资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩5页未读，
继续阅读
所属成套资源：新人教版物理选择性必修第二册同步练习(解析版+原卷版)
成套系列资料，整套一键下载
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送精品同步达标检测题
展开
这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送精品同步达标检测题，文件包含34电能的输送同步练习人教版高中物理选修二-解析版docx、34电能的输送同步练习人教版高中物理选修二-原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
第４课时 电能的输送
第三章 交变电流
一、单选题：
１.(2021·济南高二检测)输电线路改造前，傍晚时分家里的灯光昏暗，夜深人静时灯光变得亮一些。如图所示是家庭电路的简图，设家庭电路电压为220 V不变，两条输电线电阻分别为r(电阻较小)。下列说法正确的是( )
A.傍晚时分，用电器个数增多，输电线上损耗的电压变大
B．夜深人静时，用电器个数减少，输电线上损耗的功率变大
C．想要减小输电线上电能的损耗，可以换细一点的输电线
D．想要减小输电线上电能的损耗，可以把铜质输电线换成镍铜合金线
【答案】A
【解析】傍晚时分，用电器个数增多，输电线上的电流增大，则输电线上损耗的电压变大，选项A正确；夜深人静时，用电器个数减少，输电线上的电流减小，则输电线损耗的功率变小，选项B错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，即增加输电线的横截面积，即可以换粗一点的输电线，选项C错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，把铜质输电线换成镍铜合金线电阻变得更大，输电线的电能损耗更大，选项D错误。
故选A。
２.(2021·海口高二检测)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T的原、副线圈匝数分别为n1、n2。在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )
A.() B．()
C．4()2()2r D．4()2()2r
【答案】Ｃ
【解析】加在原线圈上的电压U1＝，根据电压比与匝数比关系＝，所以U2＝，根据I＝可知，输电线上的电流I＝，输电线上消耗的功率P耗＝I2·2r＝4()2()2r。故C正确，A、B、D错误。
故选Ｃ。
３．（2021·济南高二检测）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，发电厂的输出电压及输电线的电阻R均不变。在用电高峰期，发电厂输出功率将增大，下列说法正确的是（ ）
A.升压变压器副线圈中电流变小
B．降压变压器副线圈中电流变小
C．输电线上损耗的功率减小
D．用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小
【答案】D
【解析】发电厂输出功率增大，根据P＝UI知，输出电压不变，则升压变压器原线圈中的电流增大，则副线圈中的电流也增大，故A错误；用电高峰期时，用电器增多，则降压变压器中电流变大，故B错误；升压变压器副线圈中的电流等于输电线中的电流，则输电线中的电流增大，根据P损＝I2R知，输电线上损失的功率增大，故C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例＝1－＝1－，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U2不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D正确。
故选D。
４．（2021·江苏适应性测试）小明分别按照图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等。两次实验中（ ）
A.都接直流电源
B．A两端的电压相等
C．A损耗的功率相等
D．图1中A的电流较大
【答案】D
【解析】变压器不能改变直流电电压，A错误；两次灯泡电压相等，电流也一定相等，因为＝所以图1流过A的电流大于图2流过A的电流，P＝I2R，图1线圈A消耗的功率大于图2线圈A消耗的功率，C错误，D正确；由U＝IR可知图1A两端的电压大，B错误。
故选D。
５．某校为了确保教学的正常进行，学校领导决定对全校的旧电网进行改造并购置了一台备用发电机。发电机房到教学区距离较远，为了减少输电线路上的电能损耗，以下措施中切实可行的是( )
A．提高输电电压 B．用超导材料做输电线
C．提高输送功率 D．减小输电线的横截面
【答案】A
【解析】提高输电电压，根据I＝，知输送电流较小，根据P损＝I2R，知损失的功率较小，故A正确；应用超导材料做输电线，根据P损＝I2R，知损失的功率为0，但成本太高且常温超导暂不能实现，故B错误；提高输送功率，根据I＝，知输送电流较大，根据P损＝I2R，知损失的功率较大，故C错误；减小输电线导线的横截面积，增大了电阻，根据P损＝I2R，知损失的功率较大，故D错误。
故选A。
６.每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，如图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP，则除冰时( )
A．输电电压为 B．输电电流为
C．输电电压为4U D．输电电流为4I
【答案】A
【解析】高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线，电阻不变，若热耗功率变为4ΔP，则4ΔP＝I′2R线，解得I′＝2I，B、D错误；输送功率不变，由P＝UI＝U′I′，解得U′＝U，C错误，A正确。
故选A。
７.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( )
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多分去了一部分电流
【答案】C
【解析】晚上七八点钟用电高峰时开灯，由于负载增多，各个负载是并联，则总电阻减小，根据欧姆定律，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，由于照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，所以用电高峰时用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压降低，故C正确，A、B、D错误。
故选C。
８.小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器T1升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器T2，经降低电压后再输送至各用户。设T1、T2都是理想变压器，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致( )
A.升压变压器初级线圈中的电流变小
B．升压变压器次级线圈两端的电压变小
C．高压输电线路的电压损失变大
D．降压变压器次级线圈两端的电压变大
【答案】C
【解析】由于升压变压器的输入电压不变，随用电器总功率的增加，则输入功率也增加，所以升压变压器初级线圈中的电流变大，故A错误；升压变压器的目的是提高电线上的电压从而降低电线上的消耗，由于升压变压器的输入电压不变，原、副线圈匝数不变，则副线圈的电压不变，故B错误；当用户用电处于高峰期时，降压变压器的输出功率会增大，从而导致降压变压器的输入电流变大，所以输电线路损失的电压变大，故C正确；当用户用电处于高峰期时，降压变压器的输出功率会增大，从而导致降压变压器的输入电流变大，所以输电线路的电压变大，最终使得降压变压器的次级线圈上的电压变小，故D错误。
故选C。
９.随着5G网络建设热潮的开启，中国5G基站的数量快速增长，实现5G网络覆盖的城市也越来越多。但是5G基站单系统功耗量为4 kW(基站用电器功率)，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1 kW。目前困扰5G发展的大难题是供电。如图所示。某基站距离100 kV主供电线路约为5 km，线路电阻为40 Ω。现要将4G基站改造为5G基站，而且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．25∶1 B．50∶1 C．100∶1 D．400∶3
【答案】C
【解析】总功耗＝线路损耗＋基站功耗，线路损耗为总功耗的20%，5G基站功耗为4 kW，则总功耗为P总＝ kW＝5 kW，设线路电流为I2，则线路损耗P损＝IR线，得I2＝5 A，原线圈电流I1＝＝ A＝0.05 A，高压变压器的原、副线圈匝数比＝＝。
故选C。
10.某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯泡L1正常发光，则( )
A．仅将滑片P上移，A的输入功率不变
B．仅将滑片P上移，L1变暗
C．仅闭合S，L1变亮
D．仅闭合S，A的输入功率变小
【答案】B
【解析】仅将滑片P上移，变压器A的副线圈匝数变小，变压器A的输出电压变小，又因为远距离输电的输送功率不变，根据P＝UI可知，输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，所以B变压器的输入电压降低，输出电压也降低，所以L1两端电压变小，灯泡L1的实际功率变小，灯泡变暗；A变压器的输入功率也变小，A错误，B正确；仅闭合S，则B变压器的负载电阻变小，变压器B输出总电流变大，输出功率变大，则升压变压器A的输入功率也变大；输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，B变压器的输入电压变小，输出电压也变小，即灯泡两端的电压变小，灯泡实际功率减小，灯泡变暗，C、D错误。
故选B。
11.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，输电线上的电阻为R。降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4，电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（ ）
A.＝
B．输入用户的电功率为I2U2－IR
C．夜间用户用电量增大时，I3会变小
D．I1U1＝I3U3
【答案】B
【解析】升压变压器电流之比等于匝数的反比；故有＝，选项A错误；升压变压器副线圈的功率P2＝I2U2，输电线上损耗的功率P损＝IR＝IR，所以降压变压器原线圈的功率P3＝I2U2－IR，输入用户的电功率等于降压变压器原线圈的功率P4＝P3＝I2U2－IR，选项B正确；如果用户用电功率增加，使得电路中的电流强度I4增大，降压变压器匝数不变，则I3会增大，选项C错误；升压变压器原线圈的输出功率等于副线圈的电功率，有I1U1＝I2U2 ，I3U3＝I4U4，而I3U3＝I2U2－IR，所以I1U1≠I3U3，选项D错误。
故选B。
二．多选题：
12.（2021·青岛高二检测）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则（ ）
A.＞
B．＜
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
【答案】AD
【解析】＝，＝，因为U1＝200 V＜U4＝220 V，U2＞U3＝U2－U线，故＞，选项B、C错误，A正确；由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率。P出－P损＝P入，故D正确。
故选：AD。
13．(2020·大同高二检测)交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U。下列说法正确的是( )
A．m<1
B．n<1
C．输电线上损失的功率为
D．输电线上损失的功率为
【答案】AC
【解析】升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数，可知原、副线圈匝数比m<1；降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，可知原、副线圈匝数比n>1，选项A正确，B错误；根据变压器的规律，升压变压器副线圈的电压U2＝U，降压变压器原线圈电压U3＝nU，线路损失的电压ΔU＝U2－U3，损失的功率ΔP＝，由以上式子代入求得ΔP＝，故选项C正确，D错误。
故选：AC。
14．（2020·全国Ⅱ卷）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用
550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用
1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
A．ΔP′＝ΔP B．ΔP′＝ΔP
C．ΔU′＝ΔU D．ΔU′＝ΔU
【答案】AD
【解析】由电功率公式得ΔP＝I2R， 输电线上电压下降ΔU＝IR，输电电流为I＝，在输送的电功率和输电线电阻都不变时，U变为原来的2倍，电流变为原来的，则ΔP′＝ΔP，ΔU′＝ΔU，选项A、D正确，B、C错误。
故选：AD。
15.如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，降压变压器T2的副线圈两端电压u＝220sin100πt(V)，当用电器电阻R0＝11 Ω时( )
A.通过用电器R0的电流有效值是20 A
B．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小
C．发电机中的电流变化频率为100 Hz
D．升压变压器T1的输入功率为4 650 W
【答案】AD
【解析】降压变压器T2副线圈两端交变电压有效值为U＝＝ V＝220 V，负载电阻为11 Ω，所以通过R0电流的有效值是20 A，故A正确；当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输出功率增大，则发电机的输出功率也增大，故B错误；交流电经过变压器，频率不变，则交流电的频率f＝＝ Hz＝50 Hz，故C错误；根据I3∶I4＝n4∶n3得，输电线上的电流I3＝5 A，则输电线上损耗的功率P损＝IR＝25×10 W＝250 W，降压变压器的输入功率P3＝U4I4＝220×20 W＝4 400 W，则升压变压器的输出功率P＝P3＋P＝4 400＋250 W＝4 650 W。故D正确。
故选：AD。
三． 计算题：
16.(2021·德州高二检测)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能。有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝50 m，现利用其发电，已知发电机总效率为η＝50%，输出电压为U＝5 000 V。现直接将发电机和用户连接，测得安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜读数相差2 400 kW·h(一昼夜是24 h)。重力加速度g取10 m/s2，水的密度
ρ＝1×103 kg/m3，试求：
(1)发电机可输送的功率P；
(2)输电线的电阻r；
(3)若要使输电线损失的功率降到输送功率的0.2%，所加的升压变压器原、副线圈的匝数比；
(4)实施(3)后若用户端需要的电压是100 V，则所加的降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？
【答案】(1)5×105 W (2)10 Ω (3)1∶10 (4)499∶1
【解析】(1)依题意发电机可输送的功率为
P＝＝5×105 W
(2)依题意输电线上损失的功率为
P损＝ kW＝100 kW
又P＝UI得I＝100 A，根据P损＝I2r，所以r＝10 Ω
(3)输电线上损失的功率为
P′损＝I′2r＝P×0.2%＝1 000 W得I′＝10 A
设升压至U′可满足要求，且U′＝
得U′＝5×104 V
则升压变压器原、副线圈匝数比
＝＝
(4)输电线上损失的电压为U′损＝I′r＝100 V
则降压变压器原线圈两端的电压
U3＝U′－U′损＝49 900 V
则降压变压器原、副线圈匝数比为＝＝
17.（2021·烟台高二检测）在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站，发电机输出的电功率为P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW·h。
（1）求输电线上的电流I、输电线的总电阻r和输电线上损失的电压U损。
（2）若想把损失功率控制为输送功率的1.6%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？输电线上损失的电压是多少？
【答案】（1）100 A 20 Ω 2 000 V （2）25 kV 400 V
【解析】（1）输电线上损失的功率
P损＝＝ kW＝200 kW
输电线上的电流I＝＝100 A
由输电线上损失的功率P损＝I2r
得输电线的总电阻r＝20 Ω
输电线上损失的电压U损＝Ir＝2 000 V；
（2）由题意知损失功率P损′＝P×1.6%＝8 kW，
由P损′＝I′2r
得输电线上的电流I′＝20 A
输送电压U′＝＝25 kV
输电线上损失的电压U损′＝I′r＝400 V。
18.近年来为响应国家“精准扶贫，产业扶贫”的战略，投资2.35亿建设30兆瓦光伏发电，光伏发电成为精准扶贫的新途径。如图是所建光伏发电项目，该项目一期光伏发电机总输出功率为8 000 kW，输出电压为500 V，先后经过升压变压器和降压变压器传输到用户。设输电线的总电阻为8 Ω，要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，用户需要的电压为220 V，不计变压器的能量损耗。
探究：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比。
【答案】（1）4×104 V （2）1∶80 1 920∶11
【解析】（1）损失的功率：
ΔP＝4%P＝4%×8×106 W＝3.2×105 W
设输电线上的电流为I2，
根据ΔP＝Ir得I2＝200 A
升压变压器的输出电压为：U2＝＝ V＝4×104 V
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比为：
＝＝＝
电线上损失的电压为：
ΔU＝I2r＝200×8 V＝1 600 V
降压变压器原线圈两端的电压为：
U3＝U2－ΔU＝3.84×104 V
降压变压器原、副线圈的匝数比为：
＝＝＝
19.北京奥运会场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。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，其扇形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。
探究：
（1）按平均每天太阳照射6 h计，该发电系统一年（365天计）能输出多少电能？
（2）假若发电系统的输出电压为250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为R线＝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。求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器。
【答案】（1）7.884×1011 J （2）升压变压器的匝数比为： 降压变压器的匝数比为：
【解析】（1）由题意可以知道：P＝1.0×105 W，
时间为：t＝365×6 h＝365×6×3 600 s，
一年能输出电能为E＝Pt＝1.0×105×365×6×3 600 J＝7.884×1011 J
（2）依题意作出如图输电示意图
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，I1＝＝400 A，
根据5%P＝IR线，
解得I2＝25 A，
升压变压器的匝数比为
＝＝＝，
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＝＝≈431.8 A，
其原线圈中电流I3＝I2＝25 A，降压变压器的匝数比为
＝＝＝。
20.如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝315 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，额定总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。试求：
(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的实际电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？
(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，如图2所示已知用户变压器的降压比为40∶1。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
【答案】(1)165 V 23 625 W (2)12.5 W
【解析】(1)由P用＝，
求得用户总的电阻R用＝2.2 Ω，
电路中的电流为I＝＝ A＝75 A
U灯＝IR用＝165 V，P输＝U0I＝23 625 W；
(2)用户的总功率为P用＝U4I4，U4＝220 V
用户的总电流I4＝＝100 A，
根据＝＝
可得输电电流I3＝＝2.5 A，
输电线上损耗的功率P损＝Ir线＝12.5 W。
第４课时 电能的输送
第三章 交变电流
一、单选题：
１.(2021·济南高二检测)输电线路改造前，傍晚时分家里的灯光昏暗，夜深人静时灯光变得亮一些。如图所示是家庭电路的简图，设家庭电路电压为220 V不变，两条输电线电阻分别为r(电阻较小)。下列说法正确的是( )
A.傍晚时分，用电器个数增多，输电线上损耗的电压变大
B．夜深人静时，用电器个数减少，输电线上损耗的功率变大
C．想要减小输电线上电能的损耗，可以换细一点的输电线
D．想要减小输电线上电能的损耗，可以把铜质输电线换成镍铜合金线
【答案】A
【解析】傍晚时分，用电器个数增多，输电线上的电流增大，则输电线上损耗的电压变大，选项A正确；夜深人静时，用电器个数减少，输电线上的电流减小，则输电线损耗的功率变小，选项B错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，即增加输电线的横截面积，即可以换粗一点的输电线，选项C错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，把铜质输电线换成镍铜合金线电阻变得更大，输电线的电能损耗更大，选项D错误。
故选A。
２.(2021·海口高二检测)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T的原、副线圈匝数分别为n1、n2。在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )
A.() B．()
C．4()2()2r D．4()2()2r
【答案】Ｃ
【解析】加在原线圈上的电压U1＝，根据电压比与匝数比关系＝，所以U2＝，根据I＝可知，输电线上的电流I＝，输电线上消耗的功率P耗＝I2·2r＝4()2()2r。故C正确，A、B、D错误。
故选Ｃ。
３．（2021·济南高二检测）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，发电厂的输出电压及输电线的电阻R均不变。在用电高峰期，发电厂输出功率将增大，下列说法正确的是（ ）
A.升压变压器副线圈中电流变小
B．降压变压器副线圈中电流变小
C．输电线上损耗的功率减小
D．用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小
【答案】D
【解析】发电厂输出功率增大，根据P＝UI知，输出电压不变，则升压变压器原线圈中的电流增大，则副线圈中的电流也增大，故A错误；用电高峰期时，用电器增多，则降压变压器中电流变大，故B错误；升压变压器副线圈中的电流等于输电线中的电流，则输电线中的电流增大，根据P损＝I2R知，输电线上损失的功率增大，故C错误；用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例＝1－＝1－，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，U2不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D正确。
故选D。
４．（2021·江苏适应性测试）小明分别按照图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等。两次实验中（ ）
A.都接直流电源
B．A两端的电压相等
C．A损耗的功率相等
D．图1中A的电流较大
【答案】D
【解析】变压器不能改变直流电电压，A错误；两次灯泡电压相等，电流也一定相等，因为＝所以图1流过A的电流大于图2流过A的电流，P＝I2R，图1线圈A消耗的功率大于图2线圈A消耗的功率，C错误，D正确；由U＝IR可知图1A两端的电压大，B错误。
故选D。
５．某校为了确保教学的正常进行，学校领导决定对全校的旧电网进行改造并购置了一台备用发电机。发电机房到教学区距离较远，为了减少输电线路上的电能损耗，以下措施中切实可行的是( )
A．提高输电电压 B．用超导材料做输电线
C．提高输送功率 D．减小输电线的横截面
【答案】A
【解析】提高输电电压，根据I＝，知输送电流较小，根据P损＝I2R，知损失的功率较小，故A正确；应用超导材料做输电线，根据P损＝I2R，知损失的功率为0，但成本太高且常温超导暂不能实现，故B错误；提高输送功率，根据I＝，知输送电流较大，根据P损＝I2R，知损失的功率较大，故C错误；减小输电线导线的横截面积，增大了电阻，根据P损＝I2R，知损失的功率较大，故D错误。
故选A。
６.每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，如图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4ΔP，则除冰时( )
A．输电电压为 B．输电电流为
C．输电电压为4U D．输电电流为4I
【答案】A
【解析】高压线上的热耗功率ΔP＝I2R线，电阻不变，若热耗功率变为4ΔP，则4ΔP＝I′2R线，解得I′＝2I，B、D错误；输送功率不变，由P＝UI＝U′I′，解得U′＝U，C错误，A正确。
故选A。
７.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时( )
A．总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小
B．总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小
C．总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大
D．干路电流一定，支路比深夜时多分去了一部分电流
【答案】C
【解析】晚上七八点钟用电高峰时开灯，由于负载增多，各个负载是并联，则总电阻减小，根据欧姆定律，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，由于照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，所以用电高峰时用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压降低，故C正确，A、B、D错误。
故选C。
８.小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器T1升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器T2，经降低电压后再输送至各用户。设T1、T2都是理想变压器，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致( )
A.升压变压器初级线圈中的电流变小
B．升压变压器次级线圈两端的电压变小
C．高压输电线路的电压损失变大
D．降压变压器次级线圈两端的电压变大
【答案】C
【解析】由于升压变压器的输入电压不变，随用电器总功率的增加，则输入功率也增加，所以升压变压器初级线圈中的电流变大，故A错误；升压变压器的目的是提高电线上的电压从而降低电线上的消耗，由于升压变压器的输入电压不变，原、副线圈匝数不变，则副线圈的电压不变，故B错误；当用户用电处于高峰期时，降压变压器的输出功率会增大，从而导致降压变压器的输入电流变大，所以输电线路损失的电压变大，故C正确；当用户用电处于高峰期时，降压变压器的输出功率会增大，从而导致降压变压器的输入电流变大，所以输电线路的电压变大，最终使得降压变压器的次级线圈上的电压变小，故D错误。
故选C。
９.随着5G网络建设热潮的开启，中国5G基站的数量快速增长，实现5G网络覆盖的城市也越来越多。但是5G基站单系统功耗量为4 kW(基站用电器功率)，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1 kW。目前困扰5G发展的大难题是供电。如图所示。某基站距离100 kV主供电线路约为5 km，线路电阻为40 Ω。现要将4G基站改造为5G基站，而且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．25∶1 B．50∶1 C．100∶1 D．400∶3
【答案】C
【解析】总功耗＝线路损耗＋基站功耗，线路损耗为总功耗的20%，5G基站功耗为4 kW，则总功耗为P总＝ kW＝5 kW，设线路电流为I2，则线路损耗P损＝IR线，得I2＝5 A，原线圈电流I1＝＝ A＝0.05 A，高压变压器的原、副线圈匝数比＝＝。
故选C。
10.某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯泡L1正常发光，则( )
A．仅将滑片P上移，A的输入功率不变
B．仅将滑片P上移，L1变暗
C．仅闭合S，L1变亮
D．仅闭合S，A的输入功率变小
【答案】B
【解析】仅将滑片P上移，变压器A的副线圈匝数变小，变压器A的输出电压变小，又因为远距离输电的输送功率不变，根据P＝UI可知，输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，所以B变压器的输入电压降低，输出电压也降低，所以L1两端电压变小，灯泡L1的实际功率变小，灯泡变暗；A变压器的输入功率也变小，A错误，B正确；仅闭合S，则B变压器的负载电阻变小，变压器B输出总电流变大，输出功率变大，则升压变压器A的输入功率也变大；输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，B变压器的输入电压变小，输出电压也变小，即灯泡两端的电压变小，灯泡实际功率减小，灯泡变暗，C、D错误。
故选B。
11.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，输电线上的电阻为R。降压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4，电压分别为U3、U4，电流分别为I3、I4。变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（ ）
A.＝
B．输入用户的电功率为I2U2－IR
C．夜间用户用电量增大时，I3会变小
D．I1U1＝I3U3
【答案】B
【解析】升压变压器电流之比等于匝数的反比；故有＝，选项A错误；升压变压器副线圈的功率P2＝I2U2，输电线上损耗的功率P损＝IR＝IR，所以降压变压器原线圈的功率P3＝I2U2－IR，输入用户的电功率等于降压变压器原线圈的功率P4＝P3＝I2U2－IR，选项B正确；如果用户用电功率增加，使得电路中的电流强度I4增大，降压变压器匝数不变，则I3会增大，选项C错误；升压变压器原线圈的输出功率等于副线圈的电功率，有I1U1＝I2U2 ，I3U3＝I4U4，而I3U3＝I2U2－IR，所以I1U1≠I3U3，选项D错误。
故选B。
二．多选题：
12.（2021·青岛高二检测）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机的输出电压为200 V，输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原、副线圈匝数分别为n3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则（ ）
A.＞
B．＜
C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率
【答案】AD
【解析】＝，＝，因为U1＝200 V＜U4＝220 V，U2＞U3＝U2－U线，故＞，选项B、C错误，A正确；由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率。P出－P损＝P入，故D正确。
故选：AD。
13．(2020·大同高二检测)交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U。下列说法正确的是( )
A．m<1
B．n<1
C．输电线上损失的功率为
D．输电线上损失的功率为
【答案】AC
【解析】升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数，可知原、副线圈匝数比m<1；降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数，可知原、副线圈匝数比n>1，选项A正确，B错误；根据变压器的规律，升压变压器副线圈的电压U2＝U，降压变压器原线圈电压U3＝nU，线路损失的电压ΔU＝U2－U3，损失的功率ΔP＝，由以上式子代入求得ΔP＝，故选项C正确，D错误。
故选：AC。
14．（2020·全国Ⅱ卷）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用
550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为ΔP，到达B处时电压下降了ΔU。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用
1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为ΔP′，到达B处时电压下降了ΔU′。不考虑其他因素的影响，则（ ）
A．ΔP′＝ΔP B．ΔP′＝ΔP
C．ΔU′＝ΔU D．ΔU′＝ΔU
【答案】AD
【解析】由电功率公式得ΔP＝I2R， 输电线上电压下降ΔU＝IR，输电电流为I＝，在输送的电功率和输电线电阻都不变时，U变为原来的2倍，电流变为原来的，则ΔP′＝ΔP，ΔU′＝ΔU，选项A、D正确，B、C错误。
故选：AD。
15.如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，降压变压器T2的副线圈两端电压u＝220sin100πt(V)，当用电器电阻R0＝11 Ω时( )
A.通过用电器R0的电流有效值是20 A
B．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小
C．发电机中的电流变化频率为100 Hz
D．升压变压器T1的输入功率为4 650 W
【答案】AD
【解析】降压变压器T2副线圈两端交变电压有效值为U＝＝ V＝220 V，负载电阻为11 Ω，所以通过R0电流的有效值是20 A，故A正确；当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输出功率增大，则发电机的输出功率也增大，故B错误；交流电经过变压器，频率不变，则交流电的频率f＝＝ Hz＝50 Hz，故C错误；根据I3∶I4＝n4∶n3得，输电线上的电流I3＝5 A，则输电线上损耗的功率P损＝IR＝25×10 W＝250 W，降压变压器的输入功率P3＝U4I4＝220×20 W＝4 400 W，则升压变压器的输出功率P＝P3＋P＝4 400＋250 W＝4 650 W。故D正确。
故选：AD。
三． 计算题：
16.(2021·德州高二检测)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能。有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝50 m，现利用其发电，已知发电机总效率为η＝50%，输出电压为U＝5 000 V。现直接将发电机和用户连接，测得安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜读数相差2 400 kW·h(一昼夜是24 h)。重力加速度g取10 m/s2，水的密度
ρ＝1×103 kg/m3，试求：
(1)发电机可输送的功率P；
(2)输电线的电阻r；
(3)若要使输电线损失的功率降到输送功率的0.2%，所加的升压变压器原、副线圈的匝数比；
(4)实施(3)后若用户端需要的电压是100 V，则所加的降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？
【答案】(1)5×105 W (2)10 Ω (3)1∶10 (4)499∶1
【解析】(1)依题意发电机可输送的功率为
P＝＝5×105 W
(2)依题意输电线上损失的功率为
P损＝ kW＝100 kW
又P＝UI得I＝100 A，根据P损＝I2r，所以r＝10 Ω
(3)输电线上损失的功率为
P′损＝I′2r＝P×0.2%＝1 000 W得I′＝10 A
设升压至U′可满足要求，且U′＝
得U′＝5×104 V
则升压变压器原、副线圈匝数比
＝＝
(4)输电线上损失的电压为U′损＝I′r＝100 V
则降压变压器原线圈两端的电压
U3＝U′－U′损＝49 900 V
则降压变压器原、副线圈匝数比为＝＝
17.（2021·烟台高二检测）在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个小型发电站，发电机输出的电功率为P＝500 kW，当使用U＝5 kV的电压输电时，测得安装在输电线起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800 kW·h。
（1）求输电线上的电流I、输电线的总电阻r和输电线上损失的电压U损。
（2）若想把损失功率控制为输送功率的1.6%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？输电线上损失的电压是多少？
【答案】（1）100 A 20 Ω 2 000 V （2）25 kV 400 V
【解析】（1）输电线上损失的功率
P损＝＝ kW＝200 kW
输电线上的电流I＝＝100 A
由输电线上损失的功率P损＝I2r
得输电线的总电阻r＝20 Ω
输电线上损失的电压U损＝Ir＝2 000 V；
（2）由题意知损失功率P损′＝P×1.6%＝8 kW，
由P损′＝I′2r
得输电线上的电流I′＝20 A
输送电压U′＝＝25 kV
输电线上损失的电压U损′＝I′r＝400 V。
18.近年来为响应国家“精准扶贫，产业扶贫”的战略，投资2.35亿建设30兆瓦光伏发电，光伏发电成为精准扶贫的新途径。如图是所建光伏发电项目，该项目一期光伏发电机总输出功率为8 000 kW，输出电压为500 V，先后经过升压变压器和降压变压器传输到用户。设输电线的总电阻为8 Ω，要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，用户需要的电压为220 V，不计变压器的能量损耗。
探究：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比。
【答案】（1）4×104 V （2）1∶80 1 920∶11
【解析】（1）损失的功率：
ΔP＝4%P＝4%×8×106 W＝3.2×105 W
设输电线上的电流为I2，
根据ΔP＝Ir得I2＝200 A
升压变压器的输出电压为：U2＝＝ V＝4×104 V
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比为：
＝＝＝
电线上损失的电压为：
ΔU＝I2r＝200×8 V＝1 600 V
降压变压器原线圈两端的电压为：
U3＝U2－ΔU＝3.84×104 V
降压变压器原、副线圈的匝数比为：
＝＝＝
19.北京奥运会场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。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，其扇形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。
探究：
（1）按平均每天太阳照射6 h计，该发电系统一年（365天计）能输出多少电能？
（2）假若发电系统的输出电压为250 V，现准备向远处输电。所用输电线的总电阻为R线＝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。求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器。
【答案】（1）7.884×1011 J （2）升压变压器的匝数比为： 降压变压器的匝数比为：
【解析】（1）由题意可以知道：P＝1.0×105 W，
时间为：t＝365×6 h＝365×6×3 600 s，
一年能输出电能为E＝Pt＝1.0×105×365×6×3 600 J＝7.884×1011 J
（2）依题意作出如图输电示意图
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，I1＝＝400 A，
根据5%P＝IR线，
解得I2＝25 A，
升压变压器的匝数比为
＝＝＝，
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＝＝≈431.8 A，
其原线圈中电流I3＝I2＝25 A，降压变压器的匝数比为
＝＝＝。
20.如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0＝315 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm＝30 kW，它通过总电阻r线＝2.0 Ω的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用＝220 V的白炽灯，额定总功率为P用＝22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。试求：
(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的实际电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？
(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，如图2所示已知用户变压器的降压比为40∶1。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？
【答案】(1)165 V 23 625 W (2)12.5 W
【解析】(1)由P用＝，
求得用户总的电阻R用＝2.2 Ω，
电路中的电流为I＝＝ A＝75 A
U灯＝IR用＝165 V，P输＝U0I＝23 625 W；
(2)用户的总功率为P用＝U4I4，U4＝220 V
用户的总电流I4＝＝100 A，
根据＝＝
可得输电电流I3＝＝2.5 A，
输电线上损耗的功率P损＝Ir线＝12.5 W。
相关试卷
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律4 热力学第二定律优秀课后测评： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律4 热力学第二定律优秀课后测评，文件包含34《热力学第二定律》分层练习原卷版-人教版高中物理选修三docx、34《热力学第二定律》分层练习解析版-人教版高中物理选修三docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送精品精练： 这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送精品精练，文件包含34《电能输送》分层练习原卷版-人教版高中物理选修二docx、34《电能输送》分层练习解析版-人教版高中物理选修二docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡优秀习题： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 电磁振荡优秀习题，文件包含41电磁振荡同步练习人教版高中物理选修二-解析版docx、41电磁振荡同步练习人教版高中物理选修二-原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共19页， 欢迎下载使用。
