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

3.4电能的输送（专题训练） 一．升压变压器和降压变压器（共9小题） 二．高压输电的原理与优点（共4小题） 三．（共8小题） 四．（共6小题） 五．计算用户端用电器的数量（共4小题） 一．升压变压器和降压变压器（共9小题） 1．中国发布的“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V，通过升压变压器将电压升为10kV后向远处输电，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4 B．输电线上损失的功率为50W C．降压变压器原、副线圈中的电流之比为22∶995 D．若仅用户端并联更多的灯泡，用户端的电压仍为220V 2．某水电站发电机的输出功率为，发电机的输出电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为，输电线上通过的电流为，在用户端用降压变压器把电压降为。变压器均为理想变压器，则（　　） A．升压变压器输出电压为 B．升压变压器原副线圈匝数比为 C．降压变压器原线圈的电压为 D．升压变压器输出的功率为 3．2024年10月31日，在海拔5200米的西藏昌都市八宿县，全球最高海拔风电站正式全容量投产。如图为输电线路的示意图，为输电线的等效总电阻，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，若风力发电机输出的正弦式交变电压为，输出功率为，用户端的电压为，两变压器均视为理想变压器，则（　　） A．用户端的电压 B．用户端的功率 C．输电线上损失的电压为 D．输电线上损失的功率为 4．（多选）有一条河流，河水流量为，落差为。现利用它来发电，水电站的总效率为，发电机的输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为，允许输电线上损失的功率为发电机输出功率的，用户需要的电压为。假定所用的变压器都是理想变压器，重力加速度取，下列说法正确的是（   ） A．发电机输出功率为 B．在输电线上的电流为 C．升压变压器的匝数比为 D．降压变压器的匝数比为 5．（多选）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不变 B．降压变压器的输出电压不变 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 6．（多选）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 7．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。 8．如图所示，水电站用一小型交流发电机组向远处用户供电，若发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求： (1)输电线路上损耗的电功率； (2)发电机电动势最大值和升压变压器副线圈； 9．我国水利资源非常丰富，总量位居世界第一，水力发电是我国的重要发电方式之一。有一座小型水库，水流量，落差，如图甲所示。现利用它来发电，发电机的输出电压，经变压器升压后向远处输电，升压变压器的匝数比，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，如图乙所示，设两个变压器均是理想变压器。（水的密度，取）求： (1)降压变压器的匝数比； (2)发电机的输出功率； (3)水电站的总效率。 二．高压输电的原理与优点（共4小题） 10．新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，为输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为，变压器均视为理想变压器，下列说法中正确的是（　　） A．交变电流的周期是 B．充电桩电流的有效值为 C．时刻，电压表示数为 D．电压表示数始终是 11．2025年6月10日，哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程投产送电，这是我国首个投产送电的“沙戈荒”新能源基地外送特高压直流输电工程。如图所示为现在直流输电示意图，在发电厂送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为电压恒定的直流，在输电环节使用直流输电，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。关于高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 B．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 C．“整流”设备应放在升压变压器前，而“逆变”设备放在降压变压器后 D．保持输电功率不变，输电电压从400kV提升到800kV，线路上损失的功率将减少为原来的一半 12．（多选）大型发电机设计输出的电压一般都达不到远距离输电的要求。因此，在发电厂（站）内，要用变压器升压，然后向远处送电；到达目的地后，根据不同的需求，再用降压变压器经过多次降压，最后输送给用户。从发电厂（站）到用户的输电过程如图所示。根据图上信息，以下说法正确的是（ ） A．发电站内，用变压器升压然后向远处送电，是为了加快输电的速度 B．若不计输送过程的能量损失，变电站①的变压比为55：1 C．上述输送过程，变压器功不可没，它也可以改变直流电压 D．在输送电能总功率不变的情况下，将输电电压550KV降为55KV，输电线上损失的电压变为原来的10倍 13．我们日常生活离不开电，电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题： (1)火力发电厂或水电站发出电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？ (2)电能的远距离传输一般要经过哪几个环节？ 三．（共8小题） 14．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． 15．某远距离输电的原理图如图所示，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数之比分别为和，升压变压器的副线圈两端电压的有效值、用户端电压的有效值分别为500kV、220V，输电线上的总电阻为50Ω，变压器均可视为理想变压器。下列说法正确的是（    ） A．升压变压器原线圈两端电压的最大值为500V B．降压变压器原线圈两端电压的有效值为500kV C．输电线上的电流为100A D．保持发电站的输送功率和输出电压不变，仅增加升压变压器副线圈匝数，输电线上的损耗增大 16．高铁运行中供给动力车厢线路的结构原理如图所示。通过牵引变电所的理想变压器把电压U1降到U2，动力车厢内的理想变压器再将U3降到U4后，为动力系统提供电能。两个理想变压器两端的匝数、电压和电流如图所示，输电线路电阻的阻值为r，则（　　） A． B． C． D．输入动力系统的功率为 17．（多选）水力发电站可将水的重力势能转化为电能供人类使用。已知某小型水力发电站建在水流量为的河流上。水电站的总效率为，发电机的输出电压为，水电站到用户之间需要进行远距离输电，两地间输电线的总阻值为，输电线上电流为，输电线上损失的功率为发电机输出功率的，用户处电压为，若所有变压器均为理想变压器，以下说法正确的是（　　） A．水流进入发电站落差为 B．升压变压器原副线圈匝数之比为 C．降压变压器原副线圈匝数之比为 D．输电电压为 18．（多选）2025年6月10日，哈密一重庆800千伏特高压直流输电工程投产送电，这是我国首个投产送电的“沙戈荒”新能源基地外送特高压直流输电工程。下图为直流输电示意图，在发电厂送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为电压恒定的直流，在输电环节使用直流输电，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。关于高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 B．“整流”设备应放在升压变压器前，而“逆变”设备放在降压变压器后 C．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 D．保持输电功率不变，输电电压从提升到，线路上损失的功率将减少为原来的四分之一 19．如图所示为远程输电示意图，已知某个发电机的输出功率为180kW，发电机的输出电压为，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户端用一降压变压器把电压降为220V，输电线上损耗的功率为10kW，其他损耗不计。求： (1)用户端获得的功率； (2)升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比。 20．某山村附近有一条河流，现建成一座小型水电站，可满足村镇、小型企业的用电需求。水电站发电机的输出功率为，输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为，输电线上损耗的功率为发电机输出功率的，用户所需要的电压为，认为所用的变压器均为理想变压器。求： (1)输电线上的电流； (2)升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。 21．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。 四．（共6小题） 22．位于广西天峨县的龙滩水电站是“西电东送”的标志性工程，是“西部大开发”的重点工程，电站拥有三项世界之最：一是最高碾压混凝土大坝，坝高为216.5米，坝顶长836米；二是规模最大的地下厂房，厂房长388.5米、宽28.5米、高74.4米；三是提升高度最高的升船机，最高提升高度为179米。水电站输电电路简化后如图所示，副线圈输电线的电阻用表示，滑动变阻器代表用户所有用电器的总电阻。变压器上的能量损失可忽略，水电站输出电压可认为不变，各表均视为理想电表，当用电器数量明显增多时，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数变大 B．电流表的示数不变 C．电压表的示数变小 D．电流表的示数变小 23．压缩空气储能技术，是继抽水蓄能之后，第二大被认为适合GW级大规模电力储能的技术。它的发电过程，就像空气吹动风电机组的“大风车”一样，产生电能并向电网供电。如图所示，发电机的线圈可绕轴在匀强磁场中匀速转动，线圈电阻不计，已知发电机的输出电压如图乙所示，发电机的输出功率为350兆瓦，升压变压器的匝数比为，输电线上的总电阻为10Ω，用户得到的电压为220V，工厂得到的电压为380V，下列说法正确的是（　　） A．工厂端与用户端的电流之比为 B．降压变压器原线圈与用户端副线圈匝数比为 C．若发电机输出电压一定，用户负载增加，则输电线上消耗的功率变小 D．若发电机输出功率一定，线圈转速减半，则输电线上消耗的功率变为原来的 24．如图所示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，降压变压器T′的原、副线圈匝数分别为n3、n4，其中电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源，用户电阻为R（纯电阻），若用户消耗功率为P，输电线的总电阻为r，不考虑其他因素的影响，输电线上损失的电功率P损，下列说法错误的是（　　） A．电压表V的示数 B．电流表A2的示数 C．电流表A1的示数 D．接入的用户越多，输电线上损失的电压越大 25．（多选）如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的匝数比 B．输电线上的电流为40A C．该输电系统的输电效率为 D．深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变小 26．（多选）某发电厂向距离较远的某工地多个宿舍供电，使用了两个变压器n1和n2，n1为升压变压器，n2具备可调节匝数比的变压器。输电线的电阻等效为r，如图所示。假设发电厂的输出电压保持不变，且每间宿舍的电器设备相同，同时忽略电器设备电阻的变化以及宿舍间导线的电阻，下列说法正确的是（ ） A．当发电厂输出功率越大，导线消耗的功率越小 B．保持变压器n2滑片不动，当所有宿舍总电阻减小时，工地宿舍的两端电压一定越小 C．保持变压器n2滑片不动，当所有宿舍总电阻减小时，宿舍消耗的总功率一定越大 D．当宿舍总电阻不变时，变压器n2的滑片向下滑动，输电线电阻r消耗的功率减小 27．如图所示的输电电路中，左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶4，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，连接两理想变压器的导线总电阻为4Ω，负载R的阻值为8Ω，闭合开关S后负载R消耗的功率为32W。 (1)求M、N之间接入的正弦式交流电的电压的有效值UMN； (2)若M、N之间接入的正弦式交流电的电压有效值恒为220V，其它条件不变，当仅改变负载电阻的阻值时，求负载的最大功率Pm。 五．计算用户端用电器的数量（共4小题） 28．小型发电机，输出功率25kW，发电机的输出电压为U=350V，输电线总电阻为r=4Ω．为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的5%，须采用高压输电．设用户所需电压为220 V，则下列判断正确的是 A．升压变压器原副线圈匝数比约为1:6 B．降压变压器原副线圈匝数比约为8:1 C．输电导线上的电压损失约为286 V D．可供593盏“220 V，40 W”的白炽灯正常工作 29．（多选）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差h=5m，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻R=30Ω，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，g取．下列说法正确的是（    ） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比250：11 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为470盏 30．如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求： （1）升压变压器原副线圈匝数比； （2）设降压变压器原副线圈匝数比，求用户端交流电压表的示数； （3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220V、20W”的节能灯正常发光？ 31．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取） （1）求输电线中的电流I； （2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4电能的输送（专题训练） 一．升压变压器和降压变压器（共9小题） 二．高压输电的原理与优点（共4小题） 三．（共8小题） 四．（共6小题） 五．计算用户端用电器的数量（共4小题） 一．升压变压器和降压变压器（共9小题） 1．中国发布的“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V，通过升压变压器将电压升为10kV后向远处输电，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4 B．输电线上损失的功率为50W C．降压变压器原、副线圈中的电流之比为22∶995 D．若仅用户端并联更多的灯泡，用户端的电压仍为220V 【答案】C 【详解】A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为，故A错误； B．输电线上的电流 则输电线损失的功率为，故B错误； C．降压变压器初级电压 降压变压器原、副线圈中的匝数比 则电流之比为，故C正确； D．若仅用户端并联更多的灯泡，则用户消耗的功率变大，输电线上的电流变大，导线上的电压损失变大，降压变压器初级电压减小，则次级电压也减小，则用户端的电压小于220V，故D错误。 故选C。 2．某水电站发电机的输出功率为，发电机的输出电压为。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为，输电线上通过的电流为，在用户端用降压变压器把电压降为。变压器均为理想变压器，则（　　） A．升压变压器输出电压为 B．升压变压器原副线圈匝数比为 C．降压变压器原线圈的电压为 D．升压变压器输出的功率为 【答案】B 【详解】A．由 输电线电流 故升压变压器输出电压，A错误； B．升压变压器匝数比，B正确； C．输电线电压损失 降压变压器原线圈电压，C错误； D．升压变压器输出功率等于输入功率，D错误。 故选B。 3．2024年10月31日，在海拔5200米的西藏昌都市八宿县，全球最高海拔风电站正式全容量投产。如图为输电线路的示意图，为输电线的等效总电阻，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，若风力发电机输出的正弦式交变电压为，输出功率为，用户端的电压为，两变压器均视为理想变压器，则（　　） A．用户端的电压 B．用户端的功率 C．输电线上损失的电压为 D．输电线上损失的功率为 【答案】D 【详解】A．对升压变压器有 对降压变压器有 可得 又 则，故A错误； B．对升压变压器有 对降压变压器有 可得 又 用户端的功率 可得，故B错误； C．输电线上损失的电压，故C错误； D．输电线中的电流 输电线损失的功率为，故D正确； 故选D。 4．（多选）有一条河流，河水流量为，落差为。现利用它来发电，水电站的总效率为，发电机的输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为，允许输电线上损失的功率为发电机输出功率的，用户需要的电压为。假定所用的变压器都是理想变压器，重力加速度取，下列说法正确的是（   ） A．发电机输出功率为 B．在输电线上的电流为 C．升压变压器的匝数比为 D．降压变压器的匝数比为 【答案】BD 【详解】A．发电机的输出功率，A错误； B．输电线上损失的功率为P损=10%P=I2R 解得输电线上的电流，B正确； C．则升压变压器输出电压V 则升压变压器的匝数比，C错误； D．输电线上的电压减少U损=IR=200V 则输入降压变压器的电压U3=U2−U损=2000V−200V=1800V 则降压变压器的匝数比，D正确。 故选BD。 5．（多选）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不变 B．降压变压器的输出电压不变 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，不变，的等效阻值为变小，则降压变压器的输入电压减小，根据 可知降压变压器的输出电压减小，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，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。 6．（多选）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。 7．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 8．如图所示，水电站用一小型交流发电机组向远处用户供电，若发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求： (1)输电线路上损耗的电功率； (2)发电机电动势最大值和升压变压器副线圈； 【详解】（1）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 根据理想变压器的电流匝数关系有 解得 所以输电线路上损耗的电功率 解得 （2）根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为 代入数据解得 根据理想变压器的电压匝数关系有 解得 升压变压器副线圈两端电压 解得 9．我国水利资源非常丰富，总量位居世界第一，水力发电是我国的重要发电方式之一。有一座小型水库，水流量，落差，如图甲所示。现利用它来发电，发电机的输出电压，经变压器升压后向远处输电，升压变压器的匝数比，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，如图乙所示，设两个变压器均是理想变压器。（水的密度，取）求： (1)降压变压器的匝数比； (2)发电机的输出功率； (3)水电站的总效率。 【详解】（1）输电线上的电流 输电线损耗电压 升压变压器的匝数比 已知，故，则 降压变压器的匝数比 （2）由升压变压器的匝数比 解得 则发电机的输出功率 （3）水流量，发电时水的重力势能转化为动能，动能转化为电能，故 联立，解得，则水电站的总效率 二．高压输电的原理与优点（共4小题） 10．新能源电动汽车常用交流充电桩进行充电，如图所示为交流充电桩的供电电路，为输电线的总电阻。配电设施的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为，降压变压器原、副线圈的匝数比为，充电桩的输出电压，功率为，变压器均视为理想变压器，下列说法中正确的是（　　） A．交变电流的周期是 B．充电桩电流的有效值为 C．时刻，电压表示数为 D．电压表示数始终是 【答案】D 【详解】A．根据充电桩的输出电压表达式可知， 则交流电的周期，故A错误； B．根据充电桩输出电源表达式可知，输出电压的最大值 有效值 充电桩电流的有效值，故B错误； CD．电压表的读数始终为电路有效值，则， 得， 则电阻两端电压为，故C错误，D正确； 故选D。 11．2025年6月10日，哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程投产送电，这是我国首个投产送电的“沙戈荒”新能源基地外送特高压直流输电工程。如图所示为现在直流输电示意图，在发电厂送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为电压恒定的直流，在输电环节使用直流输电，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。关于高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 B．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 C．“整流”设备应放在升压变压器前，而“逆变”设备放在降压变压器后 D．保持输电功率不变，输电电压从400kV提升到800kV，线路上损失的功率将减少为原来的一半 【答案】B 【详解】A．变压器不能对恒定直流的电压进行变压，故A错误； B．相比高压交流输电，高压直流输电不会产生电磁感应，所以高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗，故B正确； C．变压器只对交流电起到变压的作用，故“整流”设备应放在升压变压器后，而“逆变”设备放在降压变压器前，故C错误； D．高压输电，功率一定，则减小了输电电流，根据 输电电压从400kV提升到800kV，则输电线上损失的功率减小为原来的，故D错误。 故选B。 12．（多选）大型发电机设计输出的电压一般都达不到远距离输电的要求。因此，在发电厂（站）内，要用变压器升压，然后向远处送电；到达目的地后，根据不同的需求，再用降压变压器经过多次降压，最后输送给用户。从发电厂（站）到用户的输电过程如图所示。根据图上信息，以下说法正确的是（　　） A．发电站内，用变压器升压然后向远处送电，是为了加快输电的速度 B．若不计输送过程的能量损失，变电站①的变压比为55：1 C．上述输送过程，变压器功不可没，它也可以改变直流电压 D．在输送电能总功率不变的情况下，将输电电压550KV降为55KV，输电线上损失的电压变为原来的10倍 【答案】BD 【详解】A．采用高压输电不是为了加快输电的速度，而是为了减小输电线上的功率损失，A错误； B．若不计输送过程的能量损失，变电站①的变压比为 B正确； C．变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压，C错误； D．输电线上损失的电压 将输电电压550KV降为55KV，输电线上损失的电压变为原来的10倍，D正确。 故选BD。 13．我们日常生活离不开电，电是由发电厂产生的。为了合理地利用自然资源，火力发电厂通常建在煤矿附近，水电站建在水力资源丰富的河流上，但用电的地方可能距离很远，需要将电能安全、保质地由发电厂送往远方，同时又不能浪费太多的电能。请探究以下几个问题： (1)火力发电厂或水电站发出电的电压一定很高吗？怎样才能提高输送电压？ (2)电能的远距离传输一般要经过哪几个环节？ 【详解】（1）电厂发出的电的电压最大值由公式Em=NBSω决定，因机械制造等因素，电压不会很高，通常借助变压器将低电压变为高电压。 （2）电能的远距离传输一般要经过三个环节，即升压变压器升压、电能的输送线路、降压变压器降压。 三．（共8小题） 14．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。 15．某远距离输电的原理图如图所示，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数之比分别为和，升压变压器的副线圈两端电压的有效值、用户端电压的有效值分别为500kV、220V，输电线上的总电阻为50Ω，变压器均可视为理想变压器。下列说法正确的是（    ） A．升压变压器原线圈两端电压的最大值为500V B．降压变压器原线圈两端电压的有效值为500kV C．输电线上的电流为100A D．保持发电站的输送功率和输出电压不变，仅增加升压变压器副线圈匝数，输电线上的损耗增大 【答案】C 【详解】A．升压变压器原、副线圈匝数之比为，升压变压器的副线圈两端电压的有效值为500kV，根据 解得 则升压变压器原线圈两端电压的最大值为，故A错误； BC．用户端电压的有效值为220V，根据 解得 输电线上的电流为，故B错误，C正确； D．保持发电站的输送功率和输出电压不变，仅增加升压变压器副线圈匝数，则升压变压器副线圈电压增大，根据可知，输电线上的电流减小，结合可知，输电线损耗减小，故D错误； 故选C。 16．高铁运行中供给动力车厢线路的结构原理如图所示。通过牵引变电所的理想变压器把电压U1降到U2，动力车厢内的理想变压器再将U3降到U4后，为动力系统提供电能。两个理想变压器两端的匝数、电压和电流如图所示，输电线路电阻的阻值为r，则（　　） A． B． C． D．输入动力系统的功率为 【答案】A 【详解】A．根据变压器电流与匝数关系有， 又因为 整理得，故A正确； B．根据变压器电压与匝数关系有， 又因为 联立解得，故B错误； C．输电线路电阻的阻值为，故C错误； D．根据能量守恒，可知输入动力系统的功率为，故D错误。 故选A。 17．（多选）水力发电站可将水的重力势能转化为电能供人类使用。已知某小型水力发电站建在水流量为的河流上。水电站的总效率为，发电机的输出电压为，水电站到用户之间需要进行远距离输电，两地间输电线的总阻值为，输电线上电流为，输电线上损失的功率为发电机输出功率的，用户处电压为，若所有变压器均为理想变压器，以下说法正确的是（　　） A．水流进入发电站落差为 B．升压变压器原副线圈匝数之比为 C．降压变压器原副线圈匝数之比为 D．输电电压为 【答案】AC 【详解】A．输电线损失功率 发电机输出功率 发电站总功率 已知水的密度，水流量，则发电站总功率 解得水流进入发电站落差为，故A正确； B．升压变压器原线圈电压，输出功率 原线圈电流 副线圈电流，则升压变压器原副线圈匝数之比，故B错误； CD．升压变压器副线圈电压，即输电电压 降压变压器原线圈电压 降压变压器副线圈电压，降压变压器原副线圈匝数之比为，故C正确，D错误。 故选AC。 18．（多选）2025年6月10日，哈密一重庆800千伏特高压直流输电工程投产送电，这是我国首个投产送电的“沙戈荒”新能源基地外送特高压直流输电工程。下图为直流输电示意图，在发电厂送电端将发电机产生的交流电通过“整流”设备变换为电压恒定的直流，在输电环节使用直流输电，用户再用“逆变”设备将直流变换为交流。关于高压直流输电，下列说法正确的是（　　） A．为实现高压直流输电，可以用变压器直接改变恒定电流的电压 B．“整流”设备应放在升压变压器前，而“逆变”设备放在降压变压器后 C．相比高压交流输电，高压直流输电可以减少电路中因电磁感应导致的能量损耗 D．保持输电功率不变，输电电压从提升到，线路上损失的功率将减少为原来的四分之一 【答案】CD 【详解】A．变压器的工作原理是电磁感应，需要变化的磁通量才能产生感应电动势，因此变压器不能直接改变恒定电流的电压，故A错误； B．“整流”设备是将交流电转换为直流电，而变压器只能对交流电进行变压，所以“整流”设备应放在升压变压器之后；“逆变”设备是将直流电转换为交流电，需要先把直流电逆变为交流电，再通过降压变压器降压，所以“逆变”设备应放在降压变压器之前，故B错误； C．高压交流电在传输过程中，会因电磁感应产生涡流、趋肤效应、电磁辐射等现象，导致能量损耗；而直流电不会产生电磁感应相关的损耗，因此相比高压交流电，高压直流电可以减少因电磁感应导致的能量损耗，故C正确； D．根据输电功率公式，保持输电功率不变，输电电压加倍，电流会变为原来的，设输电线的电阻为，原情况下线路上损失的功率满足 改用后，根据上述推导可知线路损耗减少为原来的四分之一，故D正确。 故选CD。 19．如图所示为远程输电示意图，已知某个发电机的输出功率为180kW，发电机的输出电压为，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为，在用户端用一降压变压器把电压降为220V，输电线上损耗的功率为10kW，其他损耗不计。求： (1)用户端获得的功率； (2)升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比。 【详解】（1） （2）分析可知上电压为，电流 输电线上 解得 则 中电流 则 20．某山村附近有一条河流，现建成一座小型水电站，可满足村镇、小型企业的用电需求。水电站发电机的输出功率为，输出电压为。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为，输电线上损耗的功率为发电机输出功率的，用户所需要的电压为，认为所用的变压器均为理想变压器。求： (1)输电线上的电流； (2)升压、降压变压器原、副线圈的匝数比。 【详解】（1）输电线上损耗的功率为 输电线上损耗的功率 解得 （2）升压变压器输出电压为 故升压变压器原、副线圈匝数比为 输电线上损失的电压为 降压变压器的输入电压为 故降压变压器原、副线圈匝数比为 21．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。 【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 四．（共6小题） 22．位于广西天峨县的龙滩水电站是“西电东送”的标志性工程，是“西部大开发”的重点工程，电站拥有三项世界之最：一是最高碾压混凝土大坝，坝高为216.5米，坝顶长836米；二是规模最大的地下厂房，厂房长388.5米、宽28.5米、高74.4米；三是提升高度最高的升船机，最高提升高度为179米。水电站输电电路简化后如图所示，副线圈输电线的电阻用表示，滑动变阻器代表用户所有用电器的总电阻。变压器上的能量损失可忽略，水电站输出电压可认为不变，各表均视为理想电表，当用电器数量明显增多时，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数变大 B．电流表的示数不变 C．电压表的示数变小 D．电流表的示数变小 【答案】C 【详解】A．变压器的电压和匝数成正比，变压器匝数不变，因为电压表的示数等于水电站的电压是不变的，所以电压表的示数也不变，故A错误； B．用户之间是并联关系，用电器数量增多，电路总阻值变小，依据知，变大，与滑动变阻器串联的电流表的示数变大，故B错误； C．由电路可知，根据知，变大，则变小，则与滑动变阻器并联的电压表的示数变小，故C正确； D．由上述可知电流表的示数变大，变压器的电流和匝数成反比，变压器匝数不变，故电流表的示数变大，故D错误。 故选C。 23．压缩空气储能技术，是继抽水蓄能之后，第二大被认为适合GW级大规模电力储能的技术。它的发电过程，就像空气吹动风电机组的“大风车”一样，产生电能并向电网供电。如图所示，发电机的线圈可绕轴在匀强磁场中匀速转动，线圈电阻不计，已知发电机的输出电压如图乙所示，发电机的输出功率为350兆瓦，升压变压器的匝数比为，输电线上的总电阻为10Ω，用户得到的电压为220V，工厂得到的电压为380V，下列说法正确的是（　　） A．工厂端与用户端的电流之比为 B．降压变压器原线圈与用户端副线圈匝数比为 C．若发电机输出电压一定，用户负载增加，则输电线上消耗的功率变小 D．若发电机输出功率一定，线圈转速减半，则输电线上消耗的功率变为原来的 【答案】B 【详解】A．根据题意可知，工厂端与用户端的匝数比为 降压变压器电流和匝数的关系为 所以工厂端与用户端的电流之比不等于匝数的反比，即工厂端与用户端的电流之比不等于，故A错误； B．由图乙可得，发电机输出电压有效值 根据得，升压变压器的副线圈电压 输电线上的电流大小为 所以输电线损失的电压 降压变压器的输入电压 所以降压变压器原线圈与用户端副线圈匝数比为，故B正确； C．若发电机输出电压一定，用户负载增加，则功率变大，输电线上的电流变大，输电线消耗的功率变大，故C错误； D．若发电机输出功率一定，线圈转速减半，发电机输出电压变为原来的一半，输电线上电流变为原来的两倍，根据，可知输电线上消耗的功率变为原来的4倍，故D错误。 故选B。 24．如图所示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，降压变压器T′的原、副线圈匝数分别为n3、n4，其中电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈两端接入一电压u=Umsinωt的交流电源，用户电阻为R（纯电阻），若用户消耗功率为P，输电线的总电阻为r，不考虑其他因素的影响，输电线上损失的电功率P损，下列说法错误的是（　　） A．电压表V的示数 B．电流表A2的示数 C．电流表A1的示数 D．接入的用户越多，输电线上损失的电压越大 【答案】C 【详解】A．由题目可知，原线圈两端电压最大值为Um，则有效值，设升压变压器原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，根据理想变压器特性可知，则电压表V的示数，故A正确，不符合题意； B．设输电线电流为I2，输电线的总电阻为r，由题已知输电线上损失的电功率，则，故B正确，不符合题意； C．由功率关系可知，则，设原线圈电流为I1，根据理想变压器特性可知，则，由A选项可知，则，故C错误，符合题意； D．根据远距离输电模型可知，最终用户负载越多，等效负载R越小，则输电线路电流I2越大，则输电损耗电压ΔU=I2r越大，故D正确，不符合题意； 故选C。 25．（多选）如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．降压变压器的匝数比 B．输电线上的电流为40A C．该输电系统的输电效率为 D．深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变小 【答案】AD 【详解】AB．根据题意可知升压变压器原线圈的电流为 则输电线上的电流为 升压变压器副线圈的电压为 降压变压器原线圈的电压为 降压变压器的匝数比为，故A正确，B错误； C．该输电系统的输电效率为 代入数据解得，故C错误； D．深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输入电流减小，输电线上损失的功率减小，故D正确。 故选AD。 26．（多选）某发电厂向距离较远的某工地多个宿舍供电，使用了两个变压器n1和n2，n1为升压变压器，n2具备可调节匝数比的变压器。输电线的电阻等效为r，如图所示。假设发电厂的输出电压保持不变，且每间宿舍的电器设备相同，同时忽略电器设备电阻的变化以及宿舍间导线的电阻，下列说法正确的是（ ） A．当发电厂输出功率越大，导线消耗的功率越小 B．保持变压器n2滑片不动，当所有宿舍总电阻减小时，工地宿舍的两端电压一定越小 C．保持变压器n2滑片不动，当所有宿舍总电阻减小时，宿舍消耗的总功率一定越大 D．当宿舍总电阻不变时，变压器n2的滑片向下滑动，输电线电阻r消耗的功率减小 【答案】BD 【详解】A．由于发电厂输出电压恒定，根据公式可得 当输出功率越大，通过导线r的电流越大，根据 消耗的功率越大，故A错误； B．当n2的匝数不变时，根据变压的匝数比k和分压关系可知 U2为n2原线圈的电压，U2′为副线圈的电压，升压变压器的输出电压U不变，宿舍电阻减小，通过导线r的电流越大，U2越小，则U2′越小，故B正确； C．导线电阻与用电器电阻的关系为 发电厂输出功率最大，故C错误； D．当宿舍的用户电阻不变，变压器n2滑片向下移动，等效电阻变大，导线电阻分压减小，消耗功率减小，故D正确。 故选BD。 27．如图所示的输电电路中，左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶4，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，连接两理想变压器的导线总电阻为4Ω，负载R的阻值为8Ω，闭合开关S后负载R消耗的功率为32W。 (1)求M、N之间接入的正弦式交流电的电压的有效值UMN； (2)若M、N之间接入的正弦式交流电的电压有效值恒为220V，其它条件不变，当仅改变负载电阻的阻值时，求负载的最大功率Pm。 【详解】（1）对负载，由 有 得 由 有 得 对降压变压器，由 有 得 由 有 得 因为两个变压器的原副线圈串联，故 导线电阻上消耗的电压为 则 对升压变压器，由 有 解得，即M、N之间接入的正弦式交流电的电压的有效值。 （2）如图所示，把降变压器和输电线电阻看成电源，等效电动势为，等效内阻为 对升压变压器有 对降压变压器和负载有 得， 由 得 当负载电阻时，负载的功率最大 由 解得。 五．计算用户端用电器的数量（共4小题） 28．小型发电机，输出功率25kW，发电机的输出电压为U=350V，输电线总电阻为r=4Ω．为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的5%，须采用高压输电．设用户所需电压为220 V，则下列判断正确的是 A．升压变压器原副线圈匝数比约为1:6 B．降压变压器原副线圈匝数比约为8:1 C．输电导线上的电压损失约为286 V D．可供593盏“220 V，40 W”的白炽灯正常工作 【答案】D 【详解】Ａ．通过升压变压器原线圈的电流为 I1==71.4A 输电电路上损失的功率至多为： P线=P×5%=I22r 得输电线上的电流为: I2≈17.7A 升压变压器原线圈与副线圈的匝数比为： n1：n2=I1：I2= 17.7：71.4 = 1：4 则A错误； Ｂ．升压变压器的输出电压为 U2==1400V 流过降压变压器原线圈的电流为: I3=I2=17.7 A 降压变压器原线圈两端的电压为： U3=U2-I2r=1329V 已知降压变压器的输出电压，即用户电压U4=220V，所以降压变压器原线圈与负线圈的匝数比为： n3：n4=U3：U4=1329:220=6:1 则B错误； Ｃ．输电导线上的电压损失约为 △U=I2r=70.8V 则C错误； Ｄ．设可安装的白炽灯为n盏，则灯消耗的功率也即降压变压器的输出功率为： P4=nP灯 又对理想变压器有： P4=P出-P线 n=593.75 所以取593，则D正确． 29．（多选）水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量，落差h=5m，河水的密度，现利用其发电，若发电机的总效率，输出电压，输电线的总电阻R=30Ω，用户获得220V的电压，输电线上损失的电功率与发电机输出电功率的比值，假定所用的变压器都是理想变压器，g取．下列说法正确的是（    ） A．发电机的输出功率 B．输电线中的电流 C．降压变压器的原、副线圈的匝数比250：11 D．如果输送的电能供“220V、100W”的电灯使用，能够正常发光的电灯盏数为470盏 【答案】BD 【详解】A．发电机的输出功率为 A错误； B．输电线上损失的功率为 根据 可得 B正确； C．用户得到的电功率为 降压变压器输出的电流为 降压变压器的原、副线圈的匝数比 C错误； D．用户得到的电功率为 能正常发光的电灯盏数为 D正确。 故选BD。 30．如图甲为某中小型水力发电站远距离输送单相交流电示意图，每根导线电阻为4Ω，远距离输电线的输送电流为100A，若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为720kW，在用户端起点接有交流电压表，求： （1）升压变压器原副线圈匝数比； （2）设降压变压器原副线圈匝数比，求用户端交流电压表的示数； （3）若用户端全是照明用电，能使多少盏“220V、20W”的节能灯正常发光？ 【详解】（1）由题图可知，升压变压器的输入电压的有效值为 由于变压器为理想变压器，所以升压变压器的副线圈的功率也为720kW，有 升压变压器的原副线圈之比为 解得 （2）由于远距离输电线每根电阻为4Ω，而远距离输电需要两根输电线，所以输电线的总电阻为 降压变压器输入电压为 由于降压变压器，有 解得 （3）输电线上损耗功率为 降压变压器输出功率为 设共能点亮N盏节能灯，有 记得的 31．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，为满足用电的需求，使用户获得的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。（取） （1）求输电线中的电流I； （2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比； （3）如果输送的电能供“220V，100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。 【详解】（1）根据题意可知，由能量守恒可得，发电机的输出功率 输电线上的电流用I表示，则电功率损失 联立解得 （2）根据题意可知，升压变压器原线圈两端的电压 副线圈两端的电压为 升压变压器原副线圈的匝数比为 输电线上的电压损失为 降压变压器原线圈两端的电压为 降压变压器副线圈两端的电压为 降压变压器原副线圈的匝数比为 （3）设正常发光的电灯的盏数为，则有 解得 盏 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $