统考版高考物理复习热点专项练十一交变电流第90练远距离输电含答案

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思维方法
远距离输电示意图中涉及三个电路，在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈、导线、降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源、电阻、用电器．
选择题
1．(多选)[2022·吉林长春监测]远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的总电阻为R.变压器为理想变压器，下列关系式中正确的是( )
A． eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) B． eq \f(I1,I2) ＝ eq \f(n1,n2)
C．I2＝ eq \f(U2,R) D．U1I1>I eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(2)) R
2．如图所示为某高压变电所通过变压器向一工厂送电，输送电压为U，输送功率为P，导线电阻为R，下列说法正确的是 ( )
A．如果输送功率与导线电阻不变，输送电压变为原来的2倍，则损失功率变为原来的4倍
B．如果输送功率与输送电压不变，导线电阻变为原来的2倍，则损失功率变为原来的 eq \f(1,2)
C．输送功率P的具体数值由工厂的用电情况决定
D．输送功率P的具体数值由变电所决定，与工厂的用电情况无关
3．(多选)如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，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.下列说法正确的是( )
A．当用户的用电器增加时，U2、U3、U4均变小
B．输电线的总电阻R两端的电压等于(U2＋U3)，且随用户的用电器增加而增加
C．输电线上损失的功率为 eq \f(P eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) R,U eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(3)) ) ，且随用户的用电器增加而增加
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比 eq \f(n2,n1) ，同时应增大降压变压器的匝数比 eq \f(n3,n4)
4．(多选)如图甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小．电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出).未出现火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的有( )
A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 Hz
B．远距离输电线路损耗功率为180 kW
C．当传感器R2所在处出现火情时，电压表的示数变大
D．当传感器R2所在处出现火情时，输电线上的电流变大
5．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P＝100 kW，发电机的电压U1＝250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线＝8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220 V．已知输电线上损失的功率P线＝5 kW，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I1＝40 A
B．输电线上的电流I线＝625 A
C．降压变压器的匝数比n3∶n4＝190∶11
D．用户得到的电流I4＝455 A
6．(多选)如图1、2所示，理想变压器对电器供电，其输入电压u＝27 000 eq \r(2) sin 100πt(V)，电器RL与R′L的参数分别为“220 V 1 100 W”“220 V 440 W”，输电线的总电阻r＝2 Ω.若两图中电器都能正常工作，则( )
A．图1中电阻r的功率为50 W
B．图2中变压器的输入功率比图1中变压器的输入功率增加了440 W
C．图1中原、副线圈匝数比n1∶n2＝2 700∶23
D．图2中原、副线圈匝数比n1∶n2＝1 500∶13
第90练 远距离输电
1．答案：AD
解析：理想变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，电流之比等于匝数的反比，故A选项正确，B选项错误；输电线上的电压ΔU＝I2R，所以C选项错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，大于输电线上的损耗功率，故D选项正确．
2．答案：C
解析：如果输送功率与导线电阻不变，输送电压变为原来的2倍，根据损失功率的公式得：P损＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U))) eq \s\up12(2) R，可知损失功率变为原来的 eq \f(1,4) ，故A错误；如果输送功率与输送电压不变，则输送电流不变，导线电阻变为原来的2倍，根据损失功率的公式得损失功率变为原来的2倍，故B错误；根据理想变压器的输入功率由输出功率来决定，如果工厂的机器不工作，即用户不消耗电能，输入功率为零，所以输送功率为P的具体数值由工厂的用电情况决定，故C正确，D错误，故选C.
3．答案：CD
解析：T1的输入电压U1一定，匝数比没变，根据 eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) ，知U2不变，故A错误；输电线的总电阻R两端的电压等于（U2－U3），故B错误；输送功率一定时，根据P＝UI和P损＝I2R知，输电线上损失的功率ΔP＝I2R＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P3,U3))) eq \s\up12(2) R，当用户的用电器增加时，输电线路的电流增大，则输电线上损失的功率增大，故C正确；要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据 eq \f(U1,U2) ＝ eq \f(n1,n2) ，可知应增大升压变压器的匝数比 eq \f(n2,n1) ，U3＝U2－I2R，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，根据 eq \f(U3,U4) ＝ eq \f(n3,n4) 知，应增大降压变压器的匝数比 eq \f(n3,n4) ，故D正确．
4．答案：AD
解析：由题图乙知交流电的周期为0.02 s，所以频率为50 Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V，根据电压与匝数成正比知，升压变压器副线圈两端电压为25 000 V，所以输电线中的电流为I＝ eq \f(P,U) ＝30 A，输电线路损失的电压为ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，远距离输电线路损耗功率为ΔP＝ΔUI＝90 kW，B错误；当传感器R2所在处出现火情时其阻值减小，副线圈中电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，D正确；输电线上的电流增大，电压损失增大，降压变压器输入电压减小，输出电压减小，定值电阻的分压增大，所以电压表的示数变小，C错误．
5．答案：C
解析：本题考查远距离输电的相关知识，体现的核心素养是科学思维．发电机输出的电流I1＝ eq \f(P,U1) ＝ eq \f(100×103,250) A＝400 A，选项A错误．输电线上的电流I线＝ eq \r(\f(P线,R线)) ＝ eq \r(\f(5×103,8)) A＝25 A，选项B错误．升压变压器的副线圈输出电压U2＝ eq \f(P,I线) ＝ eq \f(100×103,25) V＝4×103V，输电线损耗电压ΔU＝I线R＝25×8 V＝200 V，降压变压器的原线圈电压U3＝U2－ΔU＝3 800 V，故降压变压器的匝数比 eq \f(n3,n4) ＝ eq \f(U3,U4) ＝ eq \f(3 800,220) ＝ eq \f(190,11) ，选项C正确．降压变压器的副线圈的输出功率P4＝P3＝P－P线＝95 kw，故用户得到的电流I4＝ eq \f(P4,U4) ＝ eq \f(95×103,220 ) A≈431.8 A，选项D错误．
6．答案：ACD
解析：图1中，根据P＝UI可得通过电器RL的电流为IL＝ eq \f(PL,UL) ＝ eq \f(1 100,220) A＝5 A，电阻r的功率为Pr＝I eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(L)) r＝52×2 W＝50 W，故A正确；图1变压器输出电压为U出＝UL＋ILr＝220 V＋5×2 V＝230 V，图1变压器的输入功率等于输出功率，为P1＝U出IL＝230×5 W＝1 150 W，电器RL′正常工作的电流为IL′＝ eq \f(PL′,UL′) ＝ eq \f(440,220) A＝2 A，图2中干路电流为I总＝IL＋IL′＝7 A，图2中输出电压为U′出＝UL′＋I总r＝220 V＋2×7 V＝234 V，图2中变压器的输入功率等于输出功率，为P2＝U′出I总＝234×7 W＝1 638 W，图2中变压器的输入功率比图1中变压器的输入功率增加了ΔP＝P2－P1＝1 638 W－1 150 W＝488 W，故B错误；由于两理想变压器输入电压为U入＝ eq \f(Um,\r(2)) ＝ eq \f(27 000\r(2),\r(2)) V＝27 000 V，则图1中原、副线圈匝数比 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(U入,U出) ＝ eq \f(2 700,23) ，图2中原、副线圈匝数比 eq \f(n1,n2) ＝ eq \f(U入,U′出) ＝ eq \f(1 500,13) ，故C、D正确．