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物理选择性必修 第二册4 电能的输送测试题
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这是一份物理选择性必修 第二册4 电能的输送测试题，共50页。试卷主要包含了1 kW，5 kW的电，求，1kV，7A等内容，欢迎下载使用。
第三章：交变电流
3.4： 电能的输送
一：知识精讲归纳
考点一、输送电能的基本要求
1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．
考点二、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．
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．
(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．
考点三、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．
重难点技巧一、输电线上的电压和功率损失
1．输电线上的电压损失
ΔU＝U－U′＝Ir＝r.
2． 输电线上的功率损失
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρ，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，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.
重难点技巧二：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，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：P1＝U1I1
回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3
回路3：P4＝U4I4.
3．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.
二：考点题型归纳
题型一：影响输电损耗的因素
1．（2021·山东薛城·高二期中）远距离输电时，在输送功率不变的条件下，下列说法正确的是（ ）
A．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率
B．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流
C．提高输电电压，势必增大输电导线上能量的损耗
D．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率
2．（2020·广东天河·高二期末）下图为长距离高压输电的示意图。关于长距离输电，下列说法正确的是（ ）
A．减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好
3．（2021·新疆·霍城县第二中学高二阶段练习）“三农”问题是关系我国国计民生的根本问题，为减少远距离输电的损耗从而降低电费，减轻农民负担，近年来对农村电网进行了改造升级，可采取的措施是（ ）
A．提高输送的电功率 B．应用超导体材料做输电线
C．减小输电导线的横截面积 D．提高高压输电的电压
题型二：输电线上的电压和功率损失的计算
4．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，某发电机输出功率是，输出电压是，从发电机到用户间的输电线总电阻为，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为，则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是（ ）
A． B． C． D．
5．（2021·山东泰安·高二期末）如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为，输电线的电阻为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为，若由于用户的负载变化，使电压表的示数增大了，则下列判断正确的是（ ）
A．电流表的示数减小了 B．输电线损失的功率减小了
C．电流表的示数减小了 D．输电线损失的功率减小了
6．（2021·河南新乡·高二期末）在远距离输电时，输送的电功率为P，送电的电压为U，所用的导线的电阻率为，横截面积为S，线路总长度为L，输电线损失的电功率为，用户得到的电功率为，则与的关系正确的为（ ）
A．； B．；
C．； D．；
题型三：用户端功率的改变判断输电线物理量的变化
7．（2021·重庆十八中两江实验中学高二期中）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示，并且电阻不变。变阻器相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于变小，则当用电进入高峰时，下列说法错误的是（ ）
A．电压表的读数均不变，电流表的读数增大，电流表的读数增大
B．电压表的读数均减小，电流表的读数增大，电流表的读数增大
C．电压表的读数之差与电流表的读数的比值不变
D．线路损耗功率增大
8．（2021·山东泗水·高二期中）如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是（ ）
A．变压器的输出电压U2增大 B．变压器的输出电压U4减小
C．输电线上的电流I3减小 D．输电线损耗的功率减小
9．（2021·安徽·安庆市白泽湖中学高二期中）下图为远距离输电的示意图，T1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，T2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线的等效电阻为R。若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是（ ）
A．只增大T1的原线圈匝数n1，可减小R消耗的功率
B．若，则电压表V1和V2的示数相等
C．当用户总电阻减小时，R消耗的功率增大
D．当用户总电阻减小时，电压表V1和V2的示数都变小
题型四：计算用户端用电器的数量
10．（2020·全国·高二课时练习）如图所示，假设一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ）
A．变压器原、副线圈电流分别为10A和20A
B．变压器原、副线圈电压分别为和220V
C．变压器和的变压比分别为1：50和40：1
D．有盏灯泡（）正常发光
11．（2019·河北·邢台一中高二）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
12．（2021·辽宁·一尺和育英高级中学高二期末）如图所示为某实验室研究远距离输电的模拟装置。理想变压器的匝数比，交变电源的电动势，r为输电线的电阻，则（ ）
A．闭合开关后，灯泡两端的电压为50V
B．闭合开关后，通过灯泡电流的频率为10Hz
C．依次闭合开关、、，输电线消耗的电功率越来越大
D．依次闭合开关、、，在此过程中灯泡越来越亮
题型五：升压和降压器中的物理量的计算
13．（2021·山东烟台·高二期中）如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率，发电机的输出电压为，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器降压变压器说法正确的是（ ）
A．用户端交流电的频率为100Hz
B．用户得到的功率为20kW
C．输电线上损失的功率为500W
D．降压变压器原、副线圈的匝数比
14．（2021·福建省南安市侨光中学高二期中）如图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T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200 V且“用电设备”消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，下列表述错误的是（ ）
A．T1的副线圈两端电压的最大值为2 010V
B．T2的原线圈两端的电压为2 000 V
C．输电线上损失的电功率为50 W
D．T1的原线圈输入的电功率为10.1 kW
15．（2021·浙江宁波·高二期末）如图所示是三峡电站向浙江地区送电的简化模型。两变压器均为理想变压器，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，用户端得到的是电压为、功率为P的正弦式交变电流，输电线总电阻为，不考虑其他影响下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器输出端的电压为 B．降压变压器的输入端的电压为
C．输电线上的电流为 D．输电线上损失的功率为
题型六：远距离输电的综合问题
16．（2021·河北·藁城新冀明中学高二阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输电电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻R；
（3）用户降压变压器、原副线圈匝数比．
17．（2021·黑龙江绥化·高二考试）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度ω = 100π rad/s，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、副线圈的匝数比为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）交流发电机产生电动势的最大值Em；
（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n2= 1：8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
18．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98 550 kW·h的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1×105 W。求：
（1）按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年（365天计）能输出多少电能？
（2）假若输出电压250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？
三：课堂过关精练
一、单选题
19．（2023·全国·高三专题练习）某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，仍然用该输电线路输送同样的电功率。则前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为（ ）
A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1
20．（2021·浙江·高三专题练习）某山区有一小型水电站，每分钟有60m3的水从高处落下冲击水轮机，水轮机与上游水位的落差是50m。则（ ）
A．水从高处落下，重力每分钟做功
B．若水的机械能有70%转化为电能，水电站的发电功率是3.5×105W
C．若输电电压为10000V，输电电流是3.5A
D．若输电电压为10000V，输电线总电阻为0.5Ω，则输电线上每分钟产生的热量是612.5J
21．（2021·湖北·高三阶段练习）如图所示为远距离输电原理图，变压器T1、T2为理想变压器，T1原副线圈的匝数比为1：10，T2原、副线圈的匝数比为10：1，发电机的输出功率为P，输出电压为U，用电器R0两端的电压为0.98U，则输电线的电阻R为（ ）
A． B． C． D．
22．（2021·广东·丰顺县黄金中学高三阶段练习）如图，发电机发出的电先通过升压变压器，再通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至村寨中各用户，设发电机输出电压稳定，变压器都是理想的，随着村寨中接入电路的用电器的增加，则下列说法正确的是（ ）
A．用户的总电阻一定变大
B．高压输电线路中损失的功率变小
C．降压变压器原线圈两端的电压变小
D．通过升压变压器原线圈中的电流变小
23．（2021·全国·高二专题练习）某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW，现用500kV电压输电，则下列说法正确的是（ ）
A．输电线上输送的电流大小为2×105A
B．输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C．输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻
D．输电线上损失的功率为9×107kW
24．（2021·河北·高三阶段练习）随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。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减小了
B．升压变压器的输出电流增加了
C．输电线上损失的功率减小了
D．发电厂输出的总功率增加了
25．（2021·山东·高三阶段练习）如图所示，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势（V）。线圈与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端电压为220V，输入功率为1100W，电动机内阻为8.8Ω，输电线路总电阻为25Ω，线圈及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则（ ）
A．图示位置线圈的磁通量变化率为零
B．电动机的机械功率为800W
C．输电线路损失的电功率为121W
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶10
26．（2023·全国·高）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．当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小
B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小
C．输电线上损失的功率为ΔP=
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
27．（2021·全国·高一专题练习）远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、。在的原线圈两端接入一电压的交流电源，已知升压变压器的原线圈输入的总电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则用户消耗的电功率为（ ）
A． B．
C． D．
四：高分突破精练
一、单选题
28．（2021·重庆市朝阳中学高二阶段练习）某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，两种情况下输送的电功率都是P。若输电线路的总电阻为R，则下列说法中正确的是（ ）
A．根据公式升压变压器原线圈通过的电流降为原来的
B．根据公式：提高电压后，输电线上的电流增为原来的20倍
C．根据公式P=I2R：提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的
D．根据公式P1=P2：提高电压后，输电线上的功率损耗不变
29．（2021·重庆市渝北中学校高二期末）在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。若输送功率增大为原来的2倍，下列说法中正确的有（ ）
A．升压变压器的输出电压增大为原来的2倍
B．输电线上的电流增大为原来的4倍
C．输电线上损耗的功率增大为原来的2倍
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
30．（2021·四川·树德中学模拟预测）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，二者原、副线圈的匝数比分别为10∶1 和1∶10， 各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定， 仅将U2增大，输电线损耗功率增大
C．若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减小
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
31．（2023·全国·高三专题练习）如图所示为远距离输电的原理图，正弦交流发电机输出电压保持不变，升压变压器T1、降压变压器T2均为理想变压器，且T2的原、副线圈匝数之比为n。若用电设备发生变化，使图中理想电压表V的示数变化了，理想电流表A的示数变化了，且知。则两变压器间输电线的总电阻R等于（ ）
A． B． C．k D．
32．（2021·四川·眉山市彭山区第一中学高二阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率P=22kW，发电机的输出电压为（V），经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=1：11，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器降压变压器说法正确的（ ）
A．用户端交流电的频率为100Hz
B．用户得到的功率为20kW
C．输电线上损失的功率为500W
D．降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4=39：2
33．（2023·全国·高三专题练习）相比于4G网络技术，供电问题是困扰5G网络技术发展的难题之一，一个100kV变电站给某4G基站供电，线路电阻为90Ω，现要将该基站改造为5G基站；如图所示。5G基站功耗为4kW，要求线路损耗为总功耗的20%，在只更换变压器（均为理想变压器）的前提下，高压变压器的原、副线圈匝数比应变为（ ）
A．100∶3 B．200∶3 C．250∶3 D．400∶3
34．（2021·全国·高三专题练习）如图甲所示，一理想变压器一端接入交流发电机，其中矩形线框在足够大的匀强磁场中绕轴做匀速圆周运动，匝数为5匝，穿过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，线框的电阻不计，理想变压器的另一端接有灯泡、与二极管，灯泡上均标有“2.5V 1A”的字样，开关S断开时，灯泡正常发光，A为理想电流表，则下列说法正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，线框内产生的交变电压的瞬时值为
B．理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1
C．开关闭合时，发电机的输出功率变为原来的倍
D．开关闭合时，电流表的示数是
35．（2023·广东·高三专题练习）从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路输送到各个用电地方。如图所示的远距离输电示意图中的变压器均为理想变压器，发电机产生正弦交流电电压有效值不变，升压变压器原、副线圈匝数比n1：n2=1∶50，隆压变压器原、副线圈匝数比n3：n4=50∶1，已知用户两端电压的有效值U4=220V，且用户消耗的电功率为11kW，远距离输电的输电线的总电阻r=100Ω（认为输电中的能量损耗完全由电阻产生），则（ ）
A．升压变压器的副线圈两端电压的有效值为11.1kV
B．降压变压器的原线圈中的电流的有效值为2A
C．输电线上消耗的功率为1000W
D．升压变压器的输入功率为11.5kW
36．（2021·湖北·华中师大一附中高二期末）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，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，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。则（ ）
A．交流发电机产生电动势的最大值为300V
B．输电线路上损耗的电压为20V
C．输电线路上损耗的电功率为
D．若升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈两端的电压为
二、多选题
37．（2021·河北·石家庄二中实验学校高二阶段练习）如图甲所示为某发电站远距离输电的原理图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动。已知用户端正常工作的额定电压为，降压变压器原副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈所接交变电流如图乙所示，当用户端正常工作消耗的总功率为时，下列说法正确的是（ ）
A．发电厂的输出功率为120kW
B．升压变压器原副线圈的匝数比为
C．用户增加时，用户得到的电压升高
D．用户增加时，输电线消耗功率增加
38．（2023·全国·高三专题练习）如图所示为远距离输电示意图，升压变压器的原、副线圈匝数为，一座小型发电站的输出电压为，输出的电功率为，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为、，输电导线的总电阻为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流大小 B．输电线上损失的电压
C．输电线上损失的功率 D．用户得到的功率
39．（2023·全国·高三专题练习）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，如图所示。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．当用户使用的电器增加时，U2、U3、U4均变小
B．输电线的总电阻R两端的电压等于U2-U3，且随用户使用的电器增加而增大
C．输电线上损失的功率为，且随用户使用的电器增加而增大
D．要减小线路的损耗，应减小升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
40．（2021·浙江·高三阶段练习）2021年9月东北地区的高峰拉闸限电事件让我们清醒地认识到，随着人类能源消耗的迅速增加，如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如图是远距离输电示意图，变压器、均为理想变压器，变压器原、副线圈的匝数之比为11∶5，两端的电压随时间t变化规律为：，假设负载是电阻为电水壶，下列说法正确的是（ ）
A．交流电源输出的交流电周期为
B．变压器副线圈两端的电压为
C．经过1分钟电水壶产生的焦耳热是
D．为了减少输电线r上的电能损失，变压器应该使用升压变压器
41．（2021·广东顺德·高二期末）“华龙一号”是中国自主研发的第三代核电技术，跻身世界前列，其远距离输电线路简化如图，变压器为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，降压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，输电线的电阻为，下列说法中正确的是（ ）
A．电厂发出的电是直流电
B．
C．若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足
D．夜晚用户增多，输电线上损失的功率增大，用户两端的电压减小
42．（2021·浙江·高三）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，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，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220V，电动机内阻为，电动机的机械效率恒为80%，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（ ）
A．该发电机的电流方向每秒钟改变50次，图示位置线圈的磁通量变化率为0
B．不计摩擦，线框转动一圈过程中，克服安培力做功24J
C．保持线框转速不变，若电动机突然卡住，输电线上的损耗功率将增加
D．若线框转速变为，电动机的机械功率将变为220W
三、解答题
43．（2021·江西·九江市教育科学研究所高二期末）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为250V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用4kV高压输电，最后用户得到220V、95kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）用户降压变压器原、副线圈的匝数比。
44．（2021·山东·莒县第一中学高二期末）我国水力资源居世界首位，西部地区水力发电潜力巨大。其中，西南地区的云、贵、川三省水力资源占全国的68%，但开发还不到8%，国家启动“西电东输”战略工程，不仅有效利用了这些水利资源，更为西部地区的发展提供了契机。水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。某小型水力发电站水流量为，落差为，现利用它来发电，水电站的总效率为5%，发电机的输出电压为，通过升压变压器升压后向远处输电，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5%，在用户端用降压变压器把电压降为，认为所用的变压器都是理想变压器，已知水的密度，重力加速度。求：
（1）发电机的输出功率；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）降压变压器副线圈中的电流（计算结果保留2位有效数字）。
45．（2021·黑龙江·勃利县高级中学高二阶段练习）某学校有一台发电机供学校停电时使用，其电路示意图如图所示：已知发电机内阻为，升压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻为，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则：
（1）输电线上损耗的电功率为多大？
（2）发电机的输出电压为多大？
[参考答案]
1．A
【详解】
A．输送功率不变时，根据可知，电压增大时，输电上的电流减小。由输电线上损失的功率可知，电流减小，输电线上损失的功率减小，提高输电效率，A正确；
B．根据可知，输送功率不变时，提高电压可以小输电线上的电流，B错误；
C．根据输送功率不变时，根据 可知，电压增大时，输电上的电流减小。由输电线上损失的功率 可知，电流减小，输电线上损失的功率减小，减小了输电导线上能量的损耗，C错误；
D．输送功率不变，根据P=UI知，增大导线的电阻，对电流无影响，D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．减小输电导线的横截面积能增大电阻，根据输电过程中损失的电功率，不利于减小输电过程中的电能损失，故A错误；
B．高压输电是通过减小输电电流，根据输电过程中损失的电功率，有利于减小电路的发热损耗，故B正确；
C．输送的电功率越大，输电线上的电流越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；
D．高压输电综合考虑材料成本、技术、经济性等各个方面的因素，所以不是输电电压越高越好，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．提高输送功率，则输电电流增大，输电导线损耗的功率增大，故A错误；
B．使用超导体材料做输电线，费用昂贵，不适合远距离输电，故B错误；
C．减小输电导线的横截面积，导线电阻增大，损耗增大，故C错误；
D．提高高压输电的电压，能够减小输电电流，从而减小输电导线的电压损失和输电导线的功率损失，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
输电线损失功率为
所以输电线电流
升压变压器原线圈电流
故升压变压器原、副线圈匝数比
升压变压器副线圈两端电压
输电线损失电压
降压变压器原线圈电压
故降压变压器原、副线圈匝数比为
ABD错误，C正痛。
故选C。
5．A
【详解】
AC．降压变压器原副线圈两端的电压之比等于b，所以有
即降压变压器原线圈两端电压增大了 ，所以输电线上损失的电压减小，故电流表A1示数减小了
即输电线上电流减小了，根据电流与匝数成反比知，电流表A2示数减小了
C错误A正确；
BD．由于输电线上电流减小了，故输电线损失的功率减小量为
BD错误。
故选A。
6．B
【详解】
输电线电阻
输电电流
故输电线上损失的电功率为
用户得到的电功率为
故选B。
7．A
【详解】
AB．根据变压器的变压规律有
，
在高压传输电路上，有
因为发电厂输出的电压一定，所以不变，在用电高峰，变小，所以、减小，所有电流表示数均增大。A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．电压表的读数之差与电流表的读数的比值表示输电线电阻，故比值不变。C正确，不符合题意；
D．线路电流变大，所以根据可知，输电线损耗的功率变大。D正确，不符合题意。
故选A。
8．B
【详解】
A．升压变压器原副线圈的电压满足，由于发电机的输出电压U1和匝数比不变，故变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
C．随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，电流I4变大，降压变压器两侧电流满足匝数比不变，可知I3变大，选项C错误；
BD．I3变大，输电线损耗的电压，损耗的功率均变大，降压变压器原线圈的电压可知U3减小，进一步导致U4减小，选项B正确，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．根据 ，只增大T1的原线圈匝数n1，则升压变压器的输出电压减小，根据P=U2I2知，输电线上的电流增大，则输电线上消耗的功率增大， A错误；
B．若，两个变压器都是升压变压器，则电压表V1一定小于V2的示数，B错误；
C．用户总电阻减小，则电流增大，可知输电线上的电流增大，根据P损=I2R知，输电线上消耗的功率增大，C正确；
D．电压表V1 的示数等于发电机的输出电压，当用户总电阻减小时，电压表V1的示数不变， D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．变压器原、副线圈电流分别为
故A错误；
B．根据变压器原、副线圈电压，电流关系，有
，，
所以
故B错误；
C．变压器和的变压比分别为
，
故C错误；
D．设有n盏灯泡正常发光
所以
故D正确。
故选D。
11．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．
12．C
【详解】
A．升压变压器的输出电压为
降压变压器的输入电压为
降压变压器的输出电压为
解得
而
A错误；
B．交变电源的频率为
B错误；
CD．设灯泡总电阻为R，流过灯泡的总电流为I，流过输电线的电流为，根据电流关系有
根据选项A的推导有
即
化简为
依次闭合开关、、，则灯泡的总电阻R减小，则流过灯泡的总电流I增大，根据电流关系可知流过输电线的电流也增大，则输电线消耗的电功率在增大。在输电线路上，输电线损耗的电压升高，则降压变压器的输入电压减小，输出电压也减小，所以灯泡电压降低，亮度降低。C正确，D错误。
故选C。
13．D
【详解】
A．由发电机的输出电压
所以交流电的频率
选项A错误；
BC．由可知升压变压器原线圈的电压
根据升压变压器原副线圈变压比有
解得
升压变压的输入功率等于输出功率有
解得
则输电线上损耗的功率
降压变压器得到的功率
则用户得到的功率为
选项BC错误；
D．输电线上的电压为
则降压变压器原线圈的电压
降压变压器原副线圈匝数比
选项D正确。
故选D。
14．D
【详解】
T2副线圈电流
根据电流与匝数成反比得输电线中的电流，则有
解得
根据电压与匝数成正比得T2原线圈的电压
解得
输电线上损失的电压为
T1的副线圈两端的电压
则T1副线圈的最大值为2010V，输电线上损失的功率
根据变压器原副线圈的功率相等得原线圈输入的电功率为
故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
15．A
【详解】
A．设降压变压器原副线圈的电压有效值分别为、，则有
，，
设输电线上分得的电压为△，则
△，△
联立解得
故 A正确；
B．由得
故B错误；
C．输电线上的电流为
故C错误；
D．输电线上损失的功率为
△
故D错误。
故选A。
16．（1） （2） （3）
【详解】
（1）升压变压器、副线圈匝数比为：
（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有，
而输送电流又决定输电电压及输送功率，
有
所以
（3）设降压变压器原线圈上电压为，
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
本题考查交变电流的远距离传输，根据线路损耗功率求出线路电流和电阻，由闭合电路欧姆定律求线路损耗压降，从而求出降压变压器匝数比
17．（1）；（2）160W；（3）4：1
【详解】
（1）电动势的最大值
（2）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，有
由于，解得
所以输电线路上损耗的电功率
（3）由于，可得
升压变压器副线圈两端电压
又由，可得
又升压变压器的原线圈输入功率
又
解得
故发电机线圈内阻上消耗的热功率
所以
18．（1）2.19×105 kW·h或7.884×1011 J；（2）1∶16，173∶10
【详解】
解：（1）该发电系统一年能输出的电能，由P＝1.0×105 W，t＝365×6 h
E＝Pt＝2.19×105 kW·h＝7.884×1011 J
（2）依题意作出如图输电示意图，升压变压器原线圈中的电流
I1＝＝ A＝400 A
当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则
R线＝5%×P
所以
I2＝＝ A＝25 A
升压变压器T1的匝数比为
＝＝＝
降压变压器T2副线圈中电流I4，即为提供给所有用户的总电流I总，用户获得的总功率为
P用＝P－5%×P＝95%×P
又
P用＝U4I总＝U4I4
所以
I4＝＝ A＝431.8 A
其原线圈中电流I3＝I2＝25 A
降压变压器的匝数比为
＝＝＝
19．C
【详解】
设输送功率为P，输送电压为U，输电线的电阻为r，则线损
U1＝2.2kV＝2200V
U2＝22kV＝22000V
则
＝＝＝
故选C。
20．B
【详解】
A．每分钟下落水的重力
每分钟重力做的功
故A错误；
B．每分钟得到的电能
水电站的发电功率
故B正确；
C．若输电电压为10000V，输电电流是
故C错误；
D．若输电电压为10000V，输电线总电阻为0.5Ω，则输电线上每分钟产生的热量
故D错误。
故选B。
21．B
【详解】
根据变流比可知，的输入电流为
输出电流为
的输出电流仍为I，则电阻R上消耗的功率为
解得
故选B。
22．C
【详解】
A．用电器之间是并联关系，接入电路的用电器越多，用户的总电阻越小，A错误；
B．用电器之间是并联关系，接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，损失的功率为
线路损失的功率越大，B错误；
C．降压变压器原线圈两端的电压U3为
接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，输电线上的电压损失越大，而升压变压器输出电压U2不变，所以降压变压器原线圈两端的电压U3变小，C正确；
D．根据
接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，匝数比不变，通过升压变压器原线圈中的电流I1变大，D错误。
故选C。
23．B
【详解】
A．由P=UI，得用500kV电压输电时输电线上输送的电流
故A错误；
B．由
得输电线上的电压损失
故B正确；
C．输电线上损失的功率为
U为输电线上损失的电压，故C错误；
D．输电线上损失的功率
故D错误。
故选B。
24．C
【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，也随着减小，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AB错误；
C．根据
可知输电线上损失的功率减小了，故C正确；
D．减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，所以发电厂输出总功率减小，故D错误。
故选C。
25．C
【详解】
A．图示位置线圈产生的感应电动势最大，磁通量变化率最大，故A错误；
B．通过电动机的电流为
电动机的热功率为
电动机的机械功率为
故B错误；
C．根据理想变压器原、副线圈电流关系可得输电线路的电流为
所以输电线路损失的电功率为
故C正确；
D．降压变压器原线圈两端电压为
升压变压器副线圈两端电压为
升压变压器原线圈两端电压为
所以升压变压器原、副线圈匝数之比为
故D错误。
故选C。
26．D
【详解】
AB．交流发电机的输出电压U1一定，匝数不变，根据
知U2不变；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P1、P3变大，故副线圈的输出功率增大，根据
可知输电线上的电流增大，则输电线上损失的电压
增大；所以原线圈上的电压
变小，根据
可知U4变小，AB错误；
C．输电线上损失的功率
ΔP=
C错误；
D．输送功率一定时，根据
P=UI，P损=I2R
知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据
知，应增大升压变压器的匝数比；根据
U3=U2－I2R
U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据
知，应增大降压变压器的匝数比，D正确。
故选D。
27．A
【详解】
升压变压器原线圈输入电压的最大值为，有效值为
根据变压器的变压比
可知副线圈电压为
输电电流
输电线上损失的电功率为
用户消耗的电功率为
联立解得
故选A。
28．C
【详解】
AB．根据
知输送功率不变，输送电压变为原来的20倍，则输电电流降为原来的，升压变压器原线圈通过的电流不变，故AB错误；
CD．根据
得，电流降为原来的，则输电线上损耗的功率减为原来的，故C正确，D错误。
故选C。
29．D
【详解】
A．因为发电厂的输出电压U1不变，则根据
可知，升压变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
B．根据
输送功率增大为原来的2倍，则输电线上的电流增大为原来的2倍，选项B错误；
CD．根据
可知，输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项C错误，D正确；
故选D。
30．D
【详解】
A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得
解得
所以线路输送的电功率为
故A错误；
B．输电线损耗的功率为
若保持P不变，输电电压U2增大，则减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有
根据理想变压器变压和变流规律有
设用户端总电阻为R，则有
联立解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为
所以增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。
故选D。
31．D
【详解】
根据理想变压器原副线圈电流关系有
则有
，，
所以
根据远距离送电的电压规律有
，，
则有
联立解得
所以D正确；ABC错误；
故选D。
32．D
【详解】
A．由发电机的输出电压为（V）得
则用户端交流电的频率为
故A错误；
BC．由可知升压变压器原线圈的电压
根据升压变压器原副线圈变压比有
解得
升压变压器的输入功率等于输出功率有
解得
则输电线上损耗的功率
降压变压器得到的功率
故BC错误；
D．输电线上的电压为
则降压变压器原线圈的电压
降压变压器原副线圈电压比等于匝数比有
故D正确。
故选D。
33．B
【详解】
变电站输出功率
流经线路电阻的电流为
变电站输出电流
则匝数比为
故选B。
34．A
【详解】
A．由磁通量的定义可知，穿过线框的磁通量满足
故有
又有
故线框内产生的交变电压的瞬时值为
选项A正确；
B．设原、副线圈两端的电压分别为、，则
因为二极管的影响，只有正向导通的交变电流才能通过，由电流的热效应可知，灯泡两端的电压有效值为，又因为灯泡正常发光，故
得
故原、副线圈匝数比为，选项B错误；
C．开关闭合时，由于匝数比没变，故灯泡两端的电压保持不变，则灯泡、都能够达到额定电功率，则副线圈的功率变为原来的2倍，发电机的输出功率等于副线圈的功率，故也变为原来的2倍，选项C错误；
D．开关闭合时，由于灯泡都达到额定电流，故两灯泡支路的电流之和
又由于二极管的影响，副线圈的电流
又因为
故电流表的读数
选项D错误。
故选A。
35．A
【详解】
AB．降压变压器副线圈电流
根据
解得输电线中的电流
输电线上的损失电压为
根据电压与匝数成正比
得降压变压器原线圈两端的电压为
升压变压器的副线圈两端电压有效值
B错误A正确；
C．输电线上损失的功率
C错误；
D．升压变压器的原线圈输入的电功率为
D错误。
故选A。
36．C
【详解】
A．根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为：
故A错误；
BC．设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4，电动机恰能正常工作，有：
根据理想变压器的变流比可知：，得 I3=4A，所以输电线路上损耗的电压为
输电线路上损耗的电功率为：
故B错误C正确；
D．根据得；U3=2200V，升压变压器副线圈两端电压：
U2=U3+I3R=2240V
又，可得：
U1=280V
故D错误。
故选C。
37．BD
【详解】
A．当用户端正常工作消耗的总功率为时，用户端电流为
输电线路的电流为
输电线路上损耗的功率为
发电厂的输出功率为
故A错误；
B．由题图乙可知原线圈两端电压为
原线圈电流为
所以升压变压器原副线圈的匝数比为
故B正确；
CD．用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线路上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，故C错误，D正确。
故选BD。
38．BD
【详解】
A．对于理想变压器有
联立解得
故A错误；
B．输电线上损失的电压为
故B正确；
C．输电线上损失的功率
故C错误；
D．用户得到的功率
故D正确。
故选BD。
39．BCD
【详解】
A．交流发电机的输出电压U1一定，匝数未变，根据
知U2不变，A错误；
B．输电线的总电阻R两端的电压等于U2-U3，用户使用的电器增加，T2的输出电流增大，则输电线上的电流也会增大，R上的电压增加，B正确；
C．输电线上的电流
则输电线上损失的功率为
用户使用的电器增加，输电线上的电流会增大，则输电线上损失的功率增加，C正确；
D．输送功率一定时，根据
，
可知，要减小线路的损耗，应增大输送电压U2，又U1一定，根据
知，应减小升压变压器的匝数比，又有
U2增大，I减小，所以U3增大，为使用户电压U4不变，根据
可知，应增大降压变压器的匝数比，D正确。
故选BCD。
40．CD
【详解】
A．变压器改变电压和电流，不改变频率，故电源的频率与的频率相同，则交流电源输出的交流电周期为
A错误；
B．由题意可知，降压变压器副线圈两端电压的有效值为
原线圈两端电压的有效值为
由于输电线上一定有电压损失，故变压器副线圈两端的电压大于，B错误；
C．电水壶中的电流为
经过1分钟电水壶产生的焦耳热为
C正确；
D．变压器原副线圈满足
输电线上损失的功率可表示为
变压器使用升压变压器，可减小电流，减小功率损失，D正确。
故选CD。
41．BD
【详解】
A．电厂发出的电是交流电，才能通过变压器，A错误；
B．输电线上损失电压为
解得
B正确；
C．由变压器的电压与匝数成正比可得
由于输电线上的电压损失，故满足
若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足
C错误；
D．夜晚用户增多，消耗的功率增大，由
可知，I4增大、I3增大，输电线上损失的功率、损失的电压增大，导致U3减小，U4减小，即用户两端的电压减小，D正确。
故选BD。
42．BCD
【详解】
A．依题意，可知交变电流的频率为
线圈每转一圈，电流方向改变两次，所以该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置为中性面，线圈的磁通量变化率为最大。故A错误；
B．电动机的机械效率恒为80%，有
可知，流过电动机的电流为
回路中消耗的总电功率为
根据能量守恒，线框转动一周过程中，克服安培力做功
故B正确；
C．若电动机突然卡住，电动机变成纯电阻电路，流过电路的电流增加，导致输电线的电流增加，输电线上的损耗功率增加。故C正确；
D．由题可知，原来的转速为
线圈产生的电动势有效值为
可知，若线框转速变为，其有效值要减半，所有用电器的电压和电流都变为原来的一半，对电动机
产生热的功率为
电动机的机械功率将变为
故D正确。
故选BCD。
43．（1）；（2）
【详解】
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）输送电流取决于输电电压及输送功率，有
而输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关，即
联立解得
降压变压器原线圈上的电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
44．(1) ； (2) ； (3)
【详解】
(1)单位时间内流过的水的质量为
单位时间内发电机的输出功率为
(2)升压变压器输入端电流为
升压变压器输出端电流为
所以升压变压器的匝数比为
(3)用户端的电流为
45．(1)144W；(2)226V
【详解】
(1)所有灯都正常工作的总功率为
用电器总电流为
输电线上的电流
输电线上损失的功率
(2)降压变压器上
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
输入电压为
所以发电机的输出电压为226V。
第三章：交变电流
3.4： 电能的输送
一：知识精讲归纳
考点一、输送电能的基本要求
1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少．
2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定．
3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少．
考点二、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．
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．
(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．
考点三、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．
重难点技巧一、输电线上的电压和功率损失
1．输电线上的电压损失
ΔU＝U－U′＝Ir＝r.
2． 输电线上的功率损失
(1)ΔP＝I2r，其中I为输电线上的电流，r为输电线的电阻．
(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝，其中ΔU为输电线上的电压损失．
3．减少电压损失和功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻r，根据r＝ρ，可减小电阻率ρ，目前一般用电阻率较小的铜或铝作为导线材料；也可增大导线的横截面积S，但过粗的导线会多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难．
(2)减小输电电流I，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.
重难点技巧二：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，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：P1＝U1I1
回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R线＋P3，I2＝I3
回路3：P4＝U4I4.
3．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.
二：考点题型归纳
题型一：影响输电损耗的因素
1．（2021·山东薛城·高二期中）远距离输电时，在输送功率不变的条件下，下列说法正确的是（ ）
A．提高输电电压，能减小输电电流，提高输电效率
B．提高输电电压，势必增大输电导线上的电流
C．提高输电电压，势必增大输电导线上能量的损耗
D．只有增大导线的电阻，才能减小输电电流，提高输电效率
2．（2020·广东天河·高二期末）下图为长距离高压输电的示意图。关于长距离输电，下列说法正确的是（ ）
A．减小输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失
B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗
C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小
D．高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好
3．（2021·新疆·霍城县第二中学高二阶段练习）“三农”问题是关系我国国计民生的根本问题，为减少远距离输电的损耗从而降低电费，减轻农民负担，近年来对农村电网进行了改造升级，可采取的措施是（ ）
A．提高输送的电功率 B．应用超导体材料做输电线
C．减小输电导线的横截面积 D．提高高压输电的电压
题型二：输电线上的电压和功率损失的计算
4．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，某发电机输出功率是，输出电压是，从发电机到用户间的输电线总电阻为，要使输电线上的功率损失为5%，而用户得到的电压正好为，则升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是（ ）
A． B． C． D．
5．（2021·山东泰安·高二期末）如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为，输电线的电阻为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为，若由于用户的负载变化，使电压表的示数增大了，则下列判断正确的是（ ）
A．电流表的示数减小了 B．输电线损失的功率减小了
C．电流表的示数减小了 D．输电线损失的功率减小了
6．（2021·河南新乡·高二期末）在远距离输电时，输送的电功率为P，送电的电压为U，所用的导线的电阻率为，横截面积为S，线路总长度为L，输电线损失的电功率为，用户得到的电功率为，则与的关系正确的为（ ）
A．； B．；
C．； D．；
题型三：用户端功率的改变判断输电线物理量的变化
7．（2021·重庆十八中两江实验中学高二期中）如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示，并且电阻不变。变阻器相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于变小，则当用电进入高峰时，下列说法错误的是（ ）
A．电压表的读数均不变，电流表的读数增大，电流表的读数增大
B．电压表的读数均减小，电流表的读数增大，电流表的读数增大
C．电压表的读数之差与电流表的读数的比值不变
D．线路损耗功率增大
8．（2021·山东泗水·高二期中）如图所示为一远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的是（ ）
A．变压器的输出电压U2增大 B．变压器的输出电压U4减小
C．输电线上的电流I3减小 D．输电线损耗的功率减小
9．（2021·安徽·安庆市白泽湖中学高二期中）下图为远距离输电的示意图，T1为升压变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，T2为降压变压器，原、副线圈匝数分别为n3、n4，输电线的等效电阻为R。若发电机的输出电压不变，则下列叙述正确的是（ ）
A．只增大T1的原线圈匝数n1，可减小R消耗的功率
B．若，则电压表V1和V2的示数相等
C．当用户总电阻减小时，R消耗的功率增大
D．当用户总电阻减小时，电压表V1和V2的示数都变小
题型四：计算用户端用电器的数量
10．（2020·全国·高二课时练习）如图所示，假设一台发电机最大输出功率为4000kW，电压为4000V，经变压器升压后向远方输电。输电线路总电阻。到目的地经变压器降压，负载为多个正常发光的灯泡（）。若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器和的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则（ ）
A．变压器原、副线圈电流分别为10A和20A
B．变压器原、副线圈电压分别为和220V
C．变压器和的变压比分别为1：50和40：1
D．有盏灯泡（）正常发光
11．（2019·河北·邢台一中高二）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
12．（2021·辽宁·一尺和育英高级中学高二期末）如图所示为某实验室研究远距离输电的模拟装置。理想变压器的匝数比，交变电源的电动势，r为输电线的电阻，则（ ）
A．闭合开关后，灯泡两端的电压为50V
B．闭合开关后，通过灯泡电流的频率为10Hz
C．依次闭合开关、、，输电线消耗的电功率越来越大
D．依次闭合开关、、，在此过程中灯泡越来越亮
题型五：升压和降压器中的物理量的计算
13．（2021·山东烟台·高二期中）如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率，发电机的输出电压为，经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器降压变压器说法正确的是（ ）
A．用户端交流电的频率为100Hz
B．用户得到的功率为20kW
C．输电线上损失的功率为500W
D．降压变压器原、副线圈的匝数比
14．（2021·福建省南安市侨光中学高二期中）如图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T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的“用电设备”两端的电压为U4＝200 V且“用电设备”消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，下列表述错误的是（ ）
A．T1的副线圈两端电压的最大值为2 010V
B．T2的原线圈两端的电压为2 000 V
C．输电线上损失的电功率为50 W
D．T1的原线圈输入的电功率为10.1 kW
15．（2021·浙江宁波·高二期末）如图所示是三峡电站向浙江地区送电的简化模型。两变压器均为理想变压器，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，用户端得到的是电压为、功率为P的正弦式交变电流，输电线总电阻为，不考虑其他影响下列说法正确的是（ ）
A．升压变压器输出端的电压为 B．降压变压器的输入端的电压为
C．输电线上的电流为 D．输电线上损失的功率为
题型六：远距离输电的综合问题
16．（2021·河北·藁城新冀明中学高二阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输电电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻R；
（3）用户降压变压器、原副线圈匝数比．
17．（2021·黑龙江绥化·高二考试）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度ω = 100π rad/s，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、副线圈的匝数比为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）交流发电机产生电动势的最大值Em；
（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n2= 1：8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
18．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，作为北京奥运会主场馆之一的国家体育馆“鸟巢”拥有9.1万个座位，其扇型屋面和大面积的玻璃幕墙不仅给人以赏心悦目之感，还隐藏着一座年发电量约为98 550 kW·h的太阳能光伏发电系统，供给体育馆内的照明灯等使用。假如该发电系统的输出功率为1×105 W。求：
（1）按平均每天太阳照射6小时计，该发电系统一年（365天计）能输出多少电能？
（2）假若输出电压250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。用户获得220 V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？
三：课堂过关精练
一、单选题
19．（2023·全国·高三专题练习）某发电厂用2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22kV的电压，仍然用该输电线路输送同样的电功率。则前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为（ ）
A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1
20．（2021·浙江·高三专题练习）某山区有一小型水电站，每分钟有60m3的水从高处落下冲击水轮机，水轮机与上游水位的落差是50m。则（ ）
A．水从高处落下，重力每分钟做功
B．若水的机械能有70%转化为电能，水电站的发电功率是3.5×105W
C．若输电电压为10000V，输电电流是3.5A
D．若输电电压为10000V，输电线总电阻为0.5Ω，则输电线上每分钟产生的热量是612.5J
21．（2021·湖北·高三阶段练习）如图所示为远距离输电原理图，变压器T1、T2为理想变压器，T1原副线圈的匝数比为1：10，T2原、副线圈的匝数比为10：1，发电机的输出功率为P，输出电压为U，用电器R0两端的电压为0.98U，则输电线的电阻R为（ ）
A． B． C． D．
22．（2021·广东·丰顺县黄金中学高三阶段练习）如图，发电机发出的电先通过升压变压器，再通过高压输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器，经降低电压后再输送至村寨中各用户，设发电机输出电压稳定，变压器都是理想的，随着村寨中接入电路的用电器的增加，则下列说法正确的是（ ）
A．用户的总电阻一定变大
B．高压输电线路中损失的功率变小
C．降压变压器原线圈两端的电压变小
D．通过升压变压器原线圈中的电流变小
23．（2021·全国·高二专题练习）某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW，现用500kV电压输电，则下列说法正确的是（ ）
A．输电线上输送的电流大小为2×105A
B．输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C．输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻
D．输电线上损失的功率为9×107kW
24．（2021·河北·高三阶段练习）随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。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减小了
B．升压变压器的输出电流增加了
C．输电线上损失的功率减小了
D．发电厂输出的总功率增加了
25．（2021·山东·高三阶段练习）如图所示，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势（V）。线圈与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端电压为220V，输入功率为1100W，电动机内阻为8.8Ω，输电线路总电阻为25Ω，线圈及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则（ ）
A．图示位置线圈的磁通量变化率为零
B．电动机的机械功率为800W
C．输电线路损失的电功率为121W
D．升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶10
26．（2023·全国·高）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．当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小
B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小
C．输电线上损失的功率为ΔP=
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
27．（2021·全国·高一专题练习）远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈的匝数分别为、。在的原线圈两端接入一电压的交流电源，已知升压变压器的原线圈输入的总电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则用户消耗的电功率为（ ）
A． B．
C． D．
四：高分突破精练
一、单选题
28．（2021·重庆市朝阳中学高二阶段练习）某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，两种情况下输送的电功率都是P。若输电线路的总电阻为R，则下列说法中正确的是（ ）
A．根据公式升压变压器原线圈通过的电流降为原来的
B．根据公式：提高电压后，输电线上的电流增为原来的20倍
C．根据公式P=I2R：提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的
D．根据公式P1=P2：提高电压后，输电线上的功率损耗不变
29．（2021·重庆市渝北中学校高二期末）在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。若输送功率增大为原来的2倍，下列说法中正确的有（ ）
A．升压变压器的输出电压增大为原来的2倍
B．输电线上的电流增大为原来的4倍
C．输电线上损耗的功率增大为原来的2倍
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
30．（2021·四川·树德中学模拟预测）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，二者原、副线圈的匝数比分别为10∶1 和1∶10， 各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定， 仅将U2增大，输电线损耗功率增大
C．若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压减小
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移
31．（2023·全国·高三专题练习）如图所示为远距离输电的原理图，正弦交流发电机输出电压保持不变，升压变压器T1、降压变压器T2均为理想变压器，且T2的原、副线圈匝数之比为n。若用电设备发生变化，使图中理想电压表V的示数变化了，理想电流表A的示数变化了，且知。则两变压器间输电线的总电阻R等于（ ）
A． B． C．k D．
32．（2021·四川·眉山市彭山区第一中学高二阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机输出的电功率P=22kW，发电机的输出电压为（V），经变压器升压后向远距离输电，已知升压变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=1：11，输电线的总电阻为，最后通过降压变压器将电压降为220V向用户供电。若两个变压器均为理想变压器，则下列升压变压器降压变压器说法正确的（ ）
A．用户端交流电的频率为100Hz
B．用户得到的功率为20kW
C．输电线上损失的功率为500W
D．降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4=39：2
33．（2023·全国·高三专题练习）相比于4G网络技术，供电问题是困扰5G网络技术发展的难题之一，一个100kV变电站给某4G基站供电，线路电阻为90Ω，现要将该基站改造为5G基站；如图所示。5G基站功耗为4kW，要求线路损耗为总功耗的20%，在只更换变压器（均为理想变压器）的前提下，高压变压器的原、副线圈匝数比应变为（ ）
A．100∶3 B．200∶3 C．250∶3 D．400∶3
34．（2021·全国·高三专题练习）如图甲所示，一理想变压器一端接入交流发电机，其中矩形线框在足够大的匀强磁场中绕轴做匀速圆周运动，匝数为5匝，穿过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，线框的电阻不计，理想变压器的另一端接有灯泡、与二极管，灯泡上均标有“2.5V 1A”的字样，开关S断开时，灯泡正常发光，A为理想电流表，则下列说法正确的是（ ）
A．从图示位置开始计时，线框内产生的交变电压的瞬时值为
B．理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1
C．开关闭合时，发电机的输出功率变为原来的倍
D．开关闭合时，电流表的示数是
35．（2023·广东·高三专题练习）从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路输送到各个用电地方。如图所示的远距离输电示意图中的变压器均为理想变压器，发电机产生正弦交流电电压有效值不变，升压变压器原、副线圈匝数比n1：n2=1∶50，隆压变压器原、副线圈匝数比n3：n4=50∶1，已知用户两端电压的有效值U4=220V，且用户消耗的电功率为11kW，远距离输电的输电线的总电阻r=100Ω（认为输电中的能量损耗完全由电阻产生），则（ ）
A．升压变压器的副线圈两端电压的有效值为11.1kV
B．降压变压器的原线圈中的电流的有效值为2A
C．输电线上消耗的功率为1000W
D．升压变压器的输入功率为11.5kW
36．（2021·湖北·华中师大一附中高二期末）如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，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，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。则（ ）
A．交流发电机产生电动势的最大值为300V
B．输电线路上损耗的电压为20V
C．输电线路上损耗的电功率为
D．若升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈两端的电压为
二、多选题
37．（2021·河北·石家庄二中实验学校高二阶段练习）如图甲所示为某发电站远距离输电的原理图，图中的变压器均为理想变压器，输电线的总电阻为，降压变压器所接用户可等效为图中的滑动变阻器，用户增加时相当于滑动触头向下滑动。已知用户端正常工作的额定电压为，降压变压器原副线圈的匝数比为，升压变压器原线圈所接交变电流如图乙所示，当用户端正常工作消耗的总功率为时，下列说法正确的是（ ）
A．发电厂的输出功率为120kW
B．升压变压器原副线圈的匝数比为
C．用户增加时，用户得到的电压升高
D．用户增加时，输电线消耗功率增加
38．（2023·全国·高三专题练习）如图所示为远距离输电示意图，升压变压器的原、副线圈匝数为，一座小型发电站的输出电压为，输出的电功率为，升压变压器原、副线圈两端的电压分别为、，输电导线的总电阻为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．输电线上的电流大小 B．输电线上损失的电压
C．输电线上损失的功率 D．用户得到的功率
39．（2023·全国·高三专题练习）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，如图所示。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．当用户使用的电器增加时，U2、U3、U4均变小
B．输电线的总电阻R两端的电压等于U2-U3，且随用户使用的电器增加而增大
C．输电线上损失的功率为，且随用户使用的电器增加而增大
D．要减小线路的损耗，应减小升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
40．（2021·浙江·高三阶段练习）2021年9月东北地区的高峰拉闸限电事件让我们清醒地认识到，随着人类能源消耗的迅速增加，如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如图是远距离输电示意图，变压器、均为理想变压器，变压器原、副线圈的匝数之比为11∶5，两端的电压随时间t变化规律为：，假设负载是电阻为电水壶，下列说法正确的是（ ）
A．交流电源输出的交流电周期为
B．变压器副线圈两端的电压为
C．经过1分钟电水壶产生的焦耳热是
D．为了减少输电线r上的电能损失，变压器应该使用升压变压器
41．（2021·广东顺德·高二期末）“华龙一号”是中国自主研发的第三代核电技术，跻身世界前列，其远距离输电线路简化如图，变压器为理想变压器，升压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，降压变压器原副线圈匝数分别为、，电压分别别为、，电流分别为、，输电线的电阻为，下列说法中正确的是（ ）
A．电厂发出的电是直流电
B．
C．若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足
D．夜晚用户增多，输电线上损失的功率增大，用户两端的电压减小
42．（2021·浙江·高三）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，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，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220V，电动机内阻为，电动机的机械效率恒为80%，导线框及其余导线电阻不计，不计一切摩擦，则（ ）
A．该发电机的电流方向每秒钟改变50次，图示位置线圈的磁通量变化率为0
B．不计摩擦，线框转动一圈过程中，克服安培力做功24J
C．保持线框转速不变，若电动机突然卡住，输电线上的损耗功率将增加
D．若线框转速变为，电动机的机械功率将变为220W
三、解答题
43．（2021·江西·九江市教育科学研究所高二期末）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为100kW，输出电压为250V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用4kV高压输电，最后用户得到220V、95kW的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈的匝数比；
（2）用户降压变压器原、副线圈的匝数比。
44．（2021·山东·莒县第一中学高二期末）我国水力资源居世界首位，西部地区水力发电潜力巨大。其中，西南地区的云、贵、川三省水力资源占全国的68%，但开发还不到8%，国家启动“西电东输”战略工程，不仅有效利用了这些水利资源，更为西部地区的发展提供了契机。水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。某小型水力发电站水流量为，落差为，现利用它来发电，水电站的总效率为5%，发电机的输出电压为，通过升压变压器升压后向远处输电，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5%，在用户端用降压变压器把电压降为，认为所用的变压器都是理想变压器，已知水的密度，重力加速度。求：
（1）发电机的输出功率；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）降压变压器副线圈中的电流（计算结果保留2位有效数字）。
45．（2021·黑龙江·勃利县高级中学高二阶段练习）某学校有一台发电机供学校停电时使用，其电路示意图如图所示：已知发电机内阻为，升压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻为，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯泡6盏，要求所有灯都正常发光，则：
（1）输电线上损耗的电功率为多大？
（2）发电机的输出电压为多大？
[参考答案]
1．A
【详解】
A．输送功率不变时，根据可知，电压增大时，输电上的电流减小。由输电线上损失的功率可知，电流减小，输电线上损失的功率减小，提高输电效率，A正确；
B．根据可知，输送功率不变时，提高电压可以小输电线上的电流，B错误；
C．根据输送功率不变时，根据 可知，电压增大时，输电上的电流减小。由输电线上损失的功率 可知，电流减小，输电线上损失的功率减小，减小了输电导线上能量的损耗，C错误；
D．输送功率不变，根据P=UI知，增大导线的电阻，对电流无影响，D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．减小输电导线的横截面积能增大电阻，根据输电过程中损失的电功率，不利于减小输电过程中的电能损失，故A错误；
B．高压输电是通过减小输电电流，根据输电过程中损失的电功率，有利于减小电路的发热损耗，故B正确；
C．输送的电功率越大，输电线上的电流越大，输电过程中的电能损失越大，故C错误；
D．高压输电综合考虑材料成本、技术、经济性等各个方面的因素，所以不是输电电压越高越好，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．提高输送功率，则输电电流增大，输电导线损耗的功率增大，故A错误；
B．使用超导体材料做输电线，费用昂贵，不适合远距离输电，故B错误；
C．减小输电导线的横截面积，导线电阻增大，损耗增大，故C错误；
D．提高高压输电的电压，能够减小输电电流，从而减小输电导线的电压损失和输电导线的功率损失，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
输电线损失功率为
所以输电线电流
升压变压器原线圈电流
故升压变压器原、副线圈匝数比
升压变压器副线圈两端电压
输电线损失电压
降压变压器原线圈电压
故降压变压器原、副线圈匝数比为
ABD错误，C正痛。
故选C。
5．A
【详解】
AC．降压变压器原副线圈两端的电压之比等于b，所以有
即降压变压器原线圈两端电压增大了 ，所以输电线上损失的电压减小，故电流表A1示数减小了
即输电线上电流减小了，根据电流与匝数成反比知，电流表A2示数减小了
C错误A正确；
BD．由于输电线上电流减小了，故输电线损失的功率减小量为
BD错误。
故选A。
6．B
【详解】
输电线电阻
输电电流
故输电线上损失的电功率为
用户得到的电功率为
故选B。
7．A
【详解】
AB．根据变压器的变压规律有
，
在高压传输电路上，有
因为发电厂输出的电压一定，所以不变，在用电高峰，变小，所以、减小，所有电流表示数均增大。A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．电压表的读数之差与电流表的读数的比值表示输电线电阻，故比值不变。C正确，不符合题意；
D．线路电流变大，所以根据可知，输电线损耗的功率变大。D正确，不符合题意。
故选A。
8．B
【详解】
A．升压变压器原副线圈的电压满足，由于发电机的输出电压U1和匝数比不变，故变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
C．随炎热夏季的来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，电流I4变大，降压变压器两侧电流满足匝数比不变，可知I3变大，选项C错误；
BD．I3变大，输电线损耗的电压，损耗的功率均变大，降压变压器原线圈的电压可知U3减小，进一步导致U4减小，选项B正确，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．根据 ，只增大T1的原线圈匝数n1，则升压变压器的输出电压减小，根据P=U2I2知，输电线上的电流增大，则输电线上消耗的功率增大， A错误；
B．若，两个变压器都是升压变压器，则电压表V1一定小于V2的示数，B错误；
C．用户总电阻减小，则电流增大，可知输电线上的电流增大，根据P损=I2R知，输电线上消耗的功率增大，C正确；
D．电压表V1 的示数等于发电机的输出电压，当用户总电阻减小时，电压表V1的示数不变， D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．变压器原、副线圈电流分别为
故A错误；
B．根据变压器原、副线圈电压，电流关系，有
，，
所以
故B错误；
C．变压器和的变压比分别为
，
故C错误；
D．设有n盏灯泡正常发光
所以
故D正确。
故选D。
11．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．
12．C
【详解】
A．升压变压器的输出电压为
降压变压器的输入电压为
降压变压器的输出电压为
解得
而
A错误；
B．交变电源的频率为
B错误；
CD．设灯泡总电阻为R，流过灯泡的总电流为I，流过输电线的电流为，根据电流关系有
根据选项A的推导有
即
化简为
依次闭合开关、、，则灯泡的总电阻R减小，则流过灯泡的总电流I增大，根据电流关系可知流过输电线的电流也增大，则输电线消耗的电功率在增大。在输电线路上，输电线损耗的电压升高，则降压变压器的输入电压减小，输出电压也减小，所以灯泡电压降低，亮度降低。C正确，D错误。
故选C。
13．D
【详解】
A．由发电机的输出电压
所以交流电的频率
选项A错误；
BC．由可知升压变压器原线圈的电压
根据升压变压器原副线圈变压比有
解得
升压变压的输入功率等于输出功率有
解得
则输电线上损耗的功率
降压变压器得到的功率
则用户得到的功率为
选项BC错误；
D．输电线上的电压为
则降压变压器原线圈的电压
降压变压器原副线圈匝数比
选项D正确。
故选D。
14．D
【详解】
T2副线圈电流
根据电流与匝数成反比得输电线中的电流，则有
解得
根据电压与匝数成正比得T2原线圈的电压
解得
输电线上损失的电压为
T1的副线圈两端的电压
则T1副线圈的最大值为2010V，输电线上损失的功率
根据变压器原副线圈的功率相等得原线圈输入的电功率为
故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
15．A
【详解】
A．设降压变压器原副线圈的电压有效值分别为、，则有
，，
设输电线上分得的电压为△，则
△，△
联立解得
故 A正确；
B．由得
故B错误；
C．输电线上的电流为
故C错误；
D．输电线上损失的功率为
△
故D错误。
故选A。
16．（1） （2） （3）
【详解】
（1）升压变压器、副线圈匝数比为：
（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有，
而输送电流又决定输电电压及输送功率，
有
所以
（3）设降压变压器原线圈上电压为，
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
本题考查交变电流的远距离传输，根据线路损耗功率求出线路电流和电阻，由闭合电路欧姆定律求线路损耗压降，从而求出降压变压器匝数比
17．（1）；（2）160W；（3）4：1
【详解】
（1）电动势的最大值
（2）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，有
由于，解得
所以输电线路上损耗的电功率
（3）由于，可得
升压变压器副线圈两端电压
又由，可得
又升压变压器的原线圈输入功率
又
解得
故发电机线圈内阻上消耗的热功率
所以
18．（1）2.19×105 kW·h或7.884×1011 J；（2）1∶16，173∶10
【详解】
解：（1）该发电系统一年能输出的电能，由P＝1.0×105 W，t＝365×6 h
E＝Pt＝2.19×105 kW·h＝7.884×1011 J
（2）依题意作出如图输电示意图，升压变压器原线圈中的电流
I1＝＝ A＝400 A
当输电线上损失的电功率为输送电功率的5%时，输电线中的电流为I2，则
R线＝5%×P
所以
I2＝＝ A＝25 A
升压变压器T1的匝数比为
＝＝＝
降压变压器T2副线圈中电流I4，即为提供给所有用户的总电流I总，用户获得的总功率为
P用＝P－5%×P＝95%×P
又
P用＝U4I总＝U4I4
所以
I4＝＝ A＝431.8 A
其原线圈中电流I3＝I2＝25 A
降压变压器的匝数比为
＝＝＝
19．C
【详解】
设输送功率为P，输送电压为U，输电线的电阻为r，则线损
U1＝2.2kV＝2200V
U2＝22kV＝22000V
则
＝＝＝
故选C。
20．B
【详解】
A．每分钟下落水的重力
每分钟重力做的功
故A错误；
B．每分钟得到的电能
水电站的发电功率
故B正确；
C．若输电电压为10000V，输电电流是
故C错误；
D．若输电电压为10000V，输电线总电阻为0.5Ω，则输电线上每分钟产生的热量
故D错误。
故选B。
21．B
【详解】
根据变流比可知，的输入电流为
输出电流为
的输出电流仍为I，则电阻R上消耗的功率为
解得
故选B。
22．C
【详解】
A．用电器之间是并联关系，接入电路的用电器越多，用户的总电阻越小，A错误；
B．用电器之间是并联关系，接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，损失的功率为
线路损失的功率越大，B错误；
C．降压变压器原线圈两端的电压U3为
接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，输电线上的电压损失越大，而升压变压器输出电压U2不变，所以降压变压器原线圈两端的电压U3变小，C正确；
D．根据
接入电路的用电器越多，高压输电线路中的总电流I线越大，匝数比不变，通过升压变压器原线圈中的电流I1变大，D错误。
故选C。
23．B
【详解】
A．由P=UI，得用500kV电压输电时输电线上输送的电流
故A错误；
B．由
得输电线上的电压损失
故B正确；
C．输电线上损失的功率为
U为输电线上损失的电压，故C错误；
D．输电线上损失的功率
故D错误。
故选B。
24．C
【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，也随着减小，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AB错误；
C．根据
可知输电线上损失的功率减小了，故C正确；
D．减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，所以发电厂输出总功率减小，故D错误。
故选C。
25．C
【详解】
A．图示位置线圈产生的感应电动势最大，磁通量变化率最大，故A错误；
B．通过电动机的电流为
电动机的热功率为
电动机的机械功率为
故B错误；
C．根据理想变压器原、副线圈电流关系可得输电线路的电流为
所以输电线路损失的电功率为
故C正确；
D．降压变压器原线圈两端电压为
升压变压器副线圈两端电压为
升压变压器原线圈两端电压为
所以升压变压器原、副线圈匝数之比为
故D错误。
故选C。
26．D
【详解】
AB．交流发电机的输出电压U1一定，匝数不变，根据
知U2不变；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P1、P3变大，故副线圈的输出功率增大，根据
可知输电线上的电流增大，则输电线上损失的电压
增大；所以原线圈上的电压
变小，根据
可知U4变小，AB错误；
C．输电线上损失的功率
ΔP=
C错误；
D．输送功率一定时，根据
P=UI，P损=I2R
知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，根据
知，应增大升压变压器的匝数比；根据
U3=U2－I2R
U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据
知，应增大降压变压器的匝数比，D正确。
故选D。
27．A
【详解】
升压变压器原线圈输入电压的最大值为，有效值为
根据变压器的变压比
可知副线圈电压为
输电电流
输电线上损失的电功率为
用户消耗的电功率为
联立解得
故选A。
28．C
【详解】
AB．根据
知输送功率不变，输送电压变为原来的20倍，则输电电流降为原来的，升压变压器原线圈通过的电流不变，故AB错误；
CD．根据
得，电流降为原来的，则输电线上损耗的功率减为原来的，故C正确，D错误。
故选C。
29．D
【详解】
A．因为发电厂的输出电压U1不变，则根据
可知，升压变压器的输出电压U2不变，选项A错误；
B．根据
输送功率增大为原来的2倍，则输电线上的电流增大为原来的2倍，选项B错误；
CD．根据
可知，输电线上损耗的功率增大为原来的4倍，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项C错误，D正确；
故选D。
30．D
【详解】
A．由题意，根据理想变压器变压和变流规律可得
解得
所以线路输送的电功率为
故A错误；
B．输电线损耗的功率为
若保持P不变，输电电压U2增大，则减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律有
根据理想变压器变压和变流规律有
设用户端总电阻为R，则有
联立解得
若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗电压为
所以增大，故C错误；
D．若保持发电机输出电压U1和Q的位置一定，使用户数增加，即U2不变，R减小，则I2增大，U3减小，为了维持用户电压U4一定，需要增大，可将滑片P上移，故D正确。
故选D。
31．D
【详解】
根据理想变压器原副线圈电流关系有
则有
，，
所以
根据远距离送电的电压规律有
，，
则有
联立解得
所以D正确；ABC错误；
故选D。
32．D
【详解】
A．由发电机的输出电压为（V）得
则用户端交流电的频率为
故A错误；
BC．由可知升压变压器原线圈的电压
根据升压变压器原副线圈变压比有
解得
升压变压器的输入功率等于输出功率有
解得
则输电线上损耗的功率
降压变压器得到的功率
故BC错误；
D．输电线上的电压为
则降压变压器原线圈的电压
降压变压器原副线圈电压比等于匝数比有
故D正确。
故选D。
33．B
【详解】
变电站输出功率
流经线路电阻的电流为
变电站输出电流
则匝数比为
故选B。
34．A
【详解】
A．由磁通量的定义可知，穿过线框的磁通量满足
故有
又有
故线框内产生的交变电压的瞬时值为
选项A正确；
B．设原、副线圈两端的电压分别为、，则
因为二极管的影响，只有正向导通的交变电流才能通过，由电流的热效应可知，灯泡两端的电压有效值为，又因为灯泡正常发光，故
得
故原、副线圈匝数比为，选项B错误；
C．开关闭合时，由于匝数比没变，故灯泡两端的电压保持不变，则灯泡、都能够达到额定电功率，则副线圈的功率变为原来的2倍，发电机的输出功率等于副线圈的功率，故也变为原来的2倍，选项C错误；
D．开关闭合时，由于灯泡都达到额定电流，故两灯泡支路的电流之和
又由于二极管的影响，副线圈的电流
又因为
故电流表的读数
选项D错误。
故选A。
35．A
【详解】
AB．降压变压器副线圈电流
根据
解得输电线中的电流
输电线上的损失电压为
根据电压与匝数成正比
得降压变压器原线圈两端的电压为
升压变压器的副线圈两端电压有效值
B错误A正确；
C．输电线上损失的功率
C错误；
D．升压变压器的原线圈输入的电功率为
D错误。
故选A。
36．C
【详解】
A．根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为：
故A错误；
BC．设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4，电动机恰能正常工作，有：
根据理想变压器的变流比可知：，得 I3=4A，所以输电线路上损耗的电压为
输电线路上损耗的电功率为：
故B错误C正确；
D．根据得；U3=2200V，升压变压器副线圈两端电压：
U2=U3+I3R=2240V
又，可得：
U1=280V
故D错误。
故选C。
37．BD
【详解】
A．当用户端正常工作消耗的总功率为时，用户端电流为
输电线路的电流为
输电线路上损耗的功率为
发电厂的输出功率为
故A错误；
B．由题图乙可知原线圈两端电压为
原线圈电流为
所以升压变压器原副线圈的匝数比为
故B正确；
CD．用户增加时，用户端总功率增大，发电厂输出功率增大，而输出电压不变，所以输出电流增大，则输电线路上的电压损失增大，输电线消耗功率增加，用户得到的电压降低，故C错误，D正确。
故选BD。
38．BD
【详解】
A．对于理想变压器有
联立解得
故A错误；
B．输电线上损失的电压为
故B正确；
C．输电线上损失的功率
故C错误；
D．用户得到的功率
故D正确。
故选BD。
39．BCD
【详解】
A．交流发电机的输出电压U1一定，匝数未变，根据
知U2不变，A错误；
B．输电线的总电阻R两端的电压等于U2-U3，用户使用的电器增加，T2的输出电流增大，则输电线上的电流也会增大，R上的电压增加，B正确；
C．输电线上的电流
则输电线上损失的功率为
用户使用的电器增加，输电线上的电流会增大，则输电线上损失的功率增加，C正确；
D．输送功率一定时，根据
，
可知，要减小线路的损耗，应增大输送电压U2，又U1一定，根据
知，应减小升压变压器的匝数比，又有
U2增大，I减小，所以U3增大，为使用户电压U4不变，根据
可知，应增大降压变压器的匝数比，D正确。
故选BCD。
40．CD
【详解】
A．变压器改变电压和电流，不改变频率，故电源的频率与的频率相同，则交流电源输出的交流电周期为
A错误；
B．由题意可知，降压变压器副线圈两端电压的有效值为
原线圈两端电压的有效值为
由于输电线上一定有电压损失，故变压器副线圈两端的电压大于，B错误；
C．电水壶中的电流为
经过1分钟电水壶产生的焦耳热为
C正确；
D．变压器原副线圈满足
输电线上损失的功率可表示为
变压器使用升压变压器，可减小电流，减小功率损失，D正确。
故选CD。
41．BD
【详解】
A．电厂发出的电是交流电，才能通过变压器，A错误；
B．输电线上损失电压为
解得
B正确；
C．由变压器的电压与匝数成正比可得
由于输电线上的电压损失，故满足
若，则升压变压器与降压变压器的匝数比满足
C错误；
D．夜晚用户增多，消耗的功率增大，由
可知，I4增大、I3增大，输电线上损失的功率、损失的电压增大，导致U3减小，U4减小，即用户两端的电压减小，D正确。
故选BD。
42．BCD
【详解】
A．依题意，可知交变电流的频率为
线圈每转一圈，电流方向改变两次，所以该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置为中性面，线圈的磁通量变化率为最大。故A错误；
B．电动机的机械效率恒为80%，有
可知，流过电动机的电流为
回路中消耗的总电功率为
根据能量守恒，线框转动一周过程中，克服安培力做功
故B正确；
C．若电动机突然卡住，电动机变成纯电阻电路，流过电路的电流增加，导致输电线的电流增加，输电线上的损耗功率增加。故C正确；
D．由题可知，原来的转速为
线圈产生的电动势有效值为
可知，若线框转速变为，其有效值要减半，所有用电器的电压和电流都变为原来的一半，对电动机
产生热的功率为
电动机的机械功率将变为
故D正确。
故选BCD。
43．（1）；（2）
【详解】
（1）升压变压器原、副线圈的匝数比为
（2）输送电流取决于输电电压及输送功率，有
而输电线上损失的电功率与导线电阻R和输送电流有关，即
联立解得
降压变压器原线圈上的电压为
所以降压变压器原、副线圈匝数比为
44．(1) ； (2) ； (3)
【详解】
(1)单位时间内流过的水的质量为
单位时间内发电机的输出功率为
(2)升压变压器输入端电流为
升压变压器输出端电流为
所以升压变压器的匝数比为
(3)用户端的电流为
45．(1)144W；(2)226V
【详解】
(1)所有灯都正常工作的总功率为
用电器总电流为
输电线上的电流
输电线上损失的功率
(2)降压变压器上
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
输入电压为
所以发电机的输出电压为226V。
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