4. 电能的输送（讲义）物理人教版选择性必修第二册

第4节　电能的输送 目录 学习目标 1 知识点过关 1 方法技巧点拨 2 一．降低输电损耗的两个途径 2 二．电网供电 5 综合巩固 8 1．了解交变电流从变电站到用户的输电过程。 2．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，了解高压输电的原理。 3．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算。 一．降低输电损耗的两个途径 （1）输送电能的基本要求 ①可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障。 ②保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。 ③经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 （2）输电线上的功率损失：ΔP＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻。 （3）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。 ②减小输电线中的电流：为减小输电电流，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。 二．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，保障供电的质量。 ③合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 一．降低输电损耗的两个途径 如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户端的电压为U′，输电电流为I，输电线总电阻为R。 （1）关键：减少输电线上电能的损失：P损＝I2R线 （2）输电电流：I＝＝＝。 （3）电压损失 ①ΔU＝U－U' ②ΔU＝IR （4）功率损失 ①ΔP＝P－P' ②ΔP＝I2R＝R （5）减少输电线上电能损失的方法 ①减小输电线的电阻R。由R＝ρ知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。 ②减小输电线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。 （6）远距离输电的三个易错点： ①输电线上损失的功率P损＝，U应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压；解有关远距离输电问题时，公式P损＝U线I线或P损＝不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求出，且易把U线和U总相混淆而造成错误。 ②输电导线损耗的电功率：P损＝R线，因此，当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。 【例题1】（2025·浙江绍兴·一模）如图所示为输电电路图，输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r，下列说法正确的是（　　） A．输电线路损失功率为UI B．用户得到的功率为UI－I2r C．当用户电功率增加，则输电线路的损失会减小 D．为降低输电线路中的损耗，要提高输电电压，减小输电电流 【变式1】（2025·河南·模拟预测）我国各地多个新型储能项目加速落地。在新疆吉木萨尔进行的100万千瓦光伏+100万千瓦·时全钒液流储能一体化项目，在青海格尔木进行的全球规模最大的液态空气储能项目，在吉林进行的全球最大的绿色氢氨醇一体化项目，都在有序推进。从发电站输电至某新型储能站的供电线路可简化成如图所示。已知输电线路总电阻为r，升压变压器的副线圈的电压为U1，降压变压器的原、副线圈的电压分别为U2、U3，变压器均为理想变压器，其余电阻不计，则输电线上的电流为（　　） A． B． C． D． 【变式2】（多选）（25-26高二上·辽宁·期末）如图是远距离输电的原理图，两个变压器均为理想变压器。假设发电厂输出电压U1及输电线电阻均不变。当用户端用电器增加导致用户端总电阻变小时，且此时用户端总电阻仍大于输电线电阻，则下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的输出电压U2不变 B．降压变压器的输出电压U4不变 C．升压变压器的输出功率增加 D．降压变压器的输出功率增加 【例题2】（25-26高三上·江苏南京·月考）白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，若水电站的输出功率不变，输出电压提高为原来的10倍，则输电导线上的电流将减小为原来的（　　） A．0.1 B．0.01 C．0.05 D．0.025 【变式1】（2025·贵州黔南·模拟预测）2024年8月28日，新疆巴铁若（巴州—铁干里克—若羌）750 kV输变电工程全线贯通。若该线路采用250 kV高压输电，在输电总功率不变的条件下，输电线上单位时间内因发热损耗的电能将变为750 kV时的（   ） A．倍 B．倍 C．3倍 D．9倍 【变式2】（25-26高三上·江苏扬州·期末）特高压直流输电工程支撑国家“西电东送”战略和“双碳”目标。保持直流线路输电功率不变，采用1100 kV和550 kV远距离输电时，输电线上损失功率分别为P1、P2，输电线的电阻不变，则P1:P2（　　） A．1:2 B．1:4 C．2:1 D．4:1 【变式3】（24-25高二下·江西新余·期末）大唐国际新余第二发电厂，是我国首个“煤电＋光伏”协同发展的综合大型发电站，位于渝水区良山镇，距离市区18km。该发电站配备2台W的超临界二次再热媒发电机组，于2024年9月同时投产。假如其中一台发电机组全力运作给市区供电，已知每台发电机的输出电压为20 kV，在变电站升压至220 kV后向市区供电，其原理简化如图所示。若高压输电线的等效总阻值为，不计其他损耗，求： （1）发电厂的输出电流； （2）输电线上损耗的功率。 二．电网供电 电网送电遵循“用多少送多少”的原则，而不是“送多少用多少”,说明原线圈电流由副线圈电流决定。 ①理清输电电路图的三个回路 Ⅰ、在电源回路中：P发电机＝U1I1＝P1。 Ⅱ、在输送回路中：I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线。 Ⅲ、在用户回路中：P4＝U4I4＝P用户。 ②抓住两组关联式 Ⅰ、理想升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：，，P1＝P2。 Ⅱ、理想降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：，，P3＝P4。 ③掌握一个守恒观念：功率关系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔUI线＝I2线R线＝。 【例题1】（25-26高三上·云南·月考）如图所示，某小型发电机的内阻、输出电压，经理想变压器升压后，通过总电阻R＝8 Ω的输电线给用户供电，用户两端的电压U＝220 V，输电线上损失的功率。下列说法正确的是（　　） A．理想变压器原、副线圈匝数的比值 B．理想变压器的输入功率为550 W C．发电机的电动势为130 V D．经理想变压器升压后，交流电的频率变大 【变式】（多选）（23-24高二下·广西桂林·期末）2024年1月18日，随着国能永福堡里风电场风电项目首台风机并网发电成功，国能永福发电有限公司风电装机实现“零”的突破。这标志着广西首个“风光火”多能互补电源项目实现并网发电，进一步加快了永福百万千瓦级“风光火储”能源基地的建设进程。如图为其远距离输电示意图，发电机输出电压U1＝250 V，输出功率1.32×108 W，经升压变压器升压至220 kV进行远距离输电：降压变压器输出电压U4＝220 V，输电线上损失6%的功率（变压器均可视为理想变压器）。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的匝数比 B．输电线上的电流为 C．输电线路的电阻为 D．降压变压器的匝数比 【例题2】（25-26高二上·吉林长春·期末）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】（24-25高二上·辽宁大连·期末）我国西电东送工程取得了重大成就，远距离输电时，交流发电机输出电压有效值为2500 V，经过变压器T1升压后输电，然后再经变压器T2降压给某一工厂提供380 V恒定电压，此过程中输电效率为80 %，已知输电线上损耗的功率为16 kW，输电线总电阻为1 kΩ，升压变压器T1的原副线圈匝数比为1:40，变压器处的损耗可忽略，下列说法正确的是（　　） A．发电机总功率为80 kW B．发电机输出交流电有效值为160 A C．降压变压器T2匝数比为200:1 D．发电机的内阻为2.5 Ω 【例题3】（2025·浙江·一模）某风力发电机的原理如图，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T，线圈的匝数为100匝、面积为0.5m2，不计线圈的电阻，磁体转动的角速度为rad/s。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:8，输电线总电阻为8Ω，输电线上损失的功率为5kW，在用户端用降压变压器把电压降为220V。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．当磁场与线圈所在平面垂直时，发电机感应电动势最大 B．发电机输出电压为45V C．用户的功率为85kW D．降压变压器原、副线圈的匝数比为180:11 【变式1】（24-25高三下·江西·阶段练习）某同学自制的波浪发电装置，浪板在波浪的作用下，带动线框转动（如图甲）。将该发电装置连接到输电电路中（如图乙），输电线路的总阻值r＝12 Ω，用户用电器可等效为R＝5 Ω的纯电阻，T1、T2为两理想变压器，T1原、副线圈的匝数比为n1:n2＝1:10。当发电机转子以某一角速度匀速转动，闭合开关后，测得电压表的示数为13.8 V，电流表的示数为0.6 A，电流表和电压表均为理想电表，则（　　） A．n3:n4＝3:2 B．n3:n4＝3:1 C．用电器R获得的功率为5W D．用电器R获得的功率为1.8W 【变式2】（多选）（25-26高二上·福建莆田·期末）2025年10月3日至9日，内蒙古绿电“出塞”首次到海南。来自内蒙古的风、光资源，跨越3000公里“电力天路”，转化为海南岛的万家灯火，标志着内蒙古实现了清洁能源有史以来最远距离的跨省输送。如图所示为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器T1和降压变压器T2的原、副线圈匝数比分别为n1:n2＝1:20、n3:n4＝19:1。输电线总电阻为。在升压变压器的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　） A．充电桩上交流电的周期为0.01s B．升压变压器T1副线圈两端的电压为4400V C．当充电桩使用个数增多时，降压变压器T2的输出电压增大 D．当升压变压器T1的输入功率为88kW时，输电线上损失的电功率为1.6kW 1．（2026·山东·一模）如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压U1恒定不变，两个变压器均为理想变压器。当用户端用电器增加导致总电阻变小时，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的输出电压U2减小 B．降压变压器输出电流的频率变大 C．输电线上损失的功率增大 D．升压变压器原线圈中的电流I1不变 2．（25-26高二下·湖北武汉·开学考试）某一远距离输电线路分别用U和10U两种电压来输电，若输送功率相同，则在两种情况下输电线上损失的功率之比为（　　） A． B． C． D． 3．（多选）（2026·山西大同·一模）作为国家重大能源基础设施项目，大同至天津南特高压交流电工程采用了我国自主研发的输电技术，计划2027年6月投运。若大同某发电厂输出的电功率为，输电线的总电阻为，则下列关于输电线上的电压损失和功率损失说法正确的是（　　） A．若输电电压为U，则 B．若输电电压为U，则 C．若输电电流为，则 D．若输电电流为，则 4．（25-26高二下·辽宁·开学考试）如图为某小型发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为P0＝100 kW，输出电压为250 V，用户端电压为220 V，输电线总电阻为R＝8 Ω，升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2＝1:20，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原线圈的电流为20 A B．用户实际用电功率为96.8 kW C．用户端的电流为455 A D．降压变压器的匝数比 5．（多选）（25-26高三下·山西晋中·开学考试）如图所示为某小型发电厂的远距离输电示意图，发电厂的输出电压为，输出功率为，输电线路总电阻为，用户端得到的电压为、功率为。变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．输电线损耗的电压为 B．输电线上的电流为 C．升压变压器原、副线圈的匝数比为 D．降压变压器原、副线圈的匝数比为 6．（多选）（2026·云南昆明·模拟预测）如图所示，远距离输电过程中，发电机输出电压、功率的交流电，通过升压变压器升压后输送向远方，输电线的总电阻为。并在用户端用降压变压器把电压降为，输电线上损失的功率为，则下列说法正确的是（　　） A．输电线上通过的电流为 B．升压变压器匝数比为 C．降压变压器匝数比为 D．用户端的总电流为 7．（多选）（2026·贵州·模拟预测）某水电站发电机的输出功率为，输出电压为，经升压变压器升压后通过输电线向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用高压输电，最后经过降压变压器降压，用户得到的电压为，功率为，变压器均为理想变压器，则（　　） A．输电线上的功率损失为 B．输电线上的电流为 C．输电线的电阻为 D．降压变压器的匝数比为 8．（多选）（25-26高二上·河北·月考）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U1＝250 V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝1:9，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4＝5:1。充电桩充电时的额定功率，额定电压U4＝380 V，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U2＝2250 V B．降压变压器原线圈两端电压U3＝1900 V C．通过输电线上的电流 D．输电线的总电阻 9．（多选）（2025·重庆·高考真题）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 10．（24-25高二下·湖北武汉·期中）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（a）。某同学根据该原理自制了如图（b）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（c）所示的输电电路中，两个理想变压器T1、T2原、副线圈匝数比分别为，，发电装置内阻不计。 （1）求线圈中产生的交流电电动势的峰值； （2）求交流电压表读数； （3）若测得电流表读数为，负载电阻，求输电线路总阻值r。 11．（25-26高二上·辽宁大连·期末）用一个小型交流发电机向远处用户供电，其原理如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户再用降压变压器将电压降低之后供用户使用。已知输电线总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比为。用户区标有“”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 （1）求输电导线上损耗的电功率； （2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求由图示位置开始计时交流发电机线圈产生的电动势的瞬时值和升压变压器原线圈两端电压。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节　电能的输送 目录 学习目标 1 知识点过关 1 方法技巧点拨 2 一．降低输电损耗的两个途径 2 二．电网供电 7 综合巩固 12 1．了解交变电流从变电站到用户的输电过程。 2．知道远距离输电时输电线上的损失与哪些因素有关，了解高压输电的原理。 3．知道远距离输电线路的基本构成，会对简单的远距离输电线路进行定量计算。 一．降低输电损耗的两个途径 （1）输送电能的基本要求 ①可靠：保证供电线路可靠地工作，少有故障。 ②保质：保证电能的质量——电压和频率稳定。 ③经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。 （2）输电线上的功率损失：ΔP＝I2r，I为输电电流，r为输电线的电阻。 （3）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。 ②减小输电线中的电流：为减小输电电流，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。 二．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，保障供电的质量。 ③合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。 一．降低输电损耗的两个途径 如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户端的电压为U′，输电电流为I，输电线总电阻为R。 （1）关键：减少输电线上电能的损失：P损＝I2R线 （2）输电电流：I＝＝＝。 （3）电压损失 ①ΔU＝U－U' ②ΔU＝IR （4）功率损失 ①ΔP＝P－P' ②ΔP＝I2R＝R （5）减少输电线上电能损失的方法 ①减小输电线的电阻R。由R＝ρ知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。 ②减小输电线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。 （6）远距离输电的三个易错点： ①输电线上损失的功率P损＝，U应为输电线上损耗的电压，而不是输电电压；解有关远距离输电问题时，公式P损＝U线I线或P损＝不常用，其原因是在一般情况下，U线不易求出，且易把U线和U总相混淆而造成错误。 ②输电导线损耗的电功率：P损＝R线，因此，当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。 【例题1】（2025·浙江绍兴·一模）如图所示为输电电路图，输电线路中的电流是I，用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r，下列说法正确的是（　　） A．输电线路损失功率为UI B．用户得到的功率为UI－I2r C．当用户电功率增加，则输电线路的损失会减小 D．为降低输电线路中的损耗，要提高输电电压，减小输电电流 【答案】D 【详解】A．输电线路损失功率为P损＝I2r，故A错误； B．用户得到的功率为P＝UI，故B错误； C．当用户电功率增加，由于用户电压不变，故输电电流I增大，根据P损＝I2r可知，输电线路的损失会增大，故C错误； D．根据P损＝I2r可知，为降低输电线路中的损耗，需减小输电电流，由于发电厂输出功率不变，所以应该提高输电电压，故D正确。 故选D。 【变式1】（2025·河南·模拟预测）我国各地多个新型储能项目加速落地。在新疆吉木萨尔进行的100万千瓦光伏+100万千瓦·时全钒液流储能一体化项目，在青海格尔木进行的全球规模最大的液态空气储能项目，在吉林进行的全球最大的绿色氢氨醇一体化项目，都在有序推进。从发电站输电至某新型储能站的供电线路可简化成如图所示。已知输电线路总电阻为r，升压变压器的副线圈的电压为U1，降压变压器的原、副线圈的电压分别为U2、U3，变压器均为理想变压器，其余电阻不计，则输电线上的电流为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】输电线路中损失的电压，输电线路中的电流，联立可得。 故选A。 【变式2】（多选）（25-26高二上·辽宁·期末）如图是远距离输电的原理图，两个变压器均为理想变压器。假设发电厂输出电压U1及输电线电阻均不变。当用户端用电器增加导致用户端总电阻变小时，且此时用户端总电阻仍大于输电线电阻，则下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的输出电压U2不变 B．降压变压器的输出电压U4不变 C．升压变压器的输出功率增加 D．降压变压器的输出功率增加 【答案】ACD 【详解】A．根据原、副线圈电压比等于匝数比可得，即，因此升压变压器的输出电压不变，故A正确； B．设用户端的阻值为，的等效阻值为，根据理想变压器的原理可知，，整理可得，当用户端用电器增加导致总电阻变小时，的等效阻值为变小，此时只看中间部分的电路，如下图所示 结合上述分析可知，U2不变，的等效阻值为变小，则降压变压器的输入电压U3减小，根据可知降压变压器的输出电压U4减小，故B错误； C．由题可知，用户端用电器增加，因此用户端的总功率增大，结合上述分析可知，输电线的电流增大，根据P损＝I32r，可知导线损失的功率也随之增大，结合理想变压器的原理可知，升压变压器输出的总功率等于用户端的总功率加上输电线损失的功率，因此升压变压器的输出功率增大，故C正确； D．同理可知，降压变压器的输入功率等于用户端的总功率，因此用户端的总功率增大时，降压变压器的输入功率随之增大，故D正确。 故选ACD。 【例题2】（25-26高三上·江苏南京·月考）白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，若水电站的输出功率不变，输出电压提高为原来的10倍，则输电导线上的电流将减小为原来的（　　） A．0.1 B．0.01 C．0.05 D．0.025 【答案】A 【详解】若水电站的输出功率不变，输出电压提高为原来的10倍，根据可知，输电导线上的电流将减小为原来的0.1倍。故选A。 【变式1】（2025·贵州黔南·模拟预测）2024年8月28日，新疆巴铁若（巴州—铁干里克—若羌）750 kV输变电工程全线贯通。若该线路采用250 kV高压输电，在输电总功率不变的条件下，输电线上单位时间内因发热损耗的电能将变为750 kV时的（   ） A．倍 B．倍 C．3倍 D．9倍 【答案】D 【详解】由，，在输电功率不变的条件下，采用250 kV高压输电电流的是采用750 kV高压输电的电流3倍，采用250kV高压输电的P损是采用750kV高压输电的P损的9倍。 【变式2】（25-26高三上·江苏扬州·期末）特高压直流输电工程支撑国家“西电东送”战略和“双碳”目标。保持直流线路输电功率不变，采用1100 kV和550 kV远距离输电时，输电线上损失功率分别为P1、P2，输电线的电阻不变，则P1:P2（　　） A．1:2 B．1:4 C．2:1 D．4:1 【答案】B 【详解】设输电电压分别为和，因输电功率不变，根据可知，输电电流与电压成反比，故对应电流与之比为，又因输电线电阻不变，损失功率可知损失功率与电流的平方成正比，则。 故选B。 【变式3】（24-25高二下·江西新余·期末）大唐国际新余第二发电厂，是我国首个“煤电＋光伏”协同发展的综合大型发电站，位于渝水区良山镇，距离市区18km。该发电站配备2台W的超临界二次再热媒发电机组，于2024年9月同时投产。假如其中一台发电机组全力运作给市区供电，已知每台发电机的输出电压为20 kV，在变电站升压至220 kV后向市区供电，其原理简化如图所示。若高压输电线的等效总阻值为，不计其他损耗，求： （1）发电厂的输出电流； （2）输电线上损耗的功率。 【答案】（1） （2） 【详解】（1）由题意可知，其中，代入数据解得。 （2）输电线电流（其中），因为，联立解得。 二．电网供电 电网送电遵循“用多少送多少”的原则，而不是“送多少用多少”,说明原线圈电流由副线圈电流决定。 ①理清输电电路图的三个回路 Ⅰ、在电源回路中：P发电机＝U1I1＝P1。 Ⅱ、在输送回路中：I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线。 Ⅲ、在用户回路中：P4＝U4I4＝P用户。 ②抓住两组关联式 Ⅰ、理想升压变压器联系着电源回路和输送回路，由理想变压器原理可得：，，P1＝P2。 Ⅱ、理想降压变压器联系着输送回路和用户回路，由理想变压器原理可得：，，P3＝P4。 ③掌握一个守恒观念：功率关系：P2＝ΔP＋P3，其中ΔP＝ΔUI线＝I2线R线＝。 【例题1】（25-26高三上·云南·月考）如图所示，某小型发电机的内阻、输出电压，经理想变压器升压后，通过总电阻R＝8 Ω的输电线给用户供电，用户两端的电压U＝220 V，输电线上损失的功率。下列说法正确的是（　　） A．理想变压器原、副线圈匝数的比值 B．理想变压器的输入功率为550 W C．发电机的电动势为130 V D．经理想变压器升压后，交流电的频率变大 【答案】C 【详解】A．输电线上损失的功率，解得 输电线上损失的电压，理想变压器副线圈两端的电压 由，解得，故A错误； B．理想变压器的输入功率等于输出功率，有，故B错误； C．通过理想变压器原线圈的电流满足，解得 发电机的电动势，故C正确； D．理想变压器不会改变交变电流的频率，故D错误。 故选C。 【变式】（多选）（23-24高二下·广西桂林·期末）2024年1月18日，随着国能永福堡里风电场风电项目首台风机并网发电成功，国能永福发电有限公司风电装机实现“零”的突破。这标志着广西首个“风光火”多能互补电源项目实现并网发电，进一步加快了永福百万千瓦级“风光火储”能源基地的建设进程。如图为其远距离输电示意图，发电机输出电压U1＝250 V，输出功率1.32×108 W，经升压变压器升压至220 kV进行远距离输电：降压变压器输出电压U4＝220 V，输电线上损失6%的功率（变压器均可视为理想变压器）。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的匝数比 B．输电线上的电流为 C．输电线路的电阻为 D．降压变压器的匝数比 【答案】AC 【详解】A．升压变压器的匝数比，故A正确； B．输电线上的电流为，故B错误； C．输电线路的电阻为，故C正确； D．降压变压器的匝数比，故D错误。 故选AC。 【例题2】（25-26高二上·吉林长春·期末）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。 【答案】（1） （2） 【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】（24-25高二上·辽宁大连·期末）我国西电东送工程取得了重大成就，远距离输电时，交流发电机输出电压有效值为2500 V，经过变压器T1升压后输电，然后再经变压器T2降压给某一工厂提供380 V恒定电压，此过程中输电效率为80 %，已知输电线上损耗的功率为16 kW，输电线总电阻为1 kΩ，升压变压器T1的原副线圈匝数比为1:40，变压器处的损耗可忽略，下列说法正确的是（　　） A．发电机总功率为80 kW B．发电机输出交流电有效值为160 A C．降压变压器T2匝数比为200:1 D．发电机的内阻为2.5 Ω 【答案】B 【详解】B．根据，可得输电线上的电流为 则升压变压器T1的原线圈电流为 可得发电机输出交流电有效值为160A，故B正确； C．升压变压器T1的副线圈两端电压为 则降压变压器T2的原线圈两端电压为 则降压变压器T2匝数比为，故C错误； AD．用户的功率为 此过程中输电效率为80%，则有发电机总功率 根据，可得发电机电动势为 根据，代入数据解得发电机的内阻为，故AD错误。 故选B。 【例题3】（2025·浙江·一模）某风力发电机的原理如图，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T，线圈的匝数为100匝、面积为0.5m2，不计线圈的电阻，磁体转动的角速度为rad/s。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电，升压变压器原、副线圈的匝数比为1:8，输电线总电阻为8Ω，输电线上损失的功率为5kW，在用户端用降压变压器把电压降为220V。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．当磁场与线圈所在平面垂直时，发电机感应电动势最大 B．发电机输出电压为45V C．用户的功率为85kW D．降压变压器原、副线圈的匝数比为180:11 【答案】C 【详解】A．当磁场与线圈所在平面垂直时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，故A错误； B．发电机输出电压的最大值为 发电机输出电压的有效值为，故B错误； CD．输电线上损失的功率为，代入数据解得 对升压变压器，有，，， 对输电回路，有，对降压变压器，有， 联立解得，，故C正确，D错误。 故选C。 【变式1】（24-25高三下·江西·阶段练习）某同学自制的波浪发电装置，浪板在波浪的作用下，带动线框转动（如图甲）。将该发电装置连接到输电电路中（如图乙），输电线路的总阻值r＝12 Ω，用户用电器可等效为R＝5 Ω的纯电阻，T1、T2为两理想变压器，T1原、副线圈的匝数比为n1:n2＝1:10。当发电机转子以某一角速度匀速转动，闭合开关后，测得电压表的示数为13.8 V，电流表的示数为0.6 A，电流表和电压表均为理想电表，则（　　） A．n3:n4＝3:2 B．n3:n4＝3:1 C．用电器R获得的功率为5W D．用电器R获得的功率为1.8W 【答案】D 【详解】AB．设T2原、副线圈的电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4，由题意可知，根据变压器电压与匝数的关系可得，根据变压器电流与匝数的关系可得，在输电线上根据闭合电路欧姆定律有，同理有，代入数据解得，故 AB错误； CD．用电器R获得的功率为，故C错误，D正确。 故选D。 【变式2】（多选）（25-26高二上·福建莆田·期末）2025年10月3日至9日，内蒙古绿电“出塞”首次到海南。来自内蒙古的风、光资源，跨越3000公里“电力天路”，转化为海南岛的万家灯火，标志着内蒙古实现了清洁能源有史以来最远距离的跨省输送。如图所示为通过远距离输电方式给新能源汽车充电桩供电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器T1和降压变压器T2的原、副线圈匝数比分别为n1:n2＝1:20、n3:n4＝19:1。输电线总电阻为。在升压变压器的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（　　） A．充电桩上交流电的周期为0.01s B．升压变压器T1副线圈两端的电压为4400V C．当充电桩使用个数增多时，降压变压器T2的输出电压增大 D．当升压变压器T1的输入功率为88kW时，输电线上损失的电功率为1.6kW 【答案】BD 【详解】A．由，可知，则交流电的周期为，故A错误； B．升压变压器原线圈电压的有效值，根据，解得，故B正确； C．若充电桩消耗的总功率增大，则升压变压器输入功率变大，因为输入电压不变，由，可知升压变压器原线圈中的电流变大，升压变压器副线圈中的电流变大，则输电线上的损耗电压变大，降压变压器原线圈的电压变小，则降压变压器T2的输出电压减小，故C错误； D．升压变压器T1的输入功率为88kW时，输入电流为 根据，解得，输电线上损失的电功率为，故D正确。 故选BD。 1．（2026·山东·一模）如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压U1恒定不变，两个变压器均为理想变压器。当用户端用电器增加导致总电阻变小时，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器的输出电压U2减小 B．降压变压器输出电流的频率变大 C．输电线上损失的功率增大 D．升压变压器原线圈中的电流I1不变 【答案】C 【详解】A．升压变压器原线圈输入电压U1恒定，原副线圈匝数比不变，根据理想变压器电压比，可得输出电压U2恒定不变，故A错误； B．理想变压器不改变交流电的频率，因此降压变压器输出电流的频率不变，故B错误； C．用户端总电阻变小时，降压变压器输出电流I4增大；由理想变压器电流关系，可知输电线电流也增大。输电损失功率，为输电线电阻不变，因此输电线上损失的功率增大，故C正确； D．对升压变压器，由电流关系，增大，因此原线圈电流I1也增大，故D错误。 故选C。 2．（25-26高二下·湖北武汉·开学考试）某一远距离输电线路分别用U和10U两种电压来输电，若输送功率相同，则在两种情况下输电线上损失的功率之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由输送功率相同，可得：，解得。输电线损失功率（为线路电阻，相同），故，即损失功率之比为。故选 A。 3．（多选）（2026·山西大同·一模）作为国家重大能源基础设施项目，大同至天津南特高压交流电工程采用了我国自主研发的输电技术，计划2027年6月投运。若大同某发电厂输出的电功率为，输电线的总电阻为，则下列关于输电线上的电压损失和功率损失说法正确的是（　　） A．若输电电压为U，则 B．若输电电压为U，则 C．若输电电流为，则 D．若输电电流为，则 【答案】BD 【详解】AB．若输电电压为U，则流过输电线的电流为，输电线上的电压损失 根据焦耳定律，输电线上的功率损失，故A错误，B正确； CD．若输电电流为I，则输电线上的电压损失U损＝IR，根据焦耳定律，输电线上的功率损失P损＝I2R，故C错误，D正确。故选BD。 4．（25-26高二下·辽宁·开学考试）如图为某小型发电厂向用户供电的线路示意图，已知发电厂的输出功率为P0＝100 kW，输出电压为250 V，用户端电压为220 V，输电线总电阻为R＝8 Ω，升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2＝1:20，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原线圈的电流为20 A B．用户实际用电功率为96.8 kW C．用户端的电流为455 A D．降压变压器的匝数比 【答案】B 【详解】A．根据发电厂的输出功率可知，升压变压器原线圈的电流为，故A错误； B．根据，，解得，； 输电线电阻损失的功率为，用户用电功率为，故B正确； C．用户端电流为，故C错误； D．输电线电阻损失的电压为，降压变压器输入电压 所以，故D错误。 故选B。 5．（多选）（25-26高三下·山西晋中·开学考试）如图所示为某小型发电厂的远距离输电示意图，发电厂的输出电压为，输出功率为，输电线路总电阻为，用户端得到的电压为、功率为。变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．输电线损耗的电压为 B．输电线上的电流为 C．升压变压器原、副线圈的匝数比为 D．降压变压器原、副线圈的匝数比为 【答案】BD 【详解】AB．输电线上损耗的功率，由 可知输电线上的电流，输电线上损耗的电压，故A错误，B正确； C．升压变压器原线圈上的电流 副线圈电流，原、副线圈匝数比，故C错误； D．降压变压器原线圈电流，副线圈电流 原、副线圈匝数比，故D正确。 故选BD。 6．（多选）（2026·云南昆明·模拟预测）如图所示，远距离输电过程中，发电机输出电压、功率的交流电，通过升压变压器升压后输送向远方，输电线的总电阻为。并在用户端用降压变压器把电压降为，输电线上损失的功率为，则下列说法正确的是（　　） A．输电线上通过的电流为 B．升压变压器匝数比为 C．降压变压器匝数比为 D．用户端的总电流为 【答案】AB 【详解】A．输电线损失功率，故A正确； B．升压变压器输入功率，故升压变压器原副线圈匝数比，故B正确； CD．用户端获得功率，故由，降压变压器原副线圈匝数比，故CD错误。 故选AB。 7．（多选）（2026·贵州·模拟预测）某水电站发电机的输出功率为，输出电压为，经升压变压器升压后通过输电线向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用高压输电，最后经过降压变压器降压，用户得到的电压为，功率为，变压器均为理想变压器，则（　　） A．输电线上的功率损失为 B．输电线上的电流为 C．输电线的电阻为 D．降压变压器的匝数比为 【答案】AC 【详解】A．输电线上损失的功率为，故A正确； B．输电线上的电流为，故B错误； C．输电线电阻，故C正确； D．降压变压器原线圈电压 故降压变压器原副线圈的匝数比为，故D错误。 故选AC。 8．（多选）（25-26高二上·河北·月考）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U1＝250 V，升压变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝1:9，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4＝5:1。充电桩充电时的额定功率，额定电压U4＝380 V，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U2＝2250 V B．降压变压器原线圈两端电压U3＝1900 V 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。 9．（多选）（2025·重庆·高考真题）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。 10．（24-25高二下·湖北武汉·期中）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（a）。某同学根据该原理自制了如图（b）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（c）所示的输电电路中，两个理想变压器T1、T2原、副线圈匝数比分别为，，发电装置内阻不计。 （1）求线圈中产生的交流电电动势的峰值； （2）求交流电压表读数； （3）若测得电流表读数为，负载电阻，求输电线路总阻值r。 【答案】（1） （2） （3）1Ω 【详解】（1）线圈转速为，线圈的角速度为 线圈产生电动势的峰值 （2）升压变压器原线圈电压有效值为 升压变压器T1原副线圈电压之比满足，电压表读数 （3）负载两端电压，降压变压器T2原副线圈两端电压之比 求得降压变压器T2原线圈电压，降压变压器T2原副线圈两端电流之比 求得降压变压器T2原线圈电流，则根据欧姆定律有，求得输电线路总电阻r＝1Ω。 11．（25-26高二上·辽宁大连·期末）用一个小型交流发电机向远处用户供电，其原理如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户再用降压变压器将电压降低之后供用户使用。已知输电线总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比为。用户区标有“”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 （1）求输电导线上损耗的电功率； （2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求由图示位置开始计时交流发电机线圈产生的电动势的瞬时值和升压变压器原线圈两端电压。 【答案】（1） （2）, 【详解】（1）电动机正常工作降压变压器有 因此输电导线上损耗的电功率 （2）线圈转动产生电动势瞬时值 降压变压器有，升压变压器输出端电压，升压变压器，得。 / 学科网（北京）股份有限公司 $