4. 电能的输送（分层作业）物理人教版选择性必修第二册

3.4电能的输送 目录 【攻核心.技能提升】-------------------------------------------------------------------------------1 考点一、对降低电能损耗的两个途径的理解--------------------------------------------------1 考点二、解决电网供电（输电）的有关问题--------------------------------------------------1 【拓思维.重难突破】--------------------------------------------------------------------------------3 【链高考.精准破局】-------------------------------------------------------------4 考点一、对降低电能损耗的两个途径的理解 1．（多选题）中央电视台焦点访谈栏目曾多次报道某些边远落后的农村电价过高、农民负担过重的问题。造成电价高的客观原因主要是电网陈旧老化，电能损耗严重。为了保障农民的利益，在进行电网改造的时候，电力部门必须考虑尽可能减少输电线上的能量损耗。下列方法可行的是（　　） A．提高输送电压 B．将铝线换成银线 C．适当增大输电线的截面积 D．缩短输电线长度 2．蒙西—京津冀千伏特高压直流输电工程是我国一项重要的能源工程。特高压直流输电技术可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失，下列说法正确的是（　　） A．变压器升高电压后可以直接输送直流电 B．输电线越细，输电线上损耗的能量一定越少 C．可以通过减小输送电流的方式来减小输电线上的能量损耗 D．输电线上的能量损耗与用户端用电器的多少无关 3．（多选题）为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，输电线上的热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时（认为输电功率和输电线电阻不变）（　　） A．输电电流为3I B．输电电流为9I C．输电电压为3U D．输电电压为U 考点二、解决电网供电（输电）的有关问题 4．如图为远距离输电示意图，升压变压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为，交流电源的输出电压有效值不变。当用电器消耗的总功率为P时，其两端的电压为U，已知输电线电阻为r，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，则输电线上损失的功率为（　　） A． B． C． D． 5．我国特高压输电技术在世界上处于领先地位。特高压输电是指直流电压在800kV以上或交流电压在1000kV以上进行的电能输送，特高压输电可使输送中的电能损耗大幅降低。假若采用550kV超高压从A处向B处输电，输电线上损耗的电功率为，在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为，不考虑其他因素的影响，则（　　） A． B． C． D． 6．（多选题）图（a）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（b）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表示输电线电阻，则当用户功率增大时（  ） A．示数增大，示数减小 B．示数不变、示数减小 C．输电线上的功率损失增大 D．、示数的乘积等于、示数的乘积 7．（多选题）如图为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压，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。充电桩充电时的额定功率，额定电压，变压器均视为理想变压器。计算正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端电压 B．降压变压器原线圈两端电压 C．通过输电线上的电流 D．输电线的总电阻 8．（多选题）2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副线圈匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（　　） A．当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0 B．若触头P下移，副线圈输出电压增大，输电线电流将减小 C．若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的 D．用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节 9．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求： （1）升压变压器副线圈两端的电压； （2）输电线上损耗的电功率； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比． （4）该厂安装的都是“220V  40W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？ 10．为推动绿色转型，发展绿色低碳产业，风能发电具有广阔的前景。如图甲所示为风力发电机的示意图，通过变速箱，转轴的转速能达到扇叶转速的20倍，转轴带动线框以恒定的转速在匀强磁场中做匀速圆周运动。已知线框的匝数匝、线框的面积，磁场的磁感应强度大小，、间可输出的电压，且该电压输入升压变压器的原线圈。如图乙所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，并通过电阻的输电线向用户送电，到达用户端时通过匝数比的降压变压器为额定电压、额定功率的用电器供电。求： (1)扇叶的转速； (2)的值； (3)远距离输电的输电效率（结果保留两位有效数字）。 11．（多选题）【2025年高考重庆卷物理真题】2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则（　　） A．直流输电导线中的电流为250A B．直流输电导线总阻值不超过16Ω C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为 12．（多选题）【来源】2025年高考湖北卷物理真题在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是（　　） A．仅增加用户数，r消耗的功率增大 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．仅适当增加n2，用户端的电压增大 D．仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小 13．【2024年高考湖南卷物理真题】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。当用户端接一个定值电阻R时，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，则上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P 14．【2023年高考山东卷物理真题】某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。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88kW，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368A B．输电线上损失的功率为4.8kW C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44 15．【2023年高考浙江卷物理真题（6月）】我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（　　） A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流 C．1100kV是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定 16．（多选题）【2023年高考天津卷物理真题】“西电东送”是我国重要的战略工程，从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电导线的电阻，的副线圈并联多个用电器，下列说法正确的是（　　） A．输出电压等于输入电压 B．输出功率大于输入功率 C．用电器增多后，R消耗的功率减小 D．用电器增多后，的输出电压降低 17．（多选题）【2022年新高考福建物理高考真题】某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“  ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（　　） A．与一样亮 B．比更亮 C．上消耗的功率比的大 D．上消耗的功率比的小 18．（多选题）【2021年山东省普通高中学业水平选择性考试（山东卷）】输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（　　） A． B． C． D． 19．【2020年浙江省高考物理试卷（7月选考）】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 20．（多选题）【2020年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅱ）】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A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（　　） A．∆P′=∆P B．∆P′=∆P C．∆U′=∆U D ．∆U′=∆U 21．【2018年江苏省高考物理试题】采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为（    ） A．55 kV B．110 kV C．440 kV D．880 kV 22．【2015年福建省高考物理试题】图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2 。在T的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　） A． B． C． D． 23．【2014年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试物理（四川卷）】如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（　　） A．用户用电器上交流电的频率是100Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500V C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小 24．【2014年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试物理（浙江卷）】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I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2．则（    ） A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U C．理想变压器的输入功率为I12r D．输电线路上损失的电功率为I1U 25．（多选题）【2011年普通高等学校招生全国统一考试物理卷（山东卷）】为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是 （ ） A． B． C．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移 D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4电能的输送 目录 【攻核心.技能提升】-------------------------------------------------------------------------------1 考点一、对降低电能损耗的两个途径的理解--------------------------------------------------1 考点二、解决电网供电（输电）的有关问题-------------------------------------------------- 1 【拓思维.重难突破】--------------------------------------------------------------------------------1 【链高考.精准破局】-------------------------------------------------------------2 考点一、对降低电能损耗的两个途径的理解 1．（多选题）AC 2．C 3．（多选题）AD 考点二、解决电网供电（输电）的有关问题 4．A 5．C 6．（多选题）BC 7．（多选题）ABD 8．（多选题）AD 9．【答案】（1）2500V （2）6000W （3）10：1 （4）1100盏 【详解】试题分析：（1）根据理想变压器的电压比与匝数比的关系有：，所以． （2）P2＝P1＝50 kW．输电线中电流： 则ΔP＝IR线＝202×15 W＝6000W． （3）根据能量守恒，用户得到功率为：P4＝P1－ΔP＝44000W． 所以降压变压器副线圈电流： 故 （4）n= 考点：远距离输电 【名师点睛】考查了远距离输电、理想变压器的特点，理解理想变压器功率关系是输出功率决定输入功率；原、副线圈的匝数比等于电压比，与电流成反比；降压变压器初级电压等于升压变压器次级电压与导线上上的电压损失的差值． 10．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）输入升压变压器原线圈的电压 则风力发电机产生感应电动势的最大值 设转轴的转速为，则由题意 又 解得 结合题意可知扇叶的转速为 （2）由变压器的工作原理，降压变压器原副线圈电压、满足 解得 由题意可知，降压变压器副线圈的电流 设降压变压器原线圈电流，则有 解得 输电线上损失的电压为 升压变压器副线圈的输出电压为 则由 可知升压变压器原、副线圈的匝数比为 （3）输电线上损失的功率 用户得到的电功率 发电机的输出功率 远距离输电的效率 代入数据解得 11．（多选题）BD 12．（多选题）AC 13．A 14．C 15．A。 16．（多选题）BD 17．（多选题）BC 18．（多选题）BD 19．C 20．（多选题）AD 21．C 22．C 23．D 24．A 25．（多选题）BD / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4电能的输送 目录 【攻核心.技能提升】-------------------------------------------------------------------------------1 考点一、对降低电能损耗的两个途径的理解--------------------------------------------------1 考点二、解决电网供电（输电）的有关问题-------------------------------------------------- 2 【拓思维.重难突破】--------------------------------------------------------------------------------5 【链高考.精准破局】-------------------------------------------------------------8 考点一、对降低电能损耗的两个途径的理解 1．（多选题）中央电视台焦点访谈栏目曾多次报道某些边远落后的农村电价过高、农民负担过重的问题。造成电价高的客观原因主要是电网陈旧老化，电能损耗严重。为了保障农民的利益，在进行电网改造的时候，电力部门必须考虑尽可能减少输电线上的能量损耗。下列方法可行的是（　　） A．提高输送电压 B．将铝线换成银线 C．适当增大输电线的截面积 D．缩短输电线长度 【答案】AC 【详解】A．由可知，用户功率不变，增大输送电压可使输电线路电流减小，由焦耳定律 可知，电流减小可以减少输电线上的能量损耗。A正确； B．将铝线换成银线虽然比铜的电阻小，但银不稳定，已折损，造价成本高等缺点不适用于当输送电线。B错误； C．适当增大输电线的截面积，可使电阻减小，结合A中分析，可以减少输电线上的能量损耗。C正确； D．缩短输电线长度，虽能使电阻减小，但每条输电线路都是经过规划的，不能随意更改。D错误。 故选AC。 2．蒙西—京津冀千伏特高压直流输电工程是我国一项重要的能源工程。特高压直流输电技术可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失，下列说法正确的是（　　） A．变压器升高电压后可以直接输送直流电 B．输电线越细，输电线上损耗的能量一定越少 C．可以通过减小输送电流的方式来减小输电线上的能量损耗 D．输电线上的能量损耗与用户端用电器的多少无关 【答案】C 【详解】根据直流输电原理，输电线路的能量损耗主要由焦耳热引起，损耗功率为 ，其中 为输送电流， 为输电线电阻。以下对各选项逐一分析 A．变压器利用电磁感应工作，需变化的磁场，而直流电电压恒定，无法产生变化的磁场，因此变压器不能直接用于直流电的电压变换。故A错误。 B．输电线电阻 （ 为电阻率， 为长度， 为横截面积），输电线越细（ 越小）， 越大；损耗功率 随 增大而增大，因此损耗一定增加。故B错误。 C．由 可知，减小输送电流 可直接降低损耗功率。实际输电中，通过升高电压（功率 一定时， 增大则 减小）实现电流减小，从而减少损耗。故C正确。 D．用户端用电器增多时，总功率需求增大；在输电电压一定时，由 可知输送电流 增大，导致损耗功率 增加。因此损耗与用户端用电器数量相关。故D错误。 故选C。 3．（多选题）为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，输电线上的热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时（认为输电功率和输电线电阻不变）（　　） A．输电电流为3I B．输电电流为9I C．输电电压为3U D．输电电压为U 【答案】AD 【详解】高压线上的热耗功率为：P=I2R线 ，若热耗功率变为9P，则有：9P=I′2R线，得：I′=3I，又输送功率不变，由P=UI=U′I′得：输电电压为U，故AD正确BC错误。 故选AD。 考点二、解决电网供电（输电）的有关问题 4．如图为远距离输电示意图，升压变压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为，交流电源的输出电压有效值不变。当用电器消耗的总功率为P时，其两端的电压为U，已知输电线电阻为r，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，则输电线上损失的功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】用电器消耗的总功率为 由理想变压器原、副线圈中的电流之比与原、副线圈匝数之比的关系可知 输电线上损失的功率 故A正确BCD错误。 故选A。 5．我国特高压输电技术在世界上处于领先地位。特高压输电是指直流电压在800kV以上或交流电压在1000kV以上进行的电能输送，特高压输电可使输送中的电能损耗大幅降低。假若采用550kV超高压从A处向B处输电，输电线上损耗的电功率为，在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为，不考虑其他因素的影响，则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设输送的电功率为，输电线上的总电阻为，则550kV输电线上损耗的电功率为 改用1100kV特高压输电，输电线上损耗的电功率为 二者比较，计算得出 C正确。 6．（多选题）图（a）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（b）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表示输电线电阻，则当用户功率增大时（  ） A．示数增大，示数减小 B．示数不变、示数减小 C．输电线上的功率损失增大 D．、示数的乘积等于、示数的乘积 【答案】BC 【详解】AB．在此过程中，发电机的电压不变，而升压变压器的匝数比也保持不变，则电压表V1的示数不变，使用户消耗的电功率增加，发电机输出功率增加时，说明发电机的电流增大，在保持升压变压器匝数比不变的情况下，则输电电路上的电流也增加，A1示数增大，因此在输电线路上的电压损失也增多，在保持降压变压器的匝数比不变的情况下，电压表V2的示数减小，因为输电线上的电流增加，而降压变压器的匝数比保持不变，则电流表A2的示数增大，故A错误，B正确； C．由于A1示数I1增大，则根据，可知输电线上损失的功率增大，故C正确； D．根据输电线上有功率损失，可知V1、A1示数乘积 U1I1=P1 大于V2、A2示数乘积 U2I2=P2 故D错误。 故选BC。 7．（多选题）如图为某一新能源动力电池充电的供电电路图。配电设施的输出电压，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。充电桩充电时的额定功率，额定电压，变压器均视为理想变压器。计算正确的是（　　） A．升压变压器副线圈两端电压 B．降压变压器原线圈两端电压 C．通过输电线上的电流 D．输电线的总电阻 【答案】ABD 【详解】A．根据，可得升压变压器副线圈两端电压，故A正确； B．根据，可得降压变压器原线圈两端电压，故B正确； CD．根据，可得通过输电线上的电流 根据 可得输电线的总电阻，故C错误，D正确。 故选ABD。 8．（多选题）2025年某高层住宅的智能供电系统采用一套应急交流发电系统，该系统由理想交流发电机与副线圈匝数可调的变压器组成。发电机的线圈可绕轴OO'在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，线圈电阻不计；滑动触头P可在副线圈上下移动，以调节用户端电压。输电线电阻为R0。以下说法中正确的是（　　） A．当线圈平面与磁场方向垂直时，发电机输出电动势瞬时值为0 B．若触头P下移，副线圈输出电压增大，输电线电流将减小 C．若发电机转速减半，用户获得的功率减为原来的 D．用户数量增加时，为保持用户端电压稳定，应将触头P向下调节 【答案】AD 【详解】A．当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈平面处于中性面位置，此时产生的感应电动势为零，故A正确； B．若触头P下移，副线圈匝数增大，而原线圈的输入电压、原线圈匝数不变，由可知，副线圈输出电压增大，在用户不变时，输电线电流将增大，故B错误； C．发电机产生的感应电动势的最大值为 又, 故发电机线圈的转速减为原来的一半，则有效值变为原来的，而变压器的匝数比不变，故副线圈的电压变为原来的，副线圈的电流也变为原来的，根据可知，用户获得的功率减为原来的，故C错误； D．当用户数目增多时，因用户之间为并联关系，所以用户电阻减小，用户分得的电压减小，为使用户端电压稳定，应增大副线圈两端的电压，根据可知，应增大，即应将触头P向下调节，故D正确。 故选AD。 9．一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求： （1）升压变压器副线圈两端的电压； （2）输电线上损耗的电功率； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比． （4）该厂安装的都是“220V  40W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？ 【答案】（1）2500V （2）6000W （3）10：1 （4）1100盏 【详解】试题分析：（1）根据理想变压器的电压比与匝数比的关系有：，所以． （2）P2＝P1＝50 kW．输电线中电流： 则ΔP＝IR线＝202×15 W＝6000W． （3）根据能量守恒，用户得到功率为：P4＝P1－ΔP＝44000W． 所以降压变压器副线圈电流： 故 （4）n= 考点：远距离输电 【名师点睛】考查了远距离输电、理想变压器的特点，理解理想变压器功率关系是输出功率决定输入功率；原、副线圈的匝数比等于电压比，与电流成反比；降压变压器初级电压等于升压变压器次级电压与导线上上的电压损失的差值． 10．为推动绿色转型，发展绿色低碳产业，风能发电具有广阔的前景。如图甲所示为风力发电机的示意图，通过变速箱，转轴的转速能达到扇叶转速的20倍，转轴带动线框以恒定的转速在匀强磁场中做匀速圆周运动。已知线框的匝数匝、线框的面积，磁场的磁感应强度大小，、间可输出的电压，且该电压输入升压变压器的原线圈。如图乙所示，升压变压器原、副线圈的匝数比为，并通过电阻的输电线向用户送电，到达用户端时通过匝数比的降压变压器为额定电压、额定功率的用电器供电。求： (1)扇叶的转速； (2)的值； (3)远距离输电的输电效率（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）输入升压变压器原线圈的电压 则风力发电机产生感应电动势的最大值 设转轴的转速为，则由题意 又 解得 结合题意可知扇叶的转速为 （2）由变压器的工作原理，降压变压器原副线圈电压、满足 解得 由题意可知，降压变压器副线圈的电流 设降压变压器原线圈电流，则有 解得 输电线上损失的电压为 升压变压器副线圈的输出电压为 则由 可知升压变压器原、副线圈的匝数比为 （3）输电线上损失的功率 用户得到的电功率 发电机的输出功率 远距离输电的效率 代入数据解得 11．（多选题）【2025年高考重庆卷物理真题】2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通，助力重庆形成特高压输电新格局，该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆，多次转换后变为的交流电，再经配电房中的变压器（视为理想变压器）降为的家用交流电，若输电线路输送功率为，且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%，则（　　） A．直流输电导线中的电流为250A B．直流输电导线总阻值不超过16Ω C．家用交流电的电压最大值为220V，频率为50Hz D．配电房中变压器原、副线圈中电流比为 【答案】BD 【详解】A．直流输电电流由公式计算得 ，故A错误； B．导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率 由 得导线总阻值上限 ，故B正确； C．家用交流电表达式为，其最大值为； 频率为，故C错误； D．变压器原线圈电压，副线圈电压，匝数比 电流比与匝数比成反比可知，故D正确。 故选BD。 12．（多选题）【来源】2025年高考湖北卷物理真题在如图所示的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是（　　） A．仅增加用户数，r消耗的功率增大 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．仅适当增加n2，用户端的电压增大 D．仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小 【答案】AC 【详解】A．整个电路物理量标注如图 设用户端总电阻为R用户，降压器输入端等效为电阻Rx，则有 因为 其中I2=I3，则对于输电线有 联立整理可得 仅增加用户数，则R用户减小，可知I2增大，根据 可知r消耗的功率增大，故A正确； B．仅增加用户数，I2增大，根据 可知U3减小，根据用户端的电压 可知用户端的电压减小，故B错误； C．仅适当增加n2，根据 可知U2增大，根据 可知I2增大，根据 可知U3增大，根据用户端的电压 可知用户端的电压增大，故C正确； D．由C选项可知，仅适当增加n2，I2增大，整个电路消耗的电功率 由于U2增大，故整个电路消耗的电功率变大，故D错误。 故选AC。 13．【2024年高考湖南卷物理真题】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。当用户端接一个定值电阻R时，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，则上消耗的功率为4P B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D．若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P 【答案】A 【详解】 如图为等效电路图，设降压变压器的原副线圈匝数比为，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 A．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错误； B．若阻值增加一倍，输电线路上的电流 消耗的功率 故B错误； D．若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为 消耗的功率 故D错误。 故选A。 14．【2023年高考山东卷物理真题】某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。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88kW，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368A B．输电线上损失的功率为4.8kW C．输送给储能站的功率为408kW D．升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44 【答案】C 【详解】A．由题知，发电机的输出电压U1 = 250V，输出功率500kW，则有 A错误； BD．由题知，用户端电压U4 = 220V，功率88kW，则有 P′ = U4I4 联立解得 I4 = 400A，I3 = 8A，U3 = 11000V 则输电线上损失的功率为 P损 = I32R = 4kW 且 U2 = U3＋I3R = 11500V 再根据，解得 BD错误； C．根据理想变压器无功率损失有 P = U2I3＋P储 代入数据有 P储 = 408kW C正确。 故选C。 15．【2023年高考浙江卷物理真题（6月）】我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是（　　） A．送电端先升压再整流 B．用户端先降压再变交流 C．1100kV是指交流电的最大值 D．输电功率由送电端电压决定 【答案】A 【详解】AB．升压和降压都需要在交流的时候才能进行，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误； C．1100kV指的是交流电的有效值，故C错误； D．输电的功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误。 故选A。 16．（多选题）【2023年高考天津卷物理真题】“西电东送”是我国重要的战略工程，从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。图为远距离交流输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，R为输电导线的电阻，的副线圈并联多个用电器，下列说法正确的是（　　） A．输出电压等于输入电压 B．输出功率大于输入功率 C．用电器增多后，R消耗的功率减小 D．用电器增多后，的输出电压降低 【答案】BD 【详解】AB．由于输电过程中，线路中有电流、线路电阻R会分压且产生热量，会损失功率，故输出功率大于输入功率；输出电压大于输入电压，故A错误，B正确； CD．设升压变压器原副线圈比为，输入出电压分别为、，根据理想变压器电压与原副线圈匝数关系可得 由于输入电压不变，原副线圈匝数比不变，则升压变压器输出变压恒定。设降压变压器的原副线圈匝数比为，输入输出电压分别为、，通过原副线圈的电流分别为、，的副线圈并联多个用电器等效电阻为，则有 ，， 则 令，则 随着用户接入的用电器增多，副线圈接入电器的总电阻减小，则减小，输入线路中电流增大.R消耗的功率 的输出电压 用电器增多后，增大， R消耗的功率增大，的输出电压降低，故C错误，D正确。 故选BD。 17．（多选题）【2022年新高考福建物理高考真题】某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中交流电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“  ”，理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（　　） A．与一样亮 B．比更亮 C．上消耗的功率比的大 D．上消耗的功率比的小 【答案】BC 【详解】若开关接cd端，则若电源电压为，理想变压器、的匝数比为 用户电阻为，输电线电阻为，由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压 降压变压器初级电压 降压变压器次级电压 可得输电功率为 输电线上损耗的电功率为 用户得到的电功率为 若开关接ab端，则负载得到的功率 输电线上损耗的电功率为 将， ，k=3带入可知 可得 即比更亮； 上消耗的功率比的大。 故选BC。 18．（多选题）【2021年山东省普通高中学业水平选择性考试（山东卷）】输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】当开关S接1时，左侧变压器次级电压 U2=3×7.5V=22.5V 电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压 电流 则右侧变压器初级电压 电流 则 当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知 解得 I=3A 则R上的功率 故选BD。 19．【2020年浙江省高考物理试卷（7月选考）】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 【详解】A．根据电功率公式 发电机输出电流 A错误； B．输电线上损失功率，由 可得 故B错误； C．降压变压器原副线圈得到的功率为 P4=P-P线=95kW 根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得 C正确； D．用户得到的功率为，用户得到的电流 D错误。 故选C。 20．（多选题）【2020年全国统一高考物理试卷（新课标Ⅱ）】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A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（　　） A．∆P′=∆P B．∆P′=∆P C．∆U′=∆U D ．∆U′=∆U 【答案】AD 【详解】输电线上损失的功率 ΔP＝( )2·r 损失的电压 ΔU＝·r 当输送电压变为原来的2倍，损失的功率变为原来的 ，即 ΔP′＝ΔP 损失的电压变为原来的，即 ΔU′＝ΔU 故选AD。 21．【2018年江苏省高考物理试题】采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为（    ） A．55 kV B．110 kV C．440 kV D．880 kV 【答案】C 【详解】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力．当输电功率P=UI，U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P损=I2R，R为输电线路的电阻，即P损=．当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压为原来的2倍，即440V，故选项C正确． 点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题． 22．【2015年福建省高考物理试题】图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2 。在T的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由题意可知 则加在原线圈上的电压 根据变压器原、副线圈上的电压比与匝数比关系 所以 根据 可得输电线上的电流 输电线上消耗的功率 ABD错误，C正确。 故选C。 23．【2014年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试物理（四川卷）】如图所示，甲是远距离的输电示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（　　） A．用户用电器上交流电的频率是100Hz B．发电机输出交流电的电压有效值是500V C．输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定 D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失功率减小 【答案】D 【详解】A．由题图乙知交变电流的周期为s，则频率为 Hz 故A错误； B．发电机输出的最大电压为500V，故B错误； C．输电线的电流由负载决定，故C错误； D．当用户的用电器的总电阻增大时，输出的电流减小，故输电线上损耗的功率减小，故D正确。 故选D。 24．【2014年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试物理（浙江卷）】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I1，其末端间的电压为U1．在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2．则（    ） A．用户端的电压为 B．输电线上的电压降为U C．理想变压器的输入功率为I12r D．输电线路上损失的电功率为I1U 【答案】A 【详解】A．由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是U2，则根据理想变压器原副线圈功率相等 U1I1=U2I2 得 故A正确； B．输电线上损失的电压为 故B错误； CD．理想变压器的输入功率为U1I1，等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，所以输电线是损耗的功率是I12r，故CD错误。 故选A。 25．（多选题）【2011年普通高等学校招生全国统一考试物理卷（山东卷）】为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压．某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示．以下正确的是 （ ） A． B． C．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移 D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移 【答案】BD 【详解】AB．由图像可得图线是正弦规律图线，则 角速度为 所以有 故A错误，B正确； CD．为使用户电压稳定在220V，应减小变压器原线圈匝数，应将P适当上移，故C错误，D正确。 / 学科网（北京）股份有限公司 $