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

本讲义聚焦“电能的输送”核心知识点，系统梳理降低输电损耗的两个途径（减小电阻、提高电压），构建远距离高压输电问题的分析框架（三个回路、变压器关系、能量守恒），并延伸至电网供电原理及优点，形成从原理到应用的完整学习支架。 资料以全运会光伏发电、张北风电等实际案例为载体，通过典例与变式题引导学生建构输电模型，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。课中辅助教师结合图示解析难点，课后随堂检测助力学生巩固知识，查漏补缺，兼具教学实用性与育人价值。

3.4电能的输送（知识解读）（解析版） •知识点1 降低输电损耗的两个途径 •知识点2 解决远距离高压输电问题的基本方法 •知识点3 电网供电 •作业 随堂检测 知识点1 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。 （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）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。 （3）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。 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。由R＝ρ可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻。 （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。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。 【典例1】第十五届全国运动会（全运会）于2025年11月9日至21日在广东、香港、澳门三地联合举办。本次全运会采用一套先进的太阳能光伏发电系统。假设该发电系统产生的是交流电，且在有太阳照射时的输出功率为，输出电压为250V，现向远处输电，如图。所用输电线的总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比为，变压器均视为理想变压器，求： (1)输电线损耗的电功率； (2)若用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比。 【详解】（1）根据理想变压器的原理，有 且传输的功率相等，有 所以 输电线上损耗的功率为 （2）此时降压变压器的输入端电压为 所以降压变压器的匝数比为 【变式1-1】某小型水力发电站使用旋转磁极式发电机，产生正弦式交变电流，并通过升压变压器和降压变压器进行电能输送。已知发电机的电动势最大值为，输出功率为200kW，输电线的电阻为，用户需要的电压为220V，输电线上损失的功率为10kW，发电机内阻忽略不计，变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．发电机输出的电流为 B．输电线上的电压损失为320V C．升压变压器的匝数比为 D．降压变压器的匝数比为 【答案】D 【详解】A．发电机电动势最大值，由于发电机内阻忽略，则有效值 由于输出功率为，则发电机输出的电流，故A错误； B．输电线的电阻为，输电线上损失的功率为10kW，根据 解得输电线上的电压损失，故B错误； C．结合上述，根据 解得输送电流 根据电流匝数关系有 即升压变压器的匝数比为，故C错误； D．在升压变压器位置，根据电压匝数关系有 解得 则降压变压器原线圈两端电压 降压变压器副线圈两端电压 根据电压匝数关系有 解得，故D正确。 故选D。 【变式1-2】（多选）位于邢台市宁晋县的国网邢台北500kV超高压变电站是河北省重点工程，是华北区域西电东送、外电入冀重要输变电工程。某远距离输电的原理图如图所示，升压变压器的原、副线圈匝数比为，原、副线圈两端电压分别为、，电流分别为、；降压变压器的原、副线圈匝数比为，原、副线圈两端电压分别为、，电流分别为、，输电线上电阻为。发电厂的输出电压即始终保持不变，各变压器均可视为理想变压器。下列说法正确的是（    ） A．一定成立 B．一定成立 C．一定成立 D．仅用户端用电器增加导致总电阻变小时，输电线上损耗的功率减小 【答案】BC 【详解】AB．根据变压器电压、电流和匝数的关系可知， 由于，可知一定成立，不一定成立，选项A错误、B正确； C．输电线电路中可将升压变压器副线圈两端的电压视为电源电动势，则有 解得，选项C正确； D．仅用户端用电器增加导致总电阻变小时，输电线上电流增大，输电线上损耗的功率增大，选项D错误。 故选BC。 【变式1-3】如图，一小型发电厂输出电压为 的交流电，通过升压变压器后， 经较远距离输送后， 再经降压变压器降压， 给道路两侧的路灯供电。已知每盏路灯的额定电压为 ，额定功率为 ，总共 200 盏。两变压器之间输电线总电阻 ，降压变压器匝数比为 ，变压器均为理想变压器，路灯均能正常发光，求： (1)两变压器之间输电线上的总电压 ； (2)升压变压器的匝数比 ； (3)远距离输电的输电效率 。 【详解】（1）用户端的功率 用户端的电流 由题意知，根据理想变压器的电压与匝数的关系 可得 根据理想变压器的电流与匝数的关系,可得 输电线上的电压 （2）升压变压器的输出电压 升压变压器的匝数比 （3）输送的电功率 输电效率 知识点2 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 发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机。 回路2 输送电路．I2＝I3＝IR，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3。 回路3　输出电路．I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用。 3、抓住两个物理量的联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。 4、掌握一个能量守恒定律：发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1＝P线损＋P用户。 5、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。 6、输电线路功率损失的计算方法 P损＝P1－P4 P1为输送的功率，P4为用户得到的功率 P损＝IR线 I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻 P损＝ ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混 P损＝ΔU·I线 注意：ΔU不要错代入U2或U3 【典例2】如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图．升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数，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．求： (1)升压变压器原线圈两端电压以及降压变压器原线圈两端电压； (2)通过输电线上的电流及输电线的总电阻； (3)供电电路的效率。 【详解】（1）根据理想变压器两端电压与匝数的关系 得 额定电压，根据 得 （2）充电桩充电时的额定功率，可知降压变压器的输入功率为，通过输电线上的电流 输电线电压降 输电线的总电阻 （3）配电设施的输出功率 供电电路的效率 【变式2-1】如图所示，某小电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电。为了减少电能损耗，使用10kV高压输电，最后用户得到“220V  98kW”的电能，变压器均视为理想变压器。则（    ） A．输电线路导线电阻为 B．输电线路中的电流为2A 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】A 【详解】AB．输电线路中的电流为 最后用户得到“220V  98kW”的电能，则输电线损耗电功率为 根据 解得输电线路导线电阻为，故A正确，B错误； C．根据变压器电压与线圈匝数关系可知，故C错误； D．根据串联电路规律可知 根据变压器电压与线圈匝数关系可知，故D错误； 故选A。 【变式2-2】（多选）AI的快速发展极大促进了社会的进步，同时对电力的需求呈指数级增长，已成为全球电力需求飙升的重要原因之一。某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率750kW。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率110kW，所有变压器均可视为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出电流为3000A B．输电线上损失的功率为4 kW C．升压变压器的匝数比 D．输送给储能站的功率为634kW 【答案】AD 【详解】A．发电机的输出电流为，A正确； B．降压变压器次级电流，则输电线的电流 输电线上损失的功率为，B错误； C．若没有储能装置，则升压变压器的匝数比 因存在储能装置，则升压变压器的匝数比，C错误； D．输送给储能站的功率为，D正确。 故选AD。 【变式2-3】碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁能源替代。一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图甲、乙所示，已知发电机的输出功率为，输出电压为且恒定，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器。若由于用户数量变化，使得输电线输送电流增加了。求： (1)输电线上损失的功率增加了多少； (2)此时用户端获得的电压为多少（结果保留1位小数）。 【详解】（1）由题意，可得， 解得 则输电线上损失的功率， 可得输电线上损失的功率增加了 （2）根据 可得 则， 根据 得 知识点3 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。 注意：为了降低远距离输电线路上的电能损耗，普遍采用的做法是高压输电。 【典例3】“张北的风点亮北京的灯”，中国外交部发言人赵立坚这一经典语言深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1万个额定电压为220V、额定功率为22W的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的4%，输电导线的等效电阻为R=22Ω。 (1)风力发电机的转速。 (2)降压变压器原、副线圈匝数比。 (3)升压变压器原、副线圈匝数比。 【详解】（1）由图可得，发电机产生的交流电周期 风力发电机的转速 （2）用户获得的功率 降压变压器副线圈电流 输电线上损失的功率 输电线上的电流 降压变压器原副线圈匝数比 （3）降压变压器原线圈两端电压 输电线上损失的电压 升压变压器副线圈两端电压 升压变压器原副线圈匝数比 【变式3-1】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。 【变式3-2】（多选）某村庄通过如图所示的降压变压器给用户供电，变压器输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，但变压器到村庄的距离较远，输电线的电阻不可忽略，其电阻用定值电阻表示，图中R表示后面并联的用户用电器的总电阻。当用户用电器增多时，下列说法正确的是（　　） A．用电器两端的电压保持不变 B．电压表V2的示数保持不变 C．电流变A1的示数减小、电流表A2的示数增大 D．变压器的输入功率增大 【答案】BD 【详解】AB．因为原副线圈电压满足 由题意知变压器输入电压不变，所以副线圈两端电压也不变，所以电压表V2的示数保持不变。因为用户用电器并联连接，所以用电器增多时，用户用电器的总电阻变小，因为 所以I2增大，则定值电阻两端电压增大，因为 所以用电器两端的电压减小，故A错误，B正确； C．因为原副线圈电流满足 所以I2增大时，I1也增大，即电流变A1的示数和电流表A2的示数均增大，故C错误； D．因为变压器的输入功率为 其中输入电压不变，I1增大，所以变压器的输入功率增大，故D正确。 故选BD。 【变式3-3】小型水电站是指装机容量25000kW及以下的水电站和配套的地方供电电网。某山区小型水电站的输电网线图如图所示，发电机的输出功率P1=6400kW，输出电压U1=250V，用户需要的电压U4=220V，输电线总电阻R线=8Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的5%，求： （1）输电线中的电流I3； （2）升压变压器原、副线圈的匝数比； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比。 【详解】(1)设线路损失的功率为P损，则有 解得 (2)设升压变压器的输入电流为I1，输出电流为I2，则有 解得 (3)设用户消耗的电功率即降压变压器的输出功率为P4，输出电流为I4，则有 解得 1．以下说法正确的是（　　） A．灵敏电流计在运输时不需要用导体把两个接线柱连在一起 B．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场 C．洛伦兹提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在 D．远距离输电时，为了减小输电电流，就要降低输电电压 【答案】B 【详解】A．灵敏电流计在运输时总要用导体把正负接线柱连起来是为了避免指针因剧烈摆动而损坏，利用的原理是电磁阻尼，故A错误； B．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，故B正确； C．麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，故C错误； D．在输送功率不变时，提高输电电压，由可知，输电线的电流减小，可知输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，由可知，输电线上损失的功率变小，故D错误； 故选B。 2．如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势（V），导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为，电动机的功率为，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（　　） A．图中电压表示数为 B．降压变压器原副线圈的匝数比为 C．电动机绕线电阻为 D．线框转动一圈过程中克服安培力做功 【答案】D 【详解】A．图中电压表示数为，A错误； B．降压变压器次级电流为 可知降压变压器原副线圈的匝数比为，B错误； C．由题中条件不能求解电动机绕线电阻，C错误； D．交流电的周期 由能量关系可知线框转动一圈过程中克服安培力做功，D正确。 故选D。 3．我国特高压输电技术达到世界领先水平。在输电线及输电距离不变的情况下，采用超高压输电时，输电电压为，输电总功率为；采用特高压输电时，输电电压为，输电总功率为。已知两次输电效率相同，则和之比为（　　） A．1∶4 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1 【答案】A 【详解】输电效率相同，即两次输电过程中损失的功率占总功率的比例相等。 设输电线电阻为，总功率为，输电电压为，则输电电流 功率损失 根据效率相同， 代入公式得 化简后 两边消去，得 即。 故选A。 4．如图所示为某小型发电站高压输电示意图，发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（　　） A．①为电流表，②为电压表 B．电厂输送的电功率为 C．若线圈匝数增加一倍，①的示数增加一倍 D．若输送距离增加一倍，则输电线上的损耗功率增加一倍 【答案】B 【详解】A．由图可知①和互感器并联在零线、火线上，则①为电压表；②和互感器串联在电路中，则②为电流表，故A错误； B．不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，则电厂输送的电功率为 故B正确； C．若线圈匝数增加一倍，对于电压互感器，由于原线圈两端电压，即升压变压器输出电压不变，则电压表①的示数不变，故C错误； D．若输送距离增加一倍，则输电线电阻增加一倍，将降压变压器和用户看成一个等效电阻，则有 输电线上的电流为 可知输电线上的电流减小，根据 可知输电线上的损耗功率不是增加一倍，故D错误。 故选B。 5．用如图所示的电路从我国西部向东部远距离供电，升压变压器和降压变压器均为理想变压器且都有一个线圈可调，发电厂输出电压恒定，升压变压器和降压变压器之间输电线的总电阻R不变，当用电高峰来临，接入电路的用户增多时，下列说法正确的是（　　） A．用户端总电阻增大 B．输电线上消耗的功率减小 C．仅将下调，可保持输电线损耗的功率与用电高峰前相同 D．仅将下调，可保持输电线损耗的功率与用电高峰前相同 【答案】C 【详解】A．接入的用户增多时，更多用电器并联，用户端总电阻减小，故A错误； B．用户增多，总功率增大，降压变压器输出电流增大，因此输电线上的电流增大；输电线损耗功率，不变，增大，因此损耗功率增大，故B错误； C．发电厂输出电压恒定，根据升压变压器变压比：，得输电电压。仅下调，即减小升压变压器原线圈匝数，因此升高。 用电高峰时总输送功率增大，输电电流，若增大的比例与增大的比例相同，可使与用电高峰前相等，因此损耗也与高峰前相同，故C正确； D．不变，要保持输电电流不变，根据等效电阻：输电线回路总电阻为，，减小后，若要不变，确实需要减小（下调），但此时用户端电压会降低，不符合远距离输电保证用户电压的要求；且题目中仅要求保持损耗不变，实际该调整下用户功率无法满足高峰需求，故D错误。 故选C。 6．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。 7．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、，两变压器间输电线路电阻为。下列说法正确的是（　　） A．仅增加用户数，消耗的功率减小 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．仅适当增加，用户端的电压增大 D．仅适当增加，整个电路消耗的电功率减小 【答案】C 【详解】A．整个电路物理量标注如图 设用户端总电阻为，降压器输入端等效为电阻，则有 因为 其中，则对于输电线有 联立整理可得 仅增加用户数，则减小，可知增大，根据 可知消耗的功率增大，故A错误； B．仅增加用户数，增大，根据 可知减小，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，根据 可知增大，根据 可知增大，根据 可知增大，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，、增大，根据整个电路消耗的电功率 可知整个电路消耗的电功率变大，故D错误。 故选C。 8．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。 9．（多选）如图所示为变压器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，用户数量发生变化时输入电压基本稳定。两条输电线的总电阻为R0，当用户的用电功率增加时，下列关于电表读数的说法正确的是（　　） A．A1减小 B．A2增大 C．V2减小 D．V3减小 【答案】BD 【详解】A．当用户的用电功率增加时，变压器的输入功率也增加，由，依题意不变，则增大，故A1增大，A错误； B．由，知增大，则A2增大，B正确； C．由，知不变，则V2不变，C错误； D．由，知减小，V3减小，D正确。 故选BD。 10．（多选）（高压输电线路的分析与计算）在远距离输电中，输电导线的总电阻为R，升压变压器输出的电压为U1，输出功率为P，降压变压器得到的电压为U2，则下面表示导线上的功率损失正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】升压变压器的输出电压为U1，降压变压器的输入电压为U2，则 输电线上的电压损失 升压输电线上损失的功率， 因为输电线上的电流为I，则输电线上损失的功率 故选BC。 11．（多选）2025年12月30日，蒙西至京津冀±800kV特高压直流工程正式开工建设。某远距离输电的原理示意图如图所示，已知升压变压器原线圈两端的电压为且保持不变，升压变压器的输入功率为，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、，输电线电阻为R，两变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（   ） A．升压变压器副线圈的输出电压 B．输电线上损耗的功率 C．若用户处电阻减小，则输电线上损耗的功率增大 D．若仅将升压变压器的原线圈的匝数变为，则输电线上损耗的功率变为原来的2倍 【答案】BC 【详解】A．由变压器原理可知，解得，选项A错误； B．由变压器原理可知， 输电线上损耗的功率，选项B正确； C．当用户处电阻减小时，降压变压器次级电流变大，则初级电流也变大，则输电线上的电流增大，输电线上损耗的功率增大，选项C正确； D．若仅将升压变压器的原线圈的匝数变为，则升压变压器副线圈两端的电压变为原来的2倍，输电线上的电流变为原来的，根据，可知输电线上损耗的功率变为原来的，选项D错误。 故选BC。 12．（多选）如图所示为输电能耗演示电路。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为6V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消耗的功率为8W；接2时，原、副线圈匝数比为1∶2，则（　　） A．接1时，原线圈两端电压为 B．接1时，原线圈中的电流为 C．接2时，R消耗的功率 D．接2时，R消耗的功率 【答案】AD 【详解】A．接1时，R消耗的功率为8W，由，可得 由 解得，故A正确； B．接1时，由，解得原线圈中的电流为，故B错误； CD．接1时，由 解得 则 连接两理想变压器的导线总电阻为 接2时，设右侧变压器副线圈两端电压为，则 由 则 由 解得 则连接两理想变压器的导线总电阻的电压降为 由 解得 则R消耗的功率 故C错误，D正确。 故选AD。 13．如图为某发电厂的输电原理图，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为。将发电机发出的正弦交流电接在的两端，经变压后输送给附近的用户。输电线的总电阻为，其消耗的功率为1000W。若用户端获得的电压为220V，则输电线电流有效值为__________A，发电机输出电压的最大值为__________V。（本题第2空保留3位有效数字） 【答案】 1 976 【详解】[1]输电线上消耗的功率，，输电线的总电阻为 故解得输电线上的电流的有效值 [2]设用户端获得电压为，降压变压器输入电压为，升压变压器输入端电压为，输出端电压为，又有 解得 升压变压器输出端电压 对于升压变压器有 故解得 故发电机输出电压的最大值为 14．发电机路端电压，输出电功率，输电线路的总电阻。先用原、副线圈匝数之比为的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数之比为的降压变压器降压供给用户。 (1)画出发电机给用户供电全过程的电路图； (2)求用户得到的电压和功率。 【详解】（1）发电机供电全过程的线路图如图所示 （2） 用户得到的电压 用户得到的电功率 15．发电机输出功率为98kW，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%，而用户所需要电压为220V，变压器为理想变压器输电线路如图所示。求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比。 【详解】输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%，则有 可得输电线路电流为 则升压变压器输出电压为 升压变压器上原、副线圈的匝数比为 降压变压器原线圈的输入电压为 则降压变压器上原、副线圈的匝数比为 16．水电站是具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的综合性水利工程，如图所示，水电站用一交流发电机组向远处电动机供电。已知发电机线圈abcd的面积S=0.04m2，匝数N=75，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度，用电器Y与线圈串联。输电导线的总电阻R=8Ω，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。电动机正常工作且铭牌上标有“220V、11kW”字样。 (1)求输电线路上的发热功率； (2)若发电机线圈电阻可忽略不计，求用电器Y消耗的功率PY。 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机正常工作，则 根据理想变压器的原理有 解得 根据焦耳定律可知 解得 （2）根据理想变压器的原理有 解得 升压变压器副线圈两端电压 根据理想变压器的原理有 解得 根据理想变压器的原理有 解得 线框产生的感应电动势的最大值 线框产生的感应电动势 用电器Y消耗的功率 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4电能的输送（知识解读）（原卷版） •知识点1 降低输电损耗的两个途径 •知识点2 解决远距离高压输电问题的基本方法 •知识点3 电网供电 •作业 随堂检测 知识点1 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。 （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）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。 （3）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。 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。由R＝ρ可知，距离l一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻。 （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。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。 【典例1】第十五届全国运动会（全运会）于2025年11月9日至21日在广东、香港、澳门三地联合举办。本次全运会采用一套先进的太阳能光伏发电系统。假设该发电系统产生的是交流电，且在有太阳照射时的输出功率为，输出电压为250V，现向远处输电，如图。所用输电线的总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比为，变压器均视为理想变压器，求： (1)输电线损耗的电功率； (2)若用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比。 【变式1-1】某小型水力发电站使用旋转磁极式发电机，产生正弦式交变电流，并通过升压变压器和降压变压器进行电能输送。已知发电机的电动势最大值为，输出功率为200kW，输电线的电阻为，用户需要的电压为220V，输电线上损失的功率为10kW，发电机内阻忽略不计，变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．发电机输出的电流为 B．输电线上的电压损失为320V C．升压变压器的匝数比为 D．降压变压器的匝数比为 【变式1-2】（多选）位于邢台市宁晋县的国网邢台北500kV超高压变电站是河北省重点工程，是华北区域西电东送、外电入冀重要输变电工程。某远距离输电的原理图如图所示，升压变压器的原、副线圈匝数比为，原、副线圈两端电压分别为、，电流分别为、；降压变压器的原、副线圈匝数比为，原、副线圈两端电压分别为、，电流分别为、，输电线上电阻为。发电厂的输出电压即始终保持不变，各变压器均可视为理想变压器。下列说法正确的是（    ） A．一定成立 B．一定成立 C．一定成立 D．仅用户端用电器增加导致总电阻变小时，输电线上损耗的功率减小 【变式1-3】如图，一小型发电厂输出电压为 的交流电，通过升压变压器后， 经较远距离输送后， 再经降压变压器降压， 给道路两侧的路灯供电。已知每盏路灯的额定电压为 ，额定功率为 ，总共 200 盏。两变压器之间输电线总电阻 ，降压变压器匝数比为 ，变压器均为理想变压器，路灯均能正常发光，求： (1)两变压器之间输电线上的总电压 ； (2)升压变压器的匝数比 ； (3)远距离输电的输电效率 。 知识点2 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 发电机回路．该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机。 回路2 输送电路．I2＝I3＝IR，U2＝U3＋ΔU，P2＝ΔP＋P3。 回路3　输出电路．I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用。 3、抓住两个物理量的联系 (1)理想的升压变压器联系着回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是＝，＝，P1＝P2。 (2)理想的降压变压器联系着回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是＝，＝，P3＝P4。 4、掌握一个能量守恒定律：发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1＝P线损＋P用户。 5、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。 6、输电线路功率损失的计算方法 P损＝P1－P4 P1为输送的功率，P4为用户得到的功率 P损＝IR线 I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻 P损＝ ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混 P损＝ΔU·I线 注意：ΔU不要错代入U2或U3 【典例2】如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图．升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数，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．求： (1)升压变压器原线圈两端电压以及降压变压器原线圈两端电压； (2)通过输电线上的电流及输电线的总电阻； (3)供电电路的效率。 【变式2-1】如图所示，某小电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电。为了减少电能损耗，使用10kV高压输电，最后用户得到“220V  98kW”的电能，变压器均视为理想变压器。则（    ） A．输电线路导线电阻为 B．输电线路中的电流为2A 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 【变式2-2】（多选）AI的快速发展极大促进了社会的进步，同时对电力的需求呈指数级增长，已成为全球电力需求飙升的重要原因之一。某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压，输出功率750kW。降压变压器的匝数比，输电线总电阻。其余线路电阻不计，用户端电压，功率110kW，所有变压器均可视为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．发电机的输出电流为3000A B．输电线上损失的功率为4 kW C．升压变压器的匝数比 D．输送给储能站的功率为634kW 【变式2-3】碳排放问题的治本之策是转变能源发展方式，加快推进清洁能源替代。一座小型水电站向山下村镇供电的示意图如图甲、乙所示，已知发电机的输出功率为，输出电压为且恒定，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器。若由于用户数量变化，使得输电线输送电流增加了。求： (1)输电线上损失的功率增加了多少； (2)此时用户端获得的电压为多少（结果保留1位小数）。 知识点3 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。 注意：为了降低远距离输电线路上的电能损耗，普遍采用的做法是高压输电。 【典例3】“张北的风点亮北京的灯”，中国外交部发言人赵立坚这一经典语言深刻体现了2022年北京冬奥会的“绿色奥运”理念。张北可再生能源示范项目，把张北的风转化为清洁电力，并入冀北电网，再输向北京、延庆、张家口三个赛区。现有一小型风力发电机通过如图甲所示输电线路向北京赛区某场馆1万个额定电压为220V、额定功率为22W的LED灯供电。当发电机输出如图乙所示的电压时，赛区的LED灯全部可以正常工作。已知输电导线损失的功率为赛区获得总功率的4%，输电导线的等效电阻为R=22Ω。 (1)风力发电机的转速。 (2)降压变压器原、副线圈匝数比。 (3)升压变压器原、副线圈匝数比。 【变式3-1】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 【变式3-2】（多选）某村庄通过如图所示的降压变压器给用户供电，变压器输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动，但变压器到村庄的距离较远，输电线的电阻不可忽略，其电阻用定值电阻表示，图中R表示后面并联的用户用电器的总电阻。当用户用电器增多时，下列说法正确的是（　　） A．用电器两端的电压保持不变 B．电压表V2的示数保持不变 C．电流变A1的示数减小、电流表A2的示数增大 D．变压器的输入功率增大 【变式3-3】小型水电站是指装机容量25000kW及以下的水电站和配套的地方供电电网。某山区小型水电站的输电网线图如图所示，发电机的输出功率P1=6400kW，输出电压U1=250V，用户需要的电压U4=220V，输电线总电阻R线=8Ω。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的5%，求： （1）输电线中的电流I3； （2）升压变压器原、副线圈的匝数比； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比。 1．以下说法正确的是（　　） A．灵敏电流计在运输时不需要用导体把两个接线柱连在一起 B．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场 C．洛伦兹提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在 D．远距离输电时，为了减小输电电流，就要降低输电电压 2．如图所示，导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势（V），导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A，输电线路总电阻为，理想降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端的电压为，电动机的功率为，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（　　） A．图中电压表示数为 B．降压变压器原副线圈的匝数比为 C．电动机绕线电阻为 D．线框转动一圈过程中克服安培力做功 3．我国特高压输电技术达到世界领先水平。在输电线及输电距离不变的情况下，采用超高压输电时，输电电压为，输电总功率为；采用特高压输电时，输电电压为，输电总功率为。已知两次输电效率相同，则和之比为（　　） A．1∶4 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1 4．如图所示为某小型发电站高压输电示意图，发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（　　） A．①为电流表，②为电压表 B．电厂输送的电功率为 C．若线圈匝数增加一倍，①的示数增加一倍 D．若输送距离增加一倍，则输电线上的损耗功率增加一倍 5．用如图所示的电路从我国西部向东部远距离供电，升压变压器和降压变压器均为理想变压器且都有一个线圈可调，发电厂输出电压恒定，升压变压器和降压变压器之间输电线的总电阻R不变，当用电高峰来临，接入电路的用户增多时，下列说法正确的是（　　） A．用户端总电阻增大 B．输电线上消耗的功率减小 C．仅将下调，可保持输电线损耗的功率与用电高峰前相同 D．仅将下调，可保持输电线损耗的功率与用电高峰前相同 6．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 7．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、，两变压器间输电线路电阻为。下列说法正确的是（　　） A．仅增加用户数，消耗的功率减小 B．仅增加用户数，用户端的电压增大 C．仅适当增加，用户端的电压增大 D．仅适当增加，整个电路消耗的电功率减小 8．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 9．（多选）如图所示为变压器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，用户数量发生变化时输入电压基本稳定。两条输电线的总电阻为R0，当用户的用电功率增加时，下列关于电表读数的说法正确的是（　　） A．A1减小 B．A2增大 C．V2减小 D．V3减小 10．（多选）（高压输电线路的分析与计算）在远距离输电中，输电导线的总电阻为R，升压变压器输出的电压为U1，输出功率为P，降压变压器得到的电压为U2，则下面表示导线上的功率损失正确的是（　　） A． B． C． D． 11．（多选）2025年12月30日，蒙西至京津冀±800kV特高压直流工程正式开工建设。某远距离输电的原理示意图如图所示，已知升压变压器原线圈两端的电压为且保持不变，升压变压器的输入功率为，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、，输电线电阻为R，两变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（   ） A．升压变压器副线圈的输出电压 B．输电线上损耗的功率 C．若用户处电阻减小，则输电线上损耗的功率增大 D．若仅将升压变压器的原线圈的匝数变为，则输电线上损耗的功率变为原来的2倍 12．（多选）如图所示为输电能耗演示电路。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为6V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消耗的功率为8W；接2时，原、副线圈匝数比为1∶2，则（　　） A．接1时，原线圈两端电压为 B．接1时，原线圈中的电流为 C．接2时，R消耗的功率 D．接2时，R消耗的功率 13．如图为某发电厂的输电原理图，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为。将发电机发出的正弦交流电接在的两端，经变压后输送给附近的用户。输电线的总电阻为，其消耗的功率为1000W。若用户端获得的电压为220V，则输电线电流有效值为__________A，发电机输出电压的最大值为__________V。（本题第2空保留3位有效数字） 14．发电机路端电压，输出电功率，输电线路的总电阻。先用原、副线圈匝数之比为的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数之比为的降压变压器降压供给用户。 (1)画出发电机给用户供电全过程的电路图； (2)求用户得到的电压和功率。 15．发电机输出功率为98kW，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%，而用户所需要电压为220V，变压器为理想变压器输电线路如图所示。求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比。 16．水电站是具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的综合性水利工程，如图所示，水电站用一交流发电机组向远处电动机供电。已知发电机线圈abcd的面积S=0.04m2，匝数N=75，匀强磁场的磁感应强度大小，线圈匀速转动的角速度，用电器Y与线圈串联。输电导线的总电阻R=8Ω，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。电动机正常工作且铭牌上标有“220V、11kW”字样。 (1)求输电线路上的发热功率； (2)若发电机线圈电阻可忽略不计，求用电器Y消耗的功率PY。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $