3.4 电能的输送 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第三章 交变电流 第4节 电能的输送 同步练习 一、单项选择题 1.关于电能输送，下列分析正确的是（　　） A.由公式P=知，输电电压越高，输电线上功率损耗越少 B.由公式P=知，输电导线电阻越大，输电线上功率损耗越少 C.由公式P=I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损耗越大 D.由公式P=UI知，输电导线上的功率损耗与电流成正比 2.远距离输电示意图如图所示，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 3.某乡村学校在距学校较远的地方修建了一座小型水电站，输电电路如图所示，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%。不计变压器的损耗，乡村学校需要220 V电压时，升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为（　　） A. B. C. D. 4.某小型水电站电能输送线路示意图如图所示，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R1，用户端总电阻为R2。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I＝ B.升压变压器原线圈两端的电压U1＝ C.电阻R1、R2消耗的功率之比为R1∶bR2 D.若用户端负载增加，电流表示数变小 5.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P＝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P4＝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 二、多项选择题 6.远距离高压输电的示意图如图所示，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耗 B.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗 C.在输送电压一定时，输送的功率越大，输电过程中的电能损耗越少 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 7.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在保持输送功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响。则（　　） A.输电电流变为原来的2倍 B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍 C.输电线上降落的电压将变为原来的 D.输电线上损耗的电功率将变为原来的 8.远距离输电示意图如图所示，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝100 kW，输电线电阻R＝8 Ω。进行远距离输电时，下列说法正确的是（　　） A.若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小 B.若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大 C.输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比 D.用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W 9.下图为远距离输电的原理图，升压变压器的原、副线圈匝数比为a，降压变压器的原、副线圈匝数比为b，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的示数增大了ΔU，则下列判断正确的是（　　） A.电压表V1的示数不变 B.电流表A2的示数减小了 C.电流表A1的示数减小了 D.输电线损失的功率减小了R 三、非选择题 10.发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 Ω。 （1）此时用户得到的电压和电功率各为多少？ （2）如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？ 11.如图为某组同学研究远距离输电过程的装置图，矩形导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝222sin 100πt（V）。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，输电线路总电阻R＝25 Ω，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶11，降压变压器副线圈接入一台内阻r＝8.8 Ω的电动机，其两端的电压U＝220 V，效率η＝80%。导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表。 （1）求电动机的机械功率P机。 （2）求输电线上损失的功率ΔP。 （3）求电流表的读数IA。 12.某小型风力发电站的发电能力与一个流量Q＝2 m3/s、落差h＝5 m的水力发电站相当，若发电机总效率为50%，输出电压为250 V，输电线总电阻为R＝25 Ω，允许损失功率为输出功率的5%，降压变压器输出电压为220 V（即用户得到的电压），重力加速度g取10 m/s2，ρ水＝1×103 kg/m3。该输电线路使用理想升压、降压变压器，为满足用户的需求，求： （1）升压变压器的匝数比； （2）降压变压器的匝数比； （3）能使“220V　10 W”的电灯正常发光的盏数。 第三章 交变电流 第4节 电能的输送 同步练习 一、单项选择题 1.关于电能输送，下列分析正确的是（　　） A.由公式P=知，输电电压越高，输电线上功率损耗越少 B.由公式P=知，输电导线电阻越大，输电线上功率损耗越少 C.由公式P=I2R知，输电电流越大，输电导线上功率损耗越大 D.由公式P=UI知，输电导线上的功率损耗与电流成正比 答案：C 2.远距离输电示意图如图所示，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 3.某乡村学校在距学校较远的地方修建了一座小型水电站，输电电路如图所示，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%。不计变压器的损耗，乡村学校需要220 V电压时，升压变压器原、副线圈的匝数比和降压变压器原、副线圈的匝数比分别为（　　） A. B. C. D. 答案：D 解析：由ΔP＝4%P输出，ΔP＝R可得I2＝＝6 A，则U送＝＝1 500 V，升压变压器原、副线圈匝数比；输电线上电压损失ΔU＝I2R＝60 V，故降压变压器输入电压U1＝U送－ΔU＝1 440 V，故降压变压器原、副线圈匝数比，选项A、B、C错误，D正确。 4.某小型水电站电能输送线路示意图如图所示，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R1，用户端总电阻为R2。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I＝ B.升压变压器原线圈两端的电压U1＝ C.电阻R1、R2消耗的功率之比为R1∶bR2 D.若用户端负载增加，电流表示数变小 答案：B 解析：降压变压器等效电阻为R3＝b2R2，升压变压器等效电阻为R4＝a2（R1+b2R2），根据闭合电路欧姆定律知电流表的示数I1＝，选项A错误。根据欧姆定律可知，升压变压器原线圈两端的电压U1＝I1R4＝，选项B正确。根据P＝I2R，电阻R1、R2消耗的功率之比为P1∶P2＝I2R1∶I2R3＝R1∶b2R2，选项C错误。若用户端负载增加，用户端总电阻R2减小，电流表示数变大，选项D错误。 5.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P＝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P4＝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：因为发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率P＝500 kW，发电机的输出电流为I1＝＝2×103 A，选项A错误。用户端电流I4＝＝400 A，根据，I3＝8 A，解得P线＝R＝4 kW，选项B错误。输送给储能站的功率为P储＝（500－88－4） kW＝408 kW，选项C正确。，解得U3＝11 000 V，U2＝U3+I3R＝11 500 V，，选项D错误。 二、多项选择题 6.远距离高压输电的示意图如图所示，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耗 B.高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗 C.在输送电压一定时，输送的功率越大，输电过程中的电能损耗越少 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 解析：输电线损耗的功率P损=I2R线，减小I或R线均可减小输电线损耗的功率，减小R线可增大导线的横截面积，选项A、B正确。由I=知，当电压一定时，功率增大则电流增大，P损增大，选项C错误。输电过程不一定是电压越高越好，选项D正确。 7.中国已投产运行的1 000 kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在保持输送功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响。则（　　） A.输电电流变为原来的2倍 B.输电线上降落的电压将变为原来的2倍 C.输电线上降落的电压将变为原来的 D.输电线上损耗的电功率将变为原来的 答案：C 解析：根据输送功率P输=U输I输及P输不变，可知输电电流I输=，当U输变为原来的2倍时，I输变为原来的，选项A错误。输电线上降落的电压U降=I输R线∝I输，所以当输电电流变为原来的时，输电线上降落的电压也变为原来的，选项B错误，C正确。输电线上损耗的功率P损=R线∝，所以输电线上损耗的功率将变为原来的，选项D错误。 8.远距离输电示意图如图所示，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝100 kW，输电线电阻R＝8 Ω。进行远距离输电时，下列说法正确的是（　　） A.若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小 B.若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大 C.输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比 D.用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W 答案：AC 解析：由知，U1不变时，U2也不变，选项B错误。由U3＝U2－R知，电站的输出功率突然增大，U3减小，又，故U4也减小，选项A正确。I1＝＝400 A，I2＝＝25 A，，选项C正确。用10 000 V高压输电，即U2'＝10 000 V，I2'＝＝10 A，ΔP'＝I2'2R＝800 W，选项D错误。 9.下图为远距离输电的原理图，升压变压器的原、副线圈匝数比为a，降压变压器的原、副线圈匝数比为b，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的示数增大了ΔU，则下列判断正确的是（　　） A.电压表V1的示数不变 B.电流表A2的示数减小了 C.电流表A1的示数减小了 D.输电线损失的功率减小了R 答案：AC 解析：由于U不变，所以电压表V1的示数不变，选项A正确。由于V2增大，所以降压变压器原线圈的电压U3增大了bΔU，根据UV1＝IA1R+U3，所以IA1R减小了bΔU，所以电流表A1的示数减小了，A2的示数减小了，选项C正确，B错误。输电线损失的功率减小了ΔP＝I2R－R，选项D错误。 三、非选择题 10.发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 Ω。 （1）此时用户得到的电压和电功率各为多少？ （2）如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少？ 答案：（1）140 V　28 kW （2）219.2 V　43.84 kW 解析：（1）输电线上的电流 IR＝ A＝200 A 损耗的电压UR＝IRR＝200×2×0.2 V＝80 V 损耗的功率PR＝URIR＝80×200 W＝16 kW 用户得到的电压U用户＝U－UR＝140 V 用户得到的功率P用户＝P－PR＝28 kW。 （2）已知升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶10 输入电压U1＝220 V 因此，升压变压器的输出电压U2＝U1＝2 200 V 输电线上的电流IR'＝ A＝20 A 损耗的电压UR'＝IR'R＝20×2×0.2 V＝8 V 损耗的功率PR'＝UR'IR'＝8×20 W＝160 W 因此，降压变压器的输入电压U3＝U2－UR'＝2 192 V 已知降压变压器的匝数比n3∶n4＝10∶1 所以用户得到的电压U4＝U3＝219.2 V 用户得到的功率P用户'＝P－PR'＝43.84 kW。 11.如图为某组同学研究远距离输电过程的装置图，矩形导线框ABCD绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势e＝222sin 100πt（V）。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，输电线路总电阻R＝25 Ω，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶11，降压变压器副线圈接入一台内阻r＝8.8 Ω的电动机，其两端的电压U＝220 V，效率η＝80%。导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表。 （1）求电动机的机械功率P机。 （2）求输电线上损失的功率ΔP。 （3）求电流表的读数IA。 答案：（1）880 W （2）121 W （3）5.5 A 解析：（1）设通过电动机的电流为I，电动机内阻损耗的功率为P损，由题意得P损＝I2r，P损＝（1－η）P＝（1－η）UI，代入数据解得I＝5 A，P＝UI＝1 100 W，可得P机＝ηP＝880 W。 （2）设降压变压器原线圈两端的电压为U1，通过输电线路的电流为I1，由题意得，解得I1＝2.2 A，输电线路损耗的功率为ΔP＝R＝2.22×25 W＝121 W。 （3）两变压器均为理想变压器，则升压变压器的输入功率P1＝ΔP+P＝1 100 W+121 W＝1 221 W，由题意可知，发电机的输出电压峰值为222 V，则升压变压器的输入电压为U0＝ V＝222 V，电流表的读数IA为升压变压器的输入电流，可得IA＝＝5.5 A。 12.某小型风力发电站的发电能力与一个流量Q＝2 m3/s、落差h＝5 m的水力发电站相当，若发电机总效率为50%，输出电压为250 V，输电线总电阻为R＝25 Ω，允许损失功率为输出功率的5%，降压变压器输出电压为220 V（即用户得到的电压），重力加速度g取10 m/s2，ρ水＝1×103 kg/m3。该输电线路使用理想升压、降压变压器，为满足用户的需求，求： （1）升压变压器的匝数比； （2）降压变压器的匝数比； （3）能使“220V　10 W”的电灯正常发光的盏数。 答案：（1）　（2）　（3）4 750 解析：（1）时间t内流过的水的质量m＝ρQt，根据能量关系可得P＝ρQgh＝5×104 W，升压变压器输入的电流I1＝＝200 A，输电线中的电流为I，则根据I2R＝5%P，可得I＝10 A，则升压变压器的匝数之比。 （2）升压变压器的输出电压U2＝U1＝5 000 V 降压变压器的输入电压U3＝U2－IR＝4 750 V 则降压变压器的匝数之比。 （3）降压变压器的输出功率P'＝0.95P＝4.75×104 W 能正常发光的灯的盏数N＝＝4 750。 学科网（北京）股份有限公司 $