3.4电能的输送 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第二册

第19课时　电能的输送 考点一　降低输电损耗的途径 1 考点二　远距离输电与电网供电 3 巩固训练·提升能力 6 第19课时　电能的输送 考点一　降低输电损耗的途径 例题分析·考点题型 【例题1】（多选） 如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是(    ) A. 增加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. 高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 【变式训练1】（单选）某发电厂原来用的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到输电，输送的电功率都是。若输电线路的电阻为，则下列说法中正确的是(    ) A. 根据公式提高电压后输电线上的电流降为原来的倍 B. 根据公式提高电压后输电线上的电流增为原来的倍 C. 根据公式提高电压后输电线上的功率损失减为原来的倍 D. 根据公式提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的倍 【变式训练2】（多选）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。假设从处采用的超高压向处输电，输电线上损耗的的电功率为，到达处时电压下降了在保持处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用特高压输电，输电线上损耗的电功率变为，到达处时电压下降了不考虑其他因素的影响，则(    ) A. B. C. D. 考点二　远距离输电与电网供电 例题分析·考点题型 【例题1】（多选）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 【变式训练1】如图所示为某工厂购买的升压变压器和降压变压器各一台，给工厂车间供电，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比，输电线总电阻。发电机输出电压，输出功率为。问： 降压变压器的输出电压为多大？ 工厂获得的功率为多大？ 【变式训练2】如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈电阻不计，面，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。 求时电压表的示数； 若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是(    ) A. 变大 B. 增大 C. 变大 D. 变小 2.节约能源是当今世界的一种重要社会意识。原来采用高压向远方的城市输电，在输电线路上损耗的功率为。为减小输电线上损耗的功率，在输送功率一定、输电线路不变的同时，输电电压变为，则在输电线路上损耗的功率变为(    ) A. B. C. D. 3.“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. 4.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是 (    ) A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流 C. 降压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流 5.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，两个变压器均为理想变压器．当用户用电器增加假设所有用电器均可视为纯电阻，电网中数据发生变化，下列说法中正确的是 A. 降压变压器的输出电流减小 B. 输电线上损失的功率减小 C. 升压变压器的输出电压增大 D. 发电厂输出的总功率增大 6.如图所示为长沙市望城区铜官镇的火力发电站向长沙城区远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器。已知升压变压器原、副线圈匝数比为，发电站提供的是电压有效值为的正弦交流电，远距离输电线的总电阻为。降压变压器原、副线圈匝数比为，其中为一定值电阻，为由半导体材料制成的热敏电阻，当温度升高时其阻值变小，升压变压器的输入功率为。以下说法中正确的是(    ) A. 升压变压器原、副线圈两端交流电频率之比为 B. 远距离输电线路损耗功率为 C. 当所在处温度升高时，电压表的示数变小 D. 当所在处温度升高时，输中线路损耗功率变小 二、多选题。 7.远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为，则 A. B. 输电线损失的电功率为 C. 提高输送电压，则输电线电流减小 D. 电厂输送电功率为 8.如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原线圈匝数为匝，副线圈匝数为匝，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为。降压变压器右侧电路中为一定值电阻，为滑动变阻器，电压表为理想电压表，升压变压器的输入功率为。则(    ) A. 降压变压器副线圈输出的交流电频率为 B. 远距离输电线路损耗功率为 C. 当滑片向端滑动时，电压表的示数变大 D. 当滑片向端滑动时，输电线上的电流变大 9.某远距离输电的原理图的一部分如图所示，若理想降压变压器原、副线圈匝数比为，下列关系式正确的是(    ) A. B. C. 输电线路上损失的电功率为 D. 理想变压器的输入功率为 10.我国在特高压输电技术研究与应用领域处于国际领先水平。某发电站输出功率为，若采用高压输电，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是(    ) A. 输电电压越高，输电线上的电流越大 B. 减小输电线的电阻，能减少输电损耗 C. 该输电线上的总电阻为 D. 若采用特高压输电，该输电线上损失的功率为 11.如图所示为远距离输电的原理图，两个变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，其它导线电阻可忽略不计。已知发电厂的输出功率为，，，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是 A. 输电线上的电流为 B. C. 升压变压器原副线圈匝数比为 D. 降压变压器原副线圈匝数比为 12.同一座城市在不同季节，在工作日与节假日，在白天与夜晚，对电力的需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差，利用储能站可以将用电低谷时段把电能储存起来。某节能储能输电网络示意图如图所示，发电机的输出电压，输出功率，降压变压器原、副线圈的匝数比，输电线总电阻，用户端的电压，消耗的功率，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 B. 输电线上损失的功率为 C. 升压变压器原、副线圈的匝数比 D. 输送给储能站的功率为 三、计算题。 13.一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“”的电动机恰能正常工作，其他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： 交流发电机产生的感应电动势的有效值； 输电线路上损耗的电能； 升压变压器原线圈两端的电压。 14.我国自主研发的“南鲲”号发电装置已在珠海投入运行，其原理是利用海浪带动浪板摆动使发电线框转动，向外输出电能，如图。某同学根据该原理自制了如图所示的发电装置，装置在海浪作用下，线圈做匀速圆周运动。已知两永磁铁间可视为磁感应强度为的匀强磁场，线圈的匝数、面积，且在时间内转过了圈。将该发电装置连接到如图所示的输电电路中，两个理想变压器、原、副线圈匝数比分别为，，发电装置内阻不计。 求线圈中产生的交流电电动势的峰值 求交流电压表读数 若测得电流表读数为，负载电阻，求输电线路总阻值。 15.某个小型水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求输电效率即用户得到的功率与发电机发出的功率之比达到，也就是说在输电线上损失的功率控制在，用户得到的功率为。为此需要设计两个变压器的匝数比。请你计算： 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？ 从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？ 两个变压器的匝数比各应等于多少？ 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第19课时　电能的输送 考点一　降低输电损耗的途径 1 考点二　远距离输电与电网供电 3 巩固训练·提升能力 6 第19课时　电能的输送 考点一　降低输电损耗的途径 必备知识·回顾梳理 1.输送电能的基本要求 (1)可靠：指保证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。 2.对高压输电中几个电压的理解 (1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。 (2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。 (3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(U线＝U2－U3＝I2R线)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。 关键能力·规律方法 1.输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值。ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻。 2.输电线路的功率损失 (1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP＝I2r。 (2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝，ΔP＝ΔU·I。 3.减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由R＝ρ可知，输电距离一定时，使用电阻率小的金属材料，增大导线横截面积可减小电阻。 (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。 例题分析·考点题型 【例题1】（多选） 如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是(    ) A. 增加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. 高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 【变式训练1】（单选）某发电厂原来用的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到输电，输送的电功率都是。若输电线路的电阻为，则下列说法中正确的是(    ) A. 根据公式提高电压后输电线上的电流降为原来的倍 B. 根据公式提高电压后输电线上的电流增为原来的倍 C. 根据公式提高电压后输电线上的功率损失减为原来的倍 D. 根据公式提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的倍 【变式训练2】（多选）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。假设从处采用的超高压向处输电，输电线上损耗的的电功率为，到达处时电压下降了在保持处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用特高压输电，输电线上损耗的电功率变为，到达处时电压下降了不考虑其他因素的影响，则(    ) A. B. C. D. 题后反思·方法与技巧 输电线上电压和功率损失的计算方法 (1)U损＝Ir＝r＝U－U用户。 (2)P损＝I2r＝r＝P－P用户。 考点二　远距离输电与电网供电 必备知识·回顾梳理 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)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 关键能力·规律方法 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)，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。 ⑦输电效率η＝×100%。 例题分析·考点题型 【例题1】（多选）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 【变式训练1】如图所示为某工厂购买的升压变压器和降压变压器各一台，给工厂车间供电，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比，输电线总电阻。发电机输出电压，输出功率为。问： 降压变压器的输出电压为多大？ 工厂获得的功率为多大？ 【变式训练2】如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈电阻不计，面，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。 求时电压表的示数； 若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是(    ) A. 变大 B. 增大 C. 变大 D. 变小 2.节约能源是当今世界的一种重要社会意识。原来采用高压向远方的城市输电，在输电线路上损耗的功率为。为减小输电线上损耗的功率，在输送功率一定、输电线路不变的同时，输电电压变为，则在输电线路上损耗的功率变为(    ) A. B. C. D. 3.“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. 4.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是 (    ) A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流 C. 降压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流 5.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，两个变压器均为理想变压器．当用户用电器增加假设所有用电器均可视为纯电阻，电网中数据发生变化，下列说法中正确的是 A. 降压变压器的输出电流减小 B. 输电线上损失的功率减小 C. 升压变压器的输出电压增大 D. 发电厂输出的总功率增大 6.如图所示为长沙市望城区铜官镇的火力发电站向长沙城区远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器。已知升压变压器原、副线圈匝数比为，发电站提供的是电压有效值为的正弦交流电，远距离输电线的总电阻为。降压变压器原、副线圈匝数比为，其中为一定值电阻，为由半导体材料制成的热敏电阻，当温度升高时其阻值变小，升压变压器的输入功率为。以下说法中正确的是(    ) A. 升压变压器原、副线圈两端交流电频率之比为 B. 远距离输电线路损耗功率为 C. 当所在处温度升高时，电压表的示数变小 D. 当所在处温度升高时，输中线路损耗功率变小 二、多选题。 7.远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为，则 A. B. 输电线损失的电功率为 C. 提高输送电压，则输电线电流减小 D. 电厂输送电功率为 8.如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原线圈匝数为匝，副线圈匝数为匝，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为。降压变压器右侧电路中为一定值电阻，为滑动变阻器，电压表为理想电压表，升压变压器的输入功率为。则(    ) A. 降压变压器副线圈输出的交流电频率为 B. 远距离输电线路损耗功率为 C. 当滑片向端滑动时，电压表的示数变大 D. 当滑片向端滑动时，输电线上的电流变大 9.某远距离输电的原理图的一部分如图所示，若理想降压变压器原、副线圈匝数比为，下列关系式正确的是(    ) A. B. C. 输电线路上损失的电功率为 D. 理想变压器的输入功率为 10.我国在特高压输电技术研究与应用领域处于国际领先水平。某发电站输出功率为，若采用高压输电，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是(    ) A. 输电电压越高，输电线上的电流越大 B. 减小输电线的电阻，能减少输电损耗 C. 该输电线上的总电阻为 D. 若采用特高压输电，该输电线上损失的功率为 11.如图所示为远距离输电的原理图，两个变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，其它导线电阻可忽略不计。已知发电厂的输出功率为，，，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是 A. 输电线上的电流为 B. C. 升压变压器原副线圈匝数比为 D. 降压变压器原副线圈匝数比为 12.同一座城市在不同季节，在工作日与节假日，在白天与夜晚，对电力的需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差，利用储能站可以将用电低谷时段把电能储存起来。某节能储能输电网络示意图如图所示，发电机的输出电压，输出功率，降压变压器原、副线圈的匝数比，输电线总电阻，用户端的电压，消耗的功率，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 B. 输电线上损失的功率为 C. 升压变压器原、副线圈的匝数比 D. 输送给储能站的功率为 三、计算题。 13.一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“”的电动机恰能正常工作，其他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： 交流发电机产生的感应电动势的有效值； 输电线路上损耗的电能； 升压变压器原线圈两端的电压。 14.我国自主研发的“南鲲”号发电装置已在珠海投入运行，其原理是利用海浪带动浪板摆动使发电线框转动，向外输出电能，如图。某同学根据该原理自制了如图所示的发电装置，装置在海浪作用下，线圈做匀速圆周运动。已知两永磁铁间可视为磁感应强度为的匀强磁场，线圈的匝数、面积，且在时间内转过了圈。将该发电装置连接到如图所示的输电电路中，两个理想变压器、原、副线圈匝数比分别为，，发电装置内阻不计。 求线圈中产生的交流电电动势的峰值 求交流电压表读数 若测得电流表读数为，负载电阻，求输电线路总阻值。 15.某个小型水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求输电效率即用户得到的功率与发电机发出的功率之比达到，也就是说在输电线上损失的功率控制在，用户得到的功率为。为此需要设计两个变压器的匝数比。请你计算： 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？ 从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？ 两个变压器的匝数比各应等于多少？ 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第19课时　电能的输送 考点一　降低输电损耗的途径 1 考点二　远距离输电与电网供电 3 巩固训练·提升能力 6 第19课时　电能的输送 考点一　降低输电损耗的途径 必备知识·回顾梳理 1.输送电能的基本要求 (1)可靠：指保证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。 2.对高压输电中几个电压的理解 (1)输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。 (2)用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。 (3)损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(U线＝U2－U3＝I2R线)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。 关键能力·规律方法 1.输电线路的电压损失 输电线始端电压U与输电线末端电压U′的差值。ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻。 2.输电线路的功率损失 (1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP＝I2r。 (2)若输电线上损失的电压为ΔU，则功率损失还可以表示为ΔP＝，ΔP＝ΔU·I。 3.减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线的电阻 由R＝ρ可知，输电距离一定时，使用电阻率小的金属材料，增大导线横截面积可减小电阻。 (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。 例题分析·考点题型 【例题1】（多选） 如图为远距离高压输电的示意图，关于远距离输电，下列表述正确的是(    ) A. 增加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. 高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好 【答案】ABD  【解答】A.增加输电导线的横截面积能减小电阻，根据，减小电阻，有利于减少输电过程中的电能损失。故A正确。 B.根据知，高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。故B正确。 C.输送的电功率越大，则输电线上流过的电流越大，输电过程中的电能损失越大。故C错误。 D.高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好。故D正确。 故选ABD。 【变式训练1】（单选）某发电厂原来用的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到输电，输送的电功率都是。若输电线路的电阻为，则下列说法中正确的是(    ) A. 根据公式提高电压后输电线上的电流降为原来的倍 B. 根据公式提高电压后输电线上的电流增为原来的倍 C. 根据公式提高电压后输电线上的功率损失减为原来的倍 D. 根据公式提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的倍 【答案】C  【解答】根据，可知输送功率不变，电流与电压成反比，输送电压变为原来的倍，则输电电流降为原来的，故AB错误； 根据得，电流降为原来的，则输电线上损耗的功率减为原来的，故C正确，D错误。 故选C。 【变式训练2】（多选）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。假设从处采用的超高压向处输电，输电线上损耗的的电功率为，到达处时电压下降了在保持处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用特高压输电，输电线上损耗的电功率变为，到达处时电压下降了不考虑其他因素的影响，则(    ) A. B. C. D. 【答案】AD  【解答】、远距离输电时，线路上的电流；则在线路上损失的功率为；根据损失的功率公式可知，损失的功率与电压的平方成反比；假设从处采用的超高压向处输电，若改用特高压输电，电压变成原来的倍，则输电线上损耗的电功率变为原来的，即；故A正确，B错误； 、线路上的电流，到达处时电压下降了，下降电压与电压成反比，则若电压变成原来的倍，变为原来的，故，故C错误，D正确； 故选：。 题后反思·方法与技巧 输电线上电压和功率损失的计算方法 (1)U损＝Ir＝r＝U－U用户。 (2)P损＝I2r＝r＝P－P用户。 考点二　远距离输电与电网供电 必备知识·回顾梳理 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)合理地调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 关键能力·规律方法 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)，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。 ⑦输电效率η＝×100%。 例题分析·考点题型 【例题1】（多选）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  【解析】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 电阻损耗的功率，用户端的电功率，CD正确。 故选CD。 【变式训练1】如图所示为某工厂购买的升压变压器和降压变压器各一台，给工厂车间供电，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比，输电线总电阻。发电机输出电压，输出功率为。问： 降压变压器的输出电压为多大？ 工厂获得的功率为多大？ 【答案】根据，可得升压变压器副线圈输出电压为， 根据，可得通过输电线电流为， 则降压变压器原线圈输入电压为， 根据，可得降压变压器的输出电压为； 工厂获得的功率为，又，联立可得。 【变式训练2】如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈电阻不计，面，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。 求时电压表的示数； 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】当时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈和正好垂直切割磁感线，所以时，感应电动势为最大值，大小为 解得 因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值即为感应电动势的有效值，所以 即电压表的示数为； 由输电功率，用户得到的功率 可知导线上损失的功率 导线上的电流满足 即 升压变压器原线圈中的电流满足关系 即 升压变压器原线圈中的电流和副线圈中的电流的关系为 所以  巩固训练·提升能力 一、单选题。 1.如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是(    ) A. 变大 B. 增大 C. 变大 D. 变小 【答案】B  【解答】A、由于输入电压不变，升压变压器原副线圈匝数不变，故不变，故A错误； B、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，故B正确； C、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压不变，则不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压减小。故C错误； D、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，根据，知变大，故D错误。 故选：。 2.节约能源是当今世界的一种重要社会意识。原来采用高压向远方的城市输电，在输电线路上损耗的功率为。为减小输电线上损耗的功率，在输送功率一定、输电线路不变的同时，输电电压变为，则在输电线路上损耗的功率变为(    ) A. B. C. D. 【答案】D  【解答】设输送功率为，输送电压为，输电线的总电阻为，则，因为输电电压变为原来的倍，所以在输电线路上损耗的功率变为，ABC错误，D正确。 故选D。 3.“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】B  【解析】根据可得，则输电线路中电阻损耗的功率，输送电压提高到原来的倍，则输电线路中电阻损耗的功率变为原来的，选项B正确。 4.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是 (    ) A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流 C. 降压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流 【答案】C  【解析】对发电机，由可知发电机的输出电流，项错误。 对输电线，由可得，项错误。 由能量守恒可知用户获得的功率为，故对用户，由得，故降压变压器的匝数比为，项正确，项错误。 5.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，两个变压器均为理想变压器．当用户用电器增加假设所有用电器均可视为纯电阻，电网中数据发生变化，下列说法中正确的是 A. 降压变压器的输出电流减小 B. 输电线上损失的功率减小 C. 升压变压器的输出电压增大 D. 发电厂输出的总功率增大 【答案】D  【解析】A.由于用户消耗的功率增大，因此降压变压器的输出电流  增大，A错误； B.根据，可知流过输电线上的电流增大，输电线上损失的功率增大，B错误； C.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  不变，C错误； D.由于变压器为理想变压器，输电线上损失的功率增大，用户消耗的功率增大，因此发电厂输出的总功率增大，D正确。 故选D。 6.如图所示为长沙市望城区铜官镇的火力发电站向长沙城区远距离输电的示意图，图中变压器均为理想变压器。已知升压变压器原、副线圈匝数比为，发电站提供的是电压有效值为的正弦交流电，远距离输电线的总电阻为。降压变压器原、副线圈匝数比为，其中为一定值电阻，为由半导体材料制成的热敏电阻，当温度升高时其阻值变小，升压变压器的输入功率为。以下说法中正确的是(    ) A. 升压变压器原、副线圈两端交流电频率之比为 B. 远距离输电线路损耗功率为 C. 当所在处温度升高时，电压表的示数变小 D. 当所在处温度升高时，输中线路损耗功率变小 【答案】C  【解析】A. 变压器不改变交流电的频率，故升压变压器原、副线圈两端交流电频率之比为，A错误 B.由及，解得， 远距离输电线路损耗功率为，B错误 等效电路如图： ， 则有， 负载端的等效电阻为， 令，则， 当所在处温度升高时，阻值减小，减小，输电线上的电流变大，输电线路损耗功率变大，D错误由可知，增大，增大，增大，由可知，减小，故减小，由可知，电压表读数小，C正确， 故选C。 二、多选题。 7.远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为，则 A. B. 输电线损失的电功率为 C. 提高输送电压，则输电线电流减小 D. 电厂输送电功率为 【答案】CD  【解答】：、在输电线路上：，所以，故A错误； B、由于不是两端的电压，所以输电线损失的电功率不是，故B错误； C、因为输送功率不变，根据，可知提高输送电压，则输电线电流减小，故C正确； D、因变压器为理想变压器，所以有，故D正确。 故选 。 8.如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原线圈匝数为匝，副线圈匝数为匝，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为。降压变压器右侧电路中为一定值电阻，为滑动变阻器，电压表为理想电压表，升压变压器的输入功率为。则(    ) A. 降压变压器副线圈输出的交流电频率为 B. 远距离输电线路损耗功率为 C. 当滑片向端滑动时，电压表的示数变大 D. 当滑片向端滑动时，输电线上的电流变大 【答案】AD  【解析】A.由题图乙知交流电的周期为，所以频率为，故A正确； B.由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为，所以输电线中的电流为，输电线损失的电压为，输电线路损耗功率为，故B错误； C.当滑片向端滑动时其阻值减小，副线圈两端电压不变，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表的示数变小，故C错误； D.由以上分析知副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，故D正确。 故选AD。 9.某远距离输电的原理图的一部分如图所示，若理想降压变压器原、副线圈匝数比为，下列关系式正确的是(    ) A. B. C. 输电线路上损失的电功率为 D. 理想变压器的输入功率为 【答案】BD  【解析】A.由于输电线与用户间连有一理想变压器，匝数与电流成反比，所以，故A错误； B.输电线上损失的电压为，故B正确； C.等效总电阻是 的两条输电线输电，输电线路中的电流是，所以输电线损耗的功率是，故C错误； D.理想变压器的输入功率为，故D正确。 故选BD。 10.我国在特高压输电技术研究与应用领域处于国际领先水平。某发电站输出功率为，若采用高压输电，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是(    ) A. 输电电压越高，输电线上的电流越大 B. 减小输电线的电阻，能减少输电损耗 C. 该输电线上的总电阻为 D. 若采用特高压输电，该输电线上损失的功率为 【答案】BD  【解析】A.由可得，当输出功率一定时，输电电压越高，输电线上的电流越小，故A错误； B.根据，在电流一定时，减小输电线的电阻，能减少输电损耗，故B正确； C.已知输出功率，输电电压，根据可得输电电流，又已知输电线上损失的功率，由可得输电线总电阻，故C错误； D.若采用特高压输电，输出功率不变，根据可得输电电流， 则损失的功率，故D正确。 11.如图所示为远距离输电的原理图，两个变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，其它导线电阻可忽略不计。已知发电厂的输出功率为，，，输电线上损失的功率为。下列说法正确的是 A. 输电线上的电流为 B. C. 升压变压器原副线圈匝数比为 D. 降压变压器原副线圈匝数比为 【答案】AD  【解析】A.发电厂输出的电流，输电线的电流，故A正确； B.升压变压器，，，输电线回路中，，故B错误； C.升压变压器原副线圈匝数比为，故C错误； D.降压变压器原副线圈匝数比为，故D正确； 故选AD。 12.同一座城市在不同季节，在工作日与节假日，在白天与夜晚，对电力的需求量差异很大，会形成用电高峰和低谷之间的峰谷负荷差，利用储能站可以将用电低谷时段把电能储存起来。某节能储能输电网络示意图如图所示，发电机的输出电压，输出功率，降压变压器原、副线圈的匝数比，输电线总电阻，用户端的电压，消耗的功率，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 B. 输电线上损失的功率为 C. 升压变压器原、副线圈的匝数比 D. 输送给储能站的功率为 【答案】BC  【解析】发电机的输出电流为 ，A错误； 用户端电流即降压变压器副线圈中的电流 ，故输电线中的电流 ，则线路损失的电压，，B正确； 升压变压器副线圈两端电压，可得升压变压器的匝数比 ，C正确； 输送给储能站的功率为，D错误。 三、计算题。 13.一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“”的电动机恰能正常工作，其他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： 交流发电机产生的感应电动势的有效值； 输电线路上损耗的电能； 升压变压器原线圈两端的电压。 【答案】解：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  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  输电线路上损耗的电能为  代入数据解得  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  14.我国自主研发的“南鲲”号发电装置已在珠海投入运行，其原理是利用海浪带动浪板摆动使发电线框转动，向外输出电能，如图。某同学根据该原理自制了如图所示的发电装置，装置在海浪作用下，线圈做匀速圆周运动。已知两永磁铁间可视为磁感应强度为的匀强磁场，线圈的匝数、面积，且在时间内转过了圈。将该发电装置连接到如图所示的输电电路中，两个理想变压器、原、副线圈匝数比分别为，，发电装置内阻不计。 求线圈中产生的交流电电动势的峰值 求交流电压表读数 若测得电流表读数为，负载电阻，求输电线路总阻值。 【答案】线圈转速为 线圈的角速度为 线圈产生电动势的峰值 升压变压器原线圆电压有效值为 升压变压器原副线圈电压之比满足 电压表读数 负载两端电压 降压变压器原副线圈两端电压之比 求得降压变压器原线圈电压 降压变压器原副线圈两端电流之比 求得降压变压器原线圈电流 则根据欧姆定律有 求得输电线路总电阻  15.某个小型水电站发电机的输出功率为，发电机的电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为。要求输电效率即用户得到的功率与发电机发出的功率之比达到，也就是说在输电线上损失的功率控制在，用户得到的功率为。为此需要设计两个变压器的匝数比。请你计算： 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？ 从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？ 两个变压器的匝数比各应等于多少？ 【答案】解：由 解得升压变压器输入的电流为 输电线上损失的功率 解得输电线上通过的电流是； 从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为 解得：； 由 解得： 由， 可得 代入数据解得： 由串联电路电压规律得 可得。 答：升压变压器输入的电流为，输电线上通过的电流是； 从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为； 两个变压器的匝数比各应等于和。  12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $