第3章 第4节 分层训练能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修二同步教参（人教版·新教材）

1．(多选)我国“西电东送”采用高压输电，继三峡至常州500 kV直流输电工程后，又实现了三峡至广东的500 kV直流输电工程。采用高压直流输电有利于不同发电机为同一电网供电和不同电网的互联。关于高压直流输电，下列说法正确的是(　　) A．高压输电可以减小输电电流，从而减少输电导线的能量损失 B．恒定的直流输电可以有效消除交流高压输电中感抗和容抗的影响 C．可以加快输电的速度 D．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 解析：选AB。采用高压输电，功率一定，则减小了输电电流，根据P损＝I2R，知输电导线上的能量损失减少了，故A正确；恒定的直流输电消除了输电线中感抗和容抗的影响，故B正确；电流的传输速度接近光速，不会随电压的改变而改变，故C错误；变压器不能对恒定直流电压进行变压，故D错误。 2．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输送电压为U，所用导线的电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′和P用的关系式正确的是(　　) A．P′＝　　　　　 B．P′＝ C．P用＝P－ D．P用＝P(1－) 解析：选BD。输电线电阻R＝ρ，输电电流I＝，故输电线上损失的电功率P′＝I2R＝，用户得到的功率P用＝P－P′＝P。 3．(多选)(2026·广东广州市期末)绿色环保、低碳出行已经成为一种时尚，新能源汽车越来越受市民的喜爱，正在加速“驶入”百姓家。某品牌电动汽车安装充电桩的电路图如图所示，已知总电源的输出电压 U1＝220 V，输出功率P1＝3.3×105 W，输电线的总电阻r＝12 Ω，变压器视为理想变压器，其中升压变压器的匝数比 n1∶n2＝1∶15，汽车充电桩的额定电压为50 V。下列说法正确的是(　　) A．输出功率P1不变时，输电电压 U2越高，输电线上损失的功率越小 B．输电线上的电流为 80 A C．汽车充电桩获得的功率为1.2×105 W D．降压变压器的匝数比n3∶n4＝42∶1 解析：选AD。输出功率P1不变时，输电电压 U2越高，输电线上电流越小，根据P损＝Ir可知损失的功率越小，A正确；升压变压器次级电压U2＝U1＝3 300 V，输电线上的电流I2＝＝100 A，B错误；汽车充电桩获得的功率P′＝P1－Ir＝2.1×105 W，C错误；降压变压器的匝数比 ＝＝＝，D正确。 4．(多选) 如图所示，一台交流发电机E通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处的用户供电，输电线的总电阻为R；T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列判断正确的是(　　) A．U2－U3＝ B．U2－U3＝ C．U2－U3＝ D．U2－U3＝ 解析：选BC。根据题意可知输电线损失的电压ΔU＝U2－U3＝IR，输电线的电流I＝＝，联立解得U2－U3＝＝。 5．2025年8月，由南方电网广东广州供电局牵头研制的全球首台500 kV植物油变压器，在广州某变电站投运。如图所示，发电站输出电压有效值为10.8 kV的正弦式交流电，经匝数比为1∶50的理想变压器升压后通过输电线输送到变电站，输电线等效电阻R＝20 Ω，变电站两端有效电压为500 kV，再用理想变压器变为电压有效值为220 V的家用交流电，下列说法正确的是(　　) A．升压变压器输出电压最大值为540 kV B．输电线上的电流为200 A C．输电线上损失的功率为8×107 W D．升压变压器原线圈与降压变压器副线圈中电流之比为11∶5 000 解析：选C。根据公式＝，得U2＝U1＝540 kV，则540 kV是升压变压器输出电压的有效值，不是最大值，故A错误；输电线的损耗电压ΔU＝U2－U3＝40 kV，输电线上的电流I＝＝2 000 A，故B错误；输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝8×107 W，故C正确；升压变压器输入功率P1＝P2＝U2I＝108×107 W，降压变压器输出功率P4＝P3＝P2－ΔP＝1×109 W，升压变压器原线圈与降压变压器副线圈中电流之比＝＝，故D错误。 6．(多选)远距离输电的原理图如图所示，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且此时用户端总电阻仍大于输电线电阻时，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．降压变压器的输入功率增加 解析：选ACD。根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比可得＝，即U2＝U1，因此升压变压器的输出电压U2不变，故A正确；设用户端的阻值为R用户，降压变压器及右侧回路的等效阻值为R等效，根据理想变压器的原理可知＝，＝，整理可得R等效＝R用户，当用户端用电器增加导致总电阻变小时，等效阻值R等效变小，此时只看中间部分的电路，结合上述分析可知，U2不变，R等效变小，则降压变压器的输入电压U3减小，根据U4＝U3，可知降压变压器的输出电压U4减小，故B错误；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＝Ir，可知导线损失的功率也随之增大，又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；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。 7．(多选)(2026·山西朔州市开学考)远距离输电示意图如图所示，现将输送电压U2由22 kV升级为220 kV，在保持发电站输出电压U1、发电站输送的总电功率P、输电线电阻R线、用户得到的电压U4均不变的情况下，则(　　) A．升压变压器原、副线圈匝数比变为原来的 B．输电线上损失的电压ΔU变为原来的 C．输电线损失的功率变为原来的 D．降压变压器原、副线圈匝数比变为原来的10倍 解析：选BC。依题意，U1不变，由＝，有＝，＝，解得＝·，A错误；发电站输送的总电功率P不变，由P＝U1I1，U1不变，可知I1不变，由＝，有I2＝I1，输电线上损失的电压ΔU＝I2R线，同理可得I2′＝I1＝I2，ΔU′＝I2′R线，解得ΔU′＝ΔU，B正确；由P＝I2R，有ΔP＝IR线，ΔP′＝I2′2R线，解得ΔP′＝ΔP，C正确；由题图可知，U3＝U2－ΔU，同理U3′＝U2′－ΔU′，由＝，有＝，同理有＝，又U2′＝10U2，联立解得>10，D错误。 8．(9分)(2026·福建漳州市期中)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输出电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2 kV高压输电，最后用户得到“220 V　9.5 kW”的电能，变压器均视为理想变压器。求： (1)水电站升压变压器原、副线圈匝数比；(3分) (2)输电线路导线电阻R；(3分) (3)用户降压变压器原、副线圈匝数比。(3分) 解析：(1)根据题意可知U1＝400 V，U2＝2 000 V 则水电站升压变压器原、副线圈匝数比＝＝＝。 (2)根据题意，输电线路损耗的功率P损＝10 kW－9.5 kW＝0.5 kW 输电线路中的电流I2＝＝＝5 A 又P损＝IR 解得R＝20 Ω。 (3)根据题意可知U4＝220 V 用户降压变压器原线圈两端电压U3＝U2－I2R＝1 900 V 则用户降压变压器原、副线圈匝数比＝＝＝。 答案：(1)　(2)20 Ω　(3) 9．(14分)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Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，河水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，现利用其发电，若发电机的总效率η1＝50%，输出电压U1＝240 V，输电线的总电阻R＝30 Ω，用户获得220 V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η2＝6%，如图所示，g取10 m/s2。求： (1)发电机的输出功率P；(4分) (2)输电线中的电流I；(4分) (3)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。(6分) 解析：(1)发电机的输出功率P＝η1ρQgh 解得P＝5×104 W。 (2)输电线上损失的电功率P损＝I2R 又P损＝η2P 解得输电线中的电流I＝10 A。 (3)升压变压器原线圈两端的电压U1＝240 V 副线圈两端的电压U2＝ 解得U2＝5×103 V 故升压变压器原、副线圈的匝数比＝ 解得＝ 输电线上的电压损失ΔU＝IR 解得ΔU＝300 V 降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－ΔU 解得U3＝4 700 V 降压变压器原、副线圈的匝数比＝ 降压变压器副线圈两端的电压U4＝220 V，故＝。 答案：(1)5×104 W　(2)10 A　(3)　 学科网（北京）股份有限公司 $