电压变小 【答案】BD 【详解】A．夜晚用电量大于白天用电量，所以对应的发电机的输出功率夜晚大于白天，故A错误； BCD．白天用户端总电阻增大，根据等效电源法可知，电源电压不变，电阻增大，则输电线上电流变小，根据欧姆定律可知，输电线上的电压损失变小，所以降压变压器原线圈两端的电压变大，则用户获得的电压变大，故BD正确，C错误。 故选BD。 12．（24-25高二下·安徽安庆·阶段练习）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，取。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为500盏 【答案】BC 【详解】A．发电机的输出功率为 故A错误； B．输电线上损失的功率为 根据 可得 故B正确； C．用户得到的电功率为 降压变压器输出的电流为 则降压变压器的原、副线圈的匝数比为 故C正确； D．用户得到的电功率为 能正常发光的电灯盏数为 故D错误。 故选BC。 13．（24-25高二下·河南驻马店·阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为，输出电压为，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用高压输电，最后用户得到220V、的电力，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的电流之比 B．输电线的总电阻 C．降压变压器原、副线圈的匝数比 D．输电线的总电阻上的电压是 【答案】AC 【详解】A．根据 可得升压变压器原、副线圈的电流之比为 故A正确； BD．根据 可得输电线的电流为 根据 可得输电线的总电阻为 输电线的总电阻上的电压是 故BD错误； C．降压变压器原线圈的输入电压为 则降压变压器原、副线圈匝数比为 故C正确。 故选AC。 14．（24-25高二上·重庆·期末）某水电站的电能输送示意图如图所示，已知发电机线圈的匝数匝，线圈长为、长为，线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，角速度，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。已知理想交流电流表的示数，降压变压器副线圈两端电压，发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是（　　） A．输电线路上损耗的电功率为 B．升压变压器副线圈两端电压为 C．当用户增多时，用户得到的电压增大 D．交流发电机线圈电阻上消耗的热功率为 【答案】BD 【详解】A．根据理想降压变压器的变流比可知 可得输电线的电流为 则输电线路上损耗的电功率为 故A错误； B．根据理想变压器的变压比可知 可得降压变压器原线圈的电压为 则升压变压器副线圈两端电压为 故B正确； C．当用户用电器增多即负载功率变大时，需要的输入功率变大，故输电线上的电流变大，输电线上的电压降变大，故输电线上的功率损增大，用户得到的电压降低，故C错误； D．根据理想降压变压器的变流比可知 可得升压变压器的原线圈的电流为 交流发电机产生的电动势最大值为 则电动势有效值为 则交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率为 故D正确。 故选BD。 15．（24-25高二下·重庆·阶段练习）根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻R0。当用户端接一个定值电阻R时，R0上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（　　） A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则R0上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若R0阻值增加一倍，则R0上消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则R0上消耗的功率为4P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则R0上消耗的功率为4P 【答案】AC 【详解】A．等效电路图如图所示 设降压变压器的原副线圈匝数比为，则则输电线上的电流为 转子在磁场中转动时产生的电动势为 当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为 故上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确； C．升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故C正确； B．若阻值增加一倍，输电线路上的电流 上消耗的电功率，故B错误； D．若在用户端并联一个完全相同的电阻，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为 上消耗的电功率，故D错误。 故选AC。 16．（24-25高二下·河北保定·阶段练习）如图所示为远距离输电示意图，发电厂输出电压，输出功率，两个理想变压器的匝数比分别为、，输电线总电阻。则下列说法正确的是（　　） A． B．电阻两端的电压为 C．电阻损耗的功率为 D．用户端的电功率为 【答案】CD 【详解】A．根据电流与线圈匝数的关系 又 可得 则通过电阻的电流为 由， 得 A错误； B．电阻两端的电压为 B错误； CD．电阻损耗的功率 用户端的电功率 CD正确。 故选CD。 17．（24-25高二下·浙江温州·开学考试）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差h=5m，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻R=30Ω，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，g取．下列说法正确的是（    ） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比250：11 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为470盏 【答案】BD 【详解】A．发电机的输出功率为 A错误； B．输电线上损失的功率为 根据 可得 B正确； C．用户得到的电功率为 降压变压器输出的电流为 降压变压器的原、副线圈的匝数比 C错误； D．用户得到的电功率为 能正常发光的电灯盏数为 D正确。 故选BD。 三、解答题 18．（24-25高二下·天津南开·阶段练习）2023年10月，国内某品牌发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。总电源到充电桩的简化电路图如图所示。已知总电源输出频率为50Hz的正弦式交流电，升压变压器原线圈两端电压，输电线的总电阻，降压变压器的匝数比，变压器均视为理想变压器。若给汽车充电时该充电桩获得的电压1000V，功率为600kW，则 (1)流经充电桩电流的最大值为多少？ (2)输电线的总电阻消耗的功率为多少？ (3)升压变压器副线圈的电压为多少？ (4)升压变压器的匝数比为多少？ 【答案】(1) (2) (3)16000V (4) 【详解】（1）根据 解得流经充电桩电流的有效值为 则流经充电桩电流的最大值为 （2）B．根据 解得 则输电线的总电阻r消耗的功率为 （3）根据 解得降压变压器的输入电压为 则升压变压器副线圈的电压为 （4）升压变压器的匝数比 19．（24-25高二下·河北保定·阶段练习）一小型发电站通过升压，降压变压器把电能输送给用户，如图所示，发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。理想升压和降压变压器之间的输电导线的总电阻为，若升压变压器原，副线圈匝数比为，降压变压器原，副线圈的匝数比为。用户区标有“220V 11kW”的电动机恰能正常工作，其它位置的输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： (1)交流发电机产生的感应电动势的有效值； (2)输电线路上10s损耗的电能； (3)升压变压器原线圈两端的电压。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）交流发电机产生的感应电动势的最大值为 代入数据解得 则交流发电机产生的感应电动势的有效值为 （2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则有 解得 根据理想变压器的规律有 解得 输电线路上10s损耗的电能为 代入数据解得 （3）设升压变压器原线圈两端的电压为，根据理想变压器的规律有 解得 升压变压器副线圈两端电压为 解得 根据理想变压器的变压规律有 解得 20．（2025·黑龙江·模拟预测）小型交流发电机向较远处用户供电，发电机线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈abcd的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V  8.8kW”的电动机恰能正常工作，用户区及连接发电机线圈的输电导线电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： (1)输电线路上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求发电机线圈电阻r。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则 解得 根据理想变压器的变流规律有 解得 输电线路上损耗的电功率为 解得 （2）根据理想变压器的变压规律有 解得 升压变压器副线圈两端电压为 解得 根据理想变压器的变压规律有 解得 交流发电机产生的感应电动势的最大值为 代入数据解得电动势有效值 根据理想变压器的变流规律有 其中 解得 根据闭合电路欧姆定律有 解得 21．（24-25高二上·全国）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量为，落差，河水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，用户获得220V的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。取） (1)求输电线中的电流； (2)求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比； (3)如果输送的电能供“220V  100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。 【答案】(1) (2)， (3)470盏 【详解】（1）发电机的输出功率 输电线上损失的电功率 又 解得输电线中的电流为。 （2）升压变压器原线圈两端的电压 副线圈两端的电压为 故升压变压器原、副线圈的匝数比为 输电线上的电压损失为 降压变压器原线圈两端的电压为 降压变压器副线圈两端的电压为，故降压变压器原、副线圈的匝数比为 （3）设正常发光的电灯的盏数为，则 22．（23-24高二下·山东泰安·期末）风力发电机的工作原理可以简化为如图所示的模型：风轮通过齿轮箱带动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，并通过变压器和远距离输电线路给用户供电。若发电机的矩形线圈处于磁感应强度大小为 的水平匀强磁场中，线圈面积、匝数N = 200匝、总电阻 线圈绕垂直于磁场的水平轴匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，输出的电压 降压变压器原、副线圈的匝数比为5：1，降压变压器的副线圈连接用电户，两变压器间的输电线损耗的功率占发电机输出功率的 两变压器均为理想变压器。若用这个供电设备给某学校供电，该校获得的工作电压220V、电功率5.5kW。求 （1）输电线的总电阻R； （2）升压变压器原、副线圈匝数比∶； （3）发电机线圈绕轴的转速n。 【答案】（1）；（2）；（3）27r/s 【详解】（1）降压变压器两端的电功率相等，即 W 用电户的电流为 根据电流之比与线圈匝数之比的关系有 输电线损耗的功率占发电机输出功率的 则 解得 （2）根据电压之比与线圈匝数之比的关系有 ， 其中 解得 （3）升压变压器原、副线圈的电流满足 发电机的总电压为 V 根据最大值的计算公式有 其中 解得 r/s ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$