课时作业十四 变压器的综合应用(Word练习)-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

课时作业(十四) A基础达标 1．在远距离输电中，如果输送功率和输送距离不变，要减少输送导线上热损耗，目前最有效而又可行的输送方法是(　　) A．采用超导材料做输送导线 B．采用直流电输送 C．提高输送电的频率 D．提高输送电压 【解析】　提高输送电压，因为输送功率不变，所以输送电压高了，输送电流就小了，根据P＝I2R可得输送导线上热损耗就小了；故选D。 【答案】　D 2．(多选)远距离输电线路的示意图如图所示，若发电机的输出电压不变，则正确的是(　　) A．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率有关 B．输电线中的电流只由升压变压器原副线圈的匝数比决定 C．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大 D．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 【解析】　A．用户用电的总功率增加，升压变压器、降压变压器的原、副线圈电流都要增加，故A正确；B.输电线的电流由用户消耗的功率和高压输电电压有关，故B错误；C.用户总电阻减少时，输电线上电流增大，根据P损＝I2R，输电线上损失的功率增大，故C正确；D.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压与线路电压损失之和，故D错误。故选AC。 【答案】　AC 3．(多选)远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的功率损失和电压损失，正确的是(　　) A．输电线上的电功率损失是原来的倍 B．输电线上的电功率损失是原来的倍 C．输电线上的电压损失是原来的倍 D．输电线上的电压损失是原来的倍 【解析】　若输送电压升高为原来的n倍，由P＝UI可知输送电流是原来的倍，输电线上的电功率损失P′＝2R＝ 输电线上的电压损失ΔU′＝R＝ΔU 故选BC。 【答案】　BC 4．下图为长距离高压输电的示意图。关于长距离输电，下列说法正确的是(　　) A．减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小 D．高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好 【解析】　A．减小输电导线的横截面积能增大电阻，根据输电过程中损失的电功率P损＝I2R，不利于减小输电过程中的电能损失，故A错误；B.高压输电是通过减小输电电流，根据输电过程中损失的电功率P损＝I2R，有利于减小电路的发热损耗，故B正确；C.输送的电功率越大，输电线上的电流越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；D.高压输电综合考虑材料成本、技术、经济性等各个方面的因素，所以不是输电电压越高越好，故D错误。故选B。 【答案】　B 5．(多选)某水电站输电线路简化模型如图所示，已知R为输电线总电阻(可视为定值电阻)，发电机输出电压恒定。由于用电高峰期时用户端负载变化，使用户消耗的电功率增加。设升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是(　　) A．电压表V1的示数增大 B．电压表V2的示数减小 C．电流表A1的示数增大 D．电流表A2的示数减小 【解析】　A．变压器的电压关系原线圈电压决定副线圈电压，发电机输出电压恒定，所以电压表V1示数不变，A错误；BC.用电高峰期时用户端负载变化，使用户消耗的电功率增加，根据能量守恒可知，升压变压器的输出功率变大，根据P＝UI得，输电线上的电流增大，电流表A1的示数增大，根据U损＝IR，U′2＝U1－U损　＝，可得U2减小，BC正确； D．根据＝，可知，电流表A2的示数增大，D错误。故选BC。 【答案】　BC 6．特高压输电技术是我国特有的世界上最先进的输电技术，主要用于远距离输电，如将西北地区的电能送往东南地区。某变电站将特高压电网所供电能用10 kV的高压向某小区供电，输送的电功率为100 kW。现使用型号DYD50/C的电线，已知输电线的总电阻为20 Ω。则输电线上损耗的功率占输电总功率的(　　) A．1%　　　　　　　　B．2% C．5% D．10% 【解析】　输电线上的电流为IP＝UI，解得I＝10 A 损失的功率为P损＝I2R 其所占功率的百分比为η＝×100%＝2%，故ACD错误，B正确。故选B。 【答案】　B 7．(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，R0为负载电阻。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是(　　) 甲 乙 A．降压变压器T2的输入功率与输出功率之比为4∶1 B．降压变压器T2原线圈的输入电压为880 V C．升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压 D．当R0增大时，升压变压器T1的输出电压增大 【解析】　A．降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为1∶1，A错误； B．由图像得到，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin 100πt(V) 有效值为U＝＝220 V 降压变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，故降压变压器T2原线圈的输入电压为4×220 V＝880 V，B正确； C．由于输电线电阻有电压降，故升压变压器T1的输出电压大于降压变压器T2的输入电压，C正确；D.当R0增大时，由于升压变压器T1的输入电压不变，故输出电压不变，D错误。 故选BC。 【答案】　BC 8．(多选)如图所示额定电压为220 V的用户供电的远距离输电的示意图，已知输入原线圈n1两端的电压U1＝250 V，发电机的输出功率为P＝25 kW，输电线的电阻r＝5 Ω，如果输电线上损失的功率为输送功率的0.5%，如果图中的升压变压器以及降压变压器均为理想的变压器，则下列正确的是(　　) A．n1∶n2＝1∶20 B．n3∶n4＝975∶44 C．通过输电线的电流强度大小为5 A D．降压变压器原线圈两端的电压为4 875 V 【解析】　AB.导线上的电流为I2＝＝ A＝5 A 升压变压器副线圈中的电压为U2，则有U2＝＝ V＝5 000 V 则n1∶n2＝U1∶U2＝1∶20 则降压变压器的初级电压为U3＝U2－I1R＝5 000 V－5×5 V＝4 975 V 则n3∶n4＝U3∶U4＝995∶44 故A正确，B错误； C．根据以上分析可知，通过输电线的电流强度大小为5 A，故C正确； D．根据以上分析可知，降压变压器原线圈两端的电压为4 975 V，故D错误。 故选AC。 【答案】　AC 9．如图所示，假定发电机发出的是正弦交流电，电压的瞬时值u＝230sin 100πt，用户端的电压是U＝220 V，两条导线的总电阻是r＝1 Ω。 (1)发电机发出的正弦交流电的电压有效值为多少？交流电的频率为多少？ (2)用户得到的功率为多少？ (3)根据已有知识说说在远距离输电中，减少输电线路功率损失的方法有哪些？ 【解析】　(1)发电机发出的正弦交流电的电压有效值为，根据U有＝＝230 V 根据表达式，交流电的角速度为 ω＝100π rad/s 根据ω＝2πf 交流电的频率为f＝50 Hz (2)输电线上损失的电压 ΔU＝230 V－220 V＝Ir 解得输电上的电流为I＝10 A 用户得到的功率 P＝UI＝220×10 W＝2 200 W (3)根据P损失＝I2r 输电线上损失的电功率大小与电流大小和输电线的电阻有关；即减小输电线上的电流、减小输电线的电阻越小，则损失的功率就一定减少。 【答案】　(1)230 V,50 Hz　(2)2 200 W (3)减小输电线上的电流、减小输电线的电阻 B能力提升 10．白鹤滩水电站至浙江±800 kV特高压直流输电工程是国家“西电东送”战略的重点工程，线路全长2 140 km，输电容量8 000 MW，每年将向浙江输送清洁电能超236亿千瓦时，预计2023年3月份整体投运。已知每燃烧1吨标准煤可发电约3 000 kW/h，同时也将排放约3吨二氧化碳，以下说法或计算有明显错误的是(　　) A．在超远距离输电时，高压直流输电比高压交流输电更有优势 B．在输电功率一定条件下，输电电压提高10倍，线路损耗功率将降低为原来的，特高压输电可有效减小输电线上电能的损耗 C．这些清洁电能代替烧煤发电，浙江每年将减少二氧化碳排放约2 360万吨 D．实际输电时，要综合考虑各种因素，并不是输电电压越高越好 【解析】　A．在超远距离输电时，线路上的电感与电容对交流电会产生阻碍，而且易产生交流电相位的变化，高压直流输电比高压交流输电更有优势，故A正确，不符合题意；B.在输电功率一定条件下，输电电压提高10倍，线路电流将降低为原来的，线路损耗功率将降低为原来的，故B错误，符合题意；C.每年向浙江输送电能236亿千瓦时，每燃烧1吨标准煤可发电约3 000 KW/h，同时也将排放约3吨二氧化碳，则每年将减少二氧化碳排放约2 360万吨，故C正确，不符合题意；D.实际输电时，要综合考虑各种因素，并不是输电电压越高越好，故D正确，不符合题意。故选B。 【答案】　B 11．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250 V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8 Ω，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1×105 W，则输电线损失的功率为5×103 W B．若该发电系统输送功率为1×105 W，用户获得220 V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 【解析】　A．对于该系统输入输出功率不变，由于P＝1×105 W 故原线圈电流为I1＝＝400 A 对于中间线路有＝ 代入数据，解得I2＝25 A 则损失的功率为ΔP＝IR＝252×8 W＝5×103 W，A正确； B．根据＝ 代入数据，解得U2＝4×103 V 由A可知I2＝25 A 输电线的总电阻两端的电压为Ur＝I2r＝200 V 则U3＝U2－Ur＝3.8×102 V 又＝ 即有＝＝，B错误； C．由于输入输出功率相同，当用户消耗功率减小时，电流减小，但是＝不变，则U2不变，C错误； D．当消耗功率增大时，输电线电流变大，输电线的总电阻两端的电压变大，U2不变，根据U3＝U2－Ur 可知，U3变小，又由＝ 可知，U4变小，D错误。 故选A。 【答案】　A 12．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。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10∶1和1∶10，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，线路输送电功率为110 kW B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加 C．若保持发电机输出电压U1一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减少 D．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移 【解析】　A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得＝10，＝10 解得U2＝2 200 V，I2＝100 A 所以线路输送的电功率为P＝U2I2＝2 200×100 W＝220 kW，故A错误； B．输电线损耗的功率为ΔP＝Ir＝2r 若保持P不变，输电电压U2增大，则ΔP减小，故B错误； C．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，而输电线损耗电压为ΔU＝I2r，所以ΔU 增大，故C错误； D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。故选D。 【答案】　D 13．(多选)如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m，降压变压器的变压比为n，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了ΔU，则下列判断正确的是(　　) A．电流表A2的示数减小了 B．电流表A1的示数增大了 C．电压表V1的示数不变 D．输电线损失的功率增加了2R 【解析】　AB.根据理想变压器的电压规律，对于降压变压器＝n 根据欧姆定律，A1示数增加了ΔI1＝＝n 根据单相理想变压器的电流规律＝ 解得A2示数增加了ΔI2＝n·ΔI1＝n2 A错误，B正确； C．发电厂的输出电压恒定，升压变压器的变压比恒定，所以V1示数恒定，C正确； D．输电线上损失的功率增加了ΔP＝IR－IR≠(ΔI1)2R＝2R 所以损失的功率不一定为2R，D错误。故选BC。 【答案】　BC 14．三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程。枢纽控制的流域面积为1×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量Q＝4.51×1011 m3。水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面。在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量即26台发电机组同时工作时的总发电功率P＝1.82×107 kW。年平均发电量约为W＝8.40×1010 kW·h，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区供电紧张的局面。阅读上述资料，解答下列问题。(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，重力加速度g取10 m/s2) (1)请画出远距离输电的原理图并在其上用相应的符号标明相应的物理量； (2)若三峡电站上、下游水位差按H＝100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式并计算出效率η的数值； (3)若26台发电机组全部发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？ (4)将该电站的电能输送到华中地区，输电功率P1＝4.5×106 kW，采用超高压输电，输电电压U＝500 kV，而发电机输出的电压约为U0＝18 kV，要使输电线上损耗的功率为输送电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数之比和输电线路的总电阻。 【解析】　(1)远距离输电的原理图如图所示 (2)电站能量转化的效率 η＝＝ 所以有 η＝×100%≈67.1% (3)依据 P＝ 可知每台发电机组平均年发电时间 t＝＝天≈192.3天 (4)升压变压器原、副线圈的匝数之比 ＝＝ 由 P1＝UI 代入数据得 I＝9.0×103 A 又 P损＝I2R＝5%P1 可得 R≈2.78 Ω 【答案】　(1)见解析　(2)η＝，67.1% (3)192.3天　(4)9∶250,2.78 Ω 学科网（北京）股份有限公司 $$