高考物理一轮复习课时练习 第13章第2练　训练2　远距离输电（含详解）

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1．(2023·辽宁沈阳市第二中学模拟)在如图所示的某地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，如果发电厂的输出功率增大为原来的2倍，输电线上损耗的功率将增大为原来的( )
A．1倍 B．2倍 C．4倍 D．8倍
2．(多选)某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到550 kV后再输电。若输电的电功率都是P，输电线路的电阻均为R，则下列说法中正确的是( )
A．根据公式P损＝I2R，为减小输电功率损失，可以减小输电电流
B．根据公式P损＝eq \f(U2,R)，为减小输电功率损失，可以降低输电电压
C．根据公式I＝eq \f(U,R)，提高电压后输电线上的电流增大为原来的50倍
D．根据公式I＝eq \f(P,U)，提高电压后输电线上的电流减小为原来的eq \f(1,50)
3．(2023·浙江6月选考·7)我国1 100 kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是( )
A．送电端先升压再整流
B．用户端先降压再变交流
C．1 100 kV是指交流电的最大值
D．输电功率由送电端电压决定
4．(2023·江苏徐州市一模)随着经济发展，在寒冬来临时，用电需求增加，当火力发电供应紧张时，通过远距离调度方式，会及时将其他地区的风力发电、太阳能发电并入电网保障电力供应。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，两个变压器均为理想变压器。当用户用电器增加(假设所有用电器均可视为纯电阻)，下列说法正确的是( )
A．降压变压器的输出电流I4减小
B．输电线上损失的功率减小
C．升压变压器的输出电压U2增大
D．发电厂输出的总功率增大
5．(2024·广东河源市联考)如图所示为远距离交流输电的原理示意图，其中各个物理量已经在图中标出，下列说法正确的是( )
A．变压器线圈的匝数关系为n1>n2，n3B．升压变压器可以提高输电电压，从而提高输电功率
C．输电电路中的电流关系为I1>I线>I4
D．发电机的输出功率不变时，输电电压越高，输电线上损失的功率越小
6．(多选)(2023·福建福州市三模)如图甲所示为可24小时连续发电的敦煌105千瓦熔盐塔式光热电站，太阳能光热发电被认为是具备成为基础负荷电源潜力的新兴能源应用技术，敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站借助良好的电网基础优势，将新能源不断输送至全国各地。若该发电站输出正弦交流电，利用图乙电路对各地进行远距离输电，变压器T1、T2均为理想变压器，输电线总电阻为R，发电站输出电压有效值始终不变。下列说法正确的是( )
A．以100兆瓦的功率运行，每天的发电量为2.4×109 kW·h
B．T1的原线圈所用的导线应比副线圈所用的导线粗
C．T1为降压变压器，T2为升压变压器
D．T1是升压变压器，T2是降压变压器
7．(2023·天津市五校联考)如图所示，在远距离输电电路中，升压变压器和降压变压器均可视为理想变压器，其中降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4＝100∶1，输电线上的总电阻R＝10 Ω，输电线上损失的功率ΔP＝40 W，用户两端的电压U4＝220 V，则下列说法正确的是( )
A．输电线上通过的电流为4 A
B．升压变压器的输出电压为22 kV
C．发电机的输出功率为66 kW
D．用户消耗的功率为44 kW
8．(2023·广东韶关市模拟)如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1∶10，电流表的示数为1 A，输电线的总电阻用R线表示，大小为10 Ω。下列说法正确的是( )
A．电流互感器是一种降压变压器
B．将滑动触头P下移，用户获得的电压将增大
C．升压变压器的输出电压U2＝1 000 V
D．用户获得的功率为19 kW
9．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。现输电距离增大，输电线电阻r随之增大，若要保证负载仍能正常工作，下列做法一定可行的是( )
A．增大m B．减小m C．增大n D．减小U
10．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，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
11．(2023·山东卷·7)某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4＝50∶1，输电线总电阻R＝62.5 Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4＝220 V，功率88 kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A．发电机的输出电流为368 A
B．输电线上损失的功率为4.8 kW
C．输送给储能站的功率为408 kW
D．升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶44
训练2 远距离输电
1．C [因为发电厂的输出电压不变，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，匝数比不变，升压变压器的副线圈电压也不变；当发电厂的输出功率增大为原来的2倍时，根据公式P＝UI，得I2＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P1,U2)，即输电线上的电流变为原来的两倍，又根据公式P线＝I线2R＝I22R，输电线的电阻不变，可知输电线上损耗的功率将增大为原来的4倍，故选C。]
2．AD [电线上的损耗功率为P损＝I2R，为减小输电损失，可以减小输电电流，故A正确；根据P损＝eq \f(U2,R)，可知此时U表示输电线上的损失电压，而不是输电电压，故B错误；根据欧姆定律I＝eq \f(U,R)，可知此时U表示输电线上的损失电压，而不是输电电压，故C错误；由公式I＝eq \f(P,U)可得，当电压升高为原来的50倍后，电流变为原来的eq \f(1,50)，故D正确。]
3．A [升压和降压都需要在交流的时候才能进行，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误；1 100 kV指的是直流电的电压，也是交流电压的有效值，故C错误；输电功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误。]
4．D [根据原、副线圈电压比等于匝数比可得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，可得升压变压器的输出电压为U2＝eq \f(n2,n1)U1，由于匝数不变，发电厂输出电压恒定不变，可知升压变压器的输出电压U2不变，故C错误；设输电线电阻为R线，用户端总电阻为R，在高压传输电路上，有U2＝U3＋I2R线，又eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I2,I4)＝eq \f(n4,n3)，I4＝eq \f(U4,R)，联立可得U2＝(eq \f(n3,n4)R＋eq \f(n4,n3)R线)I4，当用户用电器增加，可知R减小，则降压变压器的输出电流I4增大，故A错误；根据eq \f(I2,I4)＝eq \f(n4,n3)，由于I4增大，可知I2增大，输电线上损失的功率为P损＝I22R线，可知输电线上损失的功率增大，故B错误；根据eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，由于I2增大，可知I1增大，发电厂输出的总功率为P出＝U1I1，可知发电厂输出的总功率增大，故D正确。]
5．D [根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(I线,I1)＝eq \f(n1,n2)，又U1I线，根据eq \f(U3,U4)＝eq \f(I4,I线)＝eq \f(n3,n4)，又U3>U4，n3>n4，则I线6．BD [以100兆瓦的功率运行，该光热电站每天的发电量为W＝Pt＝105 kW×24 h＝2.4×106 kW·h，故A错误；远距离交流输电，要先升压后降压，T1为升压变压器，T2为降压变压器，故C错误，D正确；T1为升压变压器，原线圈中的电流比副线圈中的电流大，原线圈所用导线较粗，故B正确。]
7．D [根据题意有ΔP＝I2R，输电线上通过的电流为I＝eq \r(\f(ΔP,R))＝eq \r(\f(40,10)) A＝2 A，故A错误；根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比，则有eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，可知降压变压器输入电压为U3＝eq \f(n3,n4)U4＝22 000 V，输电线上损失的电压为ΔU＝IR＝20 V，升压变压器的输出电压为U2＝U3＋ΔU＝22 020 V，故B错误；发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率，则有P1＝P2＝U2I＝44 040 W，故C错误；用户消耗的功率等于降压变压器的输入功率，则有P4＝P3＝U3I＝44 000 W＝44 kW，故D正确。]
8．D [根据线圈匝数关系可知电流互感器是一种升压变压器，故A错误；将滑动触头P下移，相当于增大了n3，降压变压器用户获得的电压U4＝eq \f(n4,n3)U3，可知n3增大时，U4减小，故B错误；电流互感器原线圈中的电流I2＝eq \f(10,1)I＝10 A，升压变压器的输出电压U2＝eq \f(P,I2)＝2 000 V，故C错误；输电线上的损失功率ΔP＝I22R线＝1 000 W，用户获得的功率P4＝P3＝P－ΔP＝
20 kW－1 kW＝19 kW，故D正确。]
9．B [若要保证负载仍能正常工作，即负载两端电压U4、通过负载的电流I4均不变，在降压变压器处有eq \f(U3,U4)＝n，
eq \f(I3,I4)＝eq \f(1,n)，在升压变压器处有eq \f(U,U2)＝m
在输电过程有U2＝U3＋I3r
解得U4＝eq \f(U,mn)－eq \f(I4r,n2)
输电线电阻r增大，若U4、I4不变，可以减小m，或者增大U，A、D错误，B正确；根据上述函数关系，当输电线电阻r增大，增大n不能够确定U4、I4的变化情况，C错误。]
10．B [互感器甲是电压互感器，互感器乙是电流互感器，故A错误；电流表的示数为5 A，电流互感器原、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，电压互感器原、副线圈的匝数比为200∶1，所以U2＝
44 000 V，功率P＝U2I＝4 400 kW，则输电线路上损耗的功率占输电总功率的eq \f(200,4 400)×100%≈4.5%，故B正确；降压变压器输入电压U3＝44 000 V－100×20 V＝42 000 V，用户端的电压U4＝eq \f(n4,n3)U3＝210 V，选项C错误；用户使用的用电设备增多，用户回路电阻减小、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。]
11．C [由题知，发电机的输出电压U1＝250 V，输出功率500 kW，则有I1＝eq \f(P1,U1)＝2×103 A，A错误；由题知，用户端电压U4＝220 V，功率P4＝88 kW，则有eq \f(U3,U4)＝eq \f(I4,I3)＝eq \f(n3,n4)，P4＝U4I4，解得I4＝400 A，I3＝8 A，U3＝11 000 V，则输电线上损失的功率为ΔP＝I32R＝4 kW，且U2＝U3＋I3R＝11 500 V，再根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，解得eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,46)，B、D错误；根据P1＝U2I3＋P5，代入数据得P5＝408 kW，C正确。]