第十三章　130.远距离输电---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版）

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1~4题每题5分
1.(多选)(2025·山东烟台市三模)如图所示为某水电站远距离输电的原理图。升压变压器的原、副线圈匝数比为k，输电线的总电阻为R，发电机输出的电压恒为U，若由于用户端负载变化，使发电机输出功率增加了ΔP，升压变压器和降压变压器均视为理想变压器，下列说法正确的是( )
A.电压表V1的示数与电流表A1的示数之比不变
B.电压表V2的示数与电流表A2的示数之比变小
C.输电线上损失的电压增加了kRΔPU
D.输电线上损失的功率增加了k2R(ΔP)2U2
答案 BC
解析 发电机输出功率增加了ΔP后，升压变压器的匝数比不变，即UU1=k，电压表V1的示数不变，但功率增加后，电流表A1的示数增大，所以U1I1会变小，故A错误；发电机输出功率增加了ΔP后，传输的电流I1和I2增加，输电线上损耗的电压增加，电压表V2减小，所以电压表V2的示数与电流表A2的示数之比U2I2变小，故B正确；根据欧姆定律，输电线上损失的电压增加了ΔIR=kΔPUR，故C正确；输电线上损失的功率增加了ΔP损=(I1+ΔI)2R-I12R≠(ΔI)2R=k2R(ΔP)2U2，故D错误。
2.(2025·山东聊城市第一中学检测)如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲、乙两个互感器(均为理想器材)，两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20，降压变压器原、副线圈的匝数比为200∶1，电压表的示数为220 V，电流表的示数为5 A，输电线路总电阻r=20 Ω，则下列说法正确的是( )
A.互感器甲是电流互感器，乙是电压互感器
B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5%
C.用户端的电压U4为200 V
D.用户使用的用电设备增多，流过电流互感器的电流减小
答案 B
解析 互感器甲并联接入电路，所以是电压互感器，互感器乙串联接入电路中，是电流互感器，故A错误；
电流表的示数为5 A，互感器乙原、副线圈的匝数比1∶20，则线路上电流I=100 A，线路上损耗的功率P损=I2r=200 kW
电压表的示数为220 V，互感器甲原、副线圈的匝数比为200∶1，所以输送电压U=44 000 V，功率P=UI=4 400 kW
则输电线路上损耗的功率约占输电总功率的2004 400×100%≈4.5%，故B正确；
降压变压器原线圈电压U3=44 000 V-100×20 V=42 000 V
用户端的电压U4=U3200=210 V，选项C错误；
用户使用的用电设备增多，用户端回路电流变大，则输送电流变大，流过电流互感器的电流变大，故D错误。
3.(2025·湖南长沙市模拟)风是一种潜力很大的新能源，截止到2025年，我国风电装机4亿千瓦，连续15年居世界第一。某地区常年有风，风速基本保持在5 m/s，每台发电机叶片转动可形成半径为10 m的圆面，若保持风垂直吹向叶片，空气密度为ρ(已知πρ=4)，风的动能转化为电能的效率为20%，该地区有一风力发电机组，100台风力发电机同时发电向100 km外输电，输电示意图如图所示，其中发电机输出电压U1=250 V，用户端电压U4=220 V，功率为484 kW，远距离输电线的电阻R线=10 Ω，其他输电线电阻不计，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A.每台风力发电机的发电功率为10 kW
B.若风速变为2.5 m/s，则风力发电机的发电功率变为原来的四分之一
C.n1∶n2=1∶50，n3∶n4=55∶1
D.如果能够实现常温超导，用超导体代替常规导线输电，仍然需要高压输电才能降低能耗
答案 C
解析 单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积为V0=VΔt=SlΔt=πR2v
单位时间内冲击风力发电机叶片圆面气流的动能为Ek=12mv2=12ρV0v2
该风力发电机的发电功率P=20%Ek=110πρR2v3，代入数据可得P=5 000 W，故A错误；风速变为2.5 m/s，由上述可得P∝v3，故风速变为原来的二分之一，则功率变为八分之一，故B错误；由于U4=220 V，功率P4为484 kW，则I4=P4U4=2 200 A，总功率P总=100P=500 kW，则损失功率为16 kW，有P损=I32R线，可得I2=I3=40 A，故n3∶n4=I4∶I3=2200∶40=55∶1，且U3∶U4=n3∶n4，则U3=12 100 V，ΔU=I3R线=400 V，U2=U3+ΔU=12 500 V，则n1∶n2=U1∶U2=1∶50，故C正确；如果能够实现常温超导，用超导体代替常规导线输电，输电导线不发热，没有能量损失，故D错误。
4.(2025·湖北武汉市模拟)远距离输电模拟电路如图所示，交流电源是输出电压为6 V的正弦交流电，定值电阻R1=R2=6 Ω，灯泡L1、L2、L3规格均为“6 V 6 W”，灯泡电阻可视为恒定不变。理想变压器T1、T2原、副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1。初始开关S1断开，分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时( )
A.流经L1电流大于流经L2的电流
B.灯L1和L2消耗功率之比为25∶64
C.电路Ⅱ稳定后把S1闭合，灯L2变亮
D.电路Ⅱ稳定后把S1闭合，则R2消耗的功率为216121 W
答案 D
解析 灯泡电阻RL=UL2PL=6 Ω，若开关接a、b端，则流经灯泡L1的电流IL1=UR1+RL=0.5 A
若开关接c、d端，升压变压器输出电压设为U1，由U1U=3，得U1=18 V，降压变压器与副线圈负载等效成一个电阻R=(n3n4)2RL=9RL=54 Ω，输电线上的电流I2=U1R2+R=0.3 A，流经灯泡L2的电流IL2=3I2=0.9 A，所以流经灯泡L2的电流大于则流经灯泡L1的电流，根据P=I2R，可知灯泡L1和L2消耗功率之比为25∶81，选项A、B错误；
电路Ⅱ稳定后闭合S1，负载电阻变小，通过T2原线圈的电流变大，所以R2功率变大。由于损失电压变大，则U3变小，U4变小，灯泡L2功率变小，亮度变暗。选项C错误；电路Ⅱ稳定后闭合S1，同理可得降压变压器与副线圈负载的等效电阻R'=9(12RL)=27 Ω，输电线上的电流I2'=U1R2+R'=611 A，R2消耗的功率为PR2=(I2')2R2=216121 W，选项D正确。