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3.4电能的输送
一、单选题
1．远距离输电都采用高压输电，其优点是
A．可增大输电电流
B．可加快输电速度
C．可增大输电功率
D．可减少输电线上的能量损失
2．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为（　　）
A． B． C．2P D．4P
3．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
4．如图为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1＝220sin100πt(V)，则下列表述不正确的是 （ ）
A．U1＜U2，U3＞U4
B．U1＝220 V
C．若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的
D．用户得到的交变电流频率为25 Hz
5．高压输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线上电阻为R，则下列说法中错误的是
A．损失功率为 B．输电导线上的电流为
C．电压损失为 D．用户得到的功率为
6．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，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为；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16，则除冰时
A．输电电流为 B．输电电压为
C．输电电压为4U D．输电电流为16I
7．如图所示为远距离输电示意图,线路总电阻为,发电厂输出电压不变,三个回路的电流依次为,两变压器均为理想变压器,左侧变压器输入电压为,输出电压为；下侧变压器输入电压为,输出电压为,以下选项错误的是（ ）
A．若用户消耗的功率增大, 随之增大
B．若用户消耗的功率增大, 随之增大
C．
D．
8．如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同的大功率电炉．a靠近电源；b、c离用户电灯L很近，但离电源较远（输电线电阻不能忽略）．关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是
A．使用电炉a时对电灯的影响最小
B．使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时小
C．使用电炉c时对电灯几乎没有影响
D．使用电炉a或b或c时对电灯影响几乎一样
二、多选题
9．远距离输电原理图如图所示，已知发电站输出电压和输出功率一定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当由2改接为1时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数增大 B．电流表示数减小
C．用户的实际功率减小 D．输电线上损失的功率减小
10．如图所示为远距离输送交流电的示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是（ ）
A．适当减小输电线的电阻r
B．适当提高
C．适当提高 的同时，降低
D．适当降低 的同时，提高
11．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l： 100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100。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V显示加在报警器上的电压（报警器未画出）。未出现火警时，升压变压器的输入功率为750kW．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50Hz
B．远距离输电线路损耗功率为180kw
C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大
D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大
12．如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m，降压变压器的变压比为n，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了，则下列判断正确的是（　　）
A．电流表A2的示数减小了 B．电流表A1的示数增大了
C．电压表V1的示数不变 D．输电线损失的功率增加了
三、解答题
13．北京奥运场馆的建设体现了“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98550kW·h时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1×105W．
(1)按平均每天太阳照射6h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250V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为R线＝8Ω，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%．求应选用匝数比多大的升压变压器．
14．如图所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户（升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器），若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求：
(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；
(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。
15．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，落差，现利用其发电，已知发电机总效率为，输出电压为。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2400kW·h（一昼夜是24h）。重力加速度，水的密度，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100V，则所加的降压变压器原副线圈的匝数比为多少？
16．如图所示，某学校有一台应急备用发电设备，内阻不计升压变压器匝数比为：：4，降压变压器的匝数比为：：1，输电线总电阻为，其他导线电阻可忽略不计全校有22间教室，每间教室安装“220V 40W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：
（1）输电线上的电流是多大
（2）升压变压器的输入电压多大．
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3.4电能的输送
一、单选题
1．远距离输电都采用高压输电，其优点是
A．可增大输电电流
B．可加快输电速度
C．可增大输电功率
D．可减少输电线上的能量损失
【答案】D
【解析】由P=UI知，P一定，提高输电电压U，则输电电流I减小，根据P损=I2R，输电线上功率损失减小．
A．可增大输电电流，与结论不相符，选项A错误；
B．可加快输电速度，与结论不相符，选项B错误；
C．可增大输电功率，与结论不相符，选项C错误；
D．可减少输电线上的能量损失，与结论相符，选项D正确；
故选D．
点评：解决本题的关键掌握输电功率与输电电压与输电电流的关系，以及掌握输电线上功率损失P损=I2R．
2．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为（　　）
A． B． C．2P D．4P
【答案】A
【解析】输送功率与输送电压及输送电流的关系为
P=UI
线路上损耗的功率为
ΔP=I2R=
可知损耗的功率与电压的平方成反比,即
ΔP1∶ΔP2=4∶1
所以输电线上损耗的功率为，A正确。
故选A。
3．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，每盏灯两端的电压较低．故C正确，ABD错误．
故选C.
4．如图为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1＝220sin100πt(V)，则下列表述不正确的是 （ ）
A．U1＜U2，U3＞U4
B．U1＝220 V
C．若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的
D．用户得到的交变电流频率为25 Hz
【答案】D
【解析】电厂发出的电，经过升压变压器进行升压，后经过降压变压器降压后输送给用户，根据P=UI，得出输电电流与输送功率的关系，再根据得出损失的功率，输电过程中功率不变．
电厂发出的电，经过升压变压器进行升压，后经过降压变压器降压后输送给用用户，所以，A正确；根据有效值与最大值的关系可知，B错误；若提高为原来的10倍，则电流为原来的，根据可知，输电线上损失的功率为原来的，C正确；输电过程中功率不变，所以用户得到的交流电的频率仍为50Hz，故D错误．
5．高压输电过程中，输电电压为U，输电功率为P，输电导线上电阻为R，则下列说法中错误的是
A．损失功率为 B．输电导线上的电流为
C．电压损失为 D．用户得到的功率为
【答案】A
【解析】A.根据得，输电线路上的电流为：
则输电线上损耗的功率为：
故A错误，B正确；
C.根据部分电路欧姆定律得到：
故选项C正确；
D.根据能量守恒得到，用户得到的功率为：
故选项D正确．
6．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，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为；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16，则除冰时
A．输电电流为 B．输电电压为
C．输电电压为4U D．输电电流为16I
【答案】B
【解析】AD．高压线上的热耗功率
△P=I2R线…①
若热耗功率变为16△P，则
16△P=I′2R线…②
由①②得
I′=4I
所以AD错误．
BC．又输送功率不变，由P=UI=U′I′得
所以C错误，B正确．
7．如图所示为远距离输电示意图,线路总电阻为,发电厂输出电压不变,三个回路的电流依次为,两变压器均为理想变压器,左侧变压器输入电压为,输出电压为；下侧变压器输入电压为,输出电压为,以下选项错误的是（ ）
A．若用户消耗的功率增大, 随之增大
B．若用户消耗的功率增大, 随之增大
C．
D．
【答案】B
【解析】若用户消耗的功率增大，则I3会变大，则由变压器匝数比等于电流比的倒数可知，I2随之增大，导线r上的电压变大，则U3减小，U4减小，选项A正确，B错误；由串联电路的特点可知：U2=U3+I2r，选项C正确；由能量关系可知：，选项D正确；此题选项不正确的选项，故选B.
8．如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同的大功率电炉．a靠近电源；b、c离用户电灯L很近，但离电源较远（输电线电阻不能忽略）．关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是
A．使用电炉a时对电灯的影响最小
B．使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时小
C．使用电炉c时对电灯几乎没有影响
D．使用电炉a或b或c时对电灯影响几乎一样
【答案】A
【解析】由于电炉a靠近电源，流过a的电流，没有流过后面的输电线，不会引起输电线上电压降，接通与不接通对电路没有影响，则使用电炉a时对电灯的影响最小，故A正确．使用电炉b时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少．所以使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大．故B错误．c离电源较远，c靠近电灯，使用c时，流过输电线的电流增大，输电线上的电压降增大，电灯两端的电压减少，功率减少．故C错误．b、c离电源都较远，根据上面分析，对电灯影响几乎一样，都比使用a对电灯的影响大．故D错误．故选A．
二、多选题
9．远距离输电原理图如图所示，已知发电站输出电压和输出功率一定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当由2改接为1时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数增大 B．电流表示数减小
C．用户的实际功率减小 D．输电线上损失的功率减小
【答案】ABD
【解析】B．接到1后，升压变压器副线圈匝数增多，根据
知输出电压升高，所以输电线电压增大，由于输送功率不变，所以输电电流减小，即电流表示数减小，B正确；
A．根据公式可得，损失电压为
电流减小，所以减小，最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，电压表示数增大，A正确；
D．根据公式可得，损失功率为
电流减小，所以损失功率减小，D正确；
C．发电站输出功率不变，输电线损失功率减小，所以用户的实际功率增大，C错误。
故选ABD。
10．如图所示为远距离输送交流电的示意图，变压器均为理想变压器．随着用户负载增多，发电机F达到额定功率时，降压变压器输出功率仍然不足，用户的用电器不能正常工作．那么，在发电机以额定功率工作的情况下，为了适当提高用户的用电功率，可采取的措施是（ ）
A．适当减小输电线的电阻r
B．适当提高
C．适当提高 的同时，降低
D．适当降低 的同时，提高
【答案】AC
【解析】A．根据P线=I2r，故适当减小输电线的电阻r ，可减小导线上的功率损失，在发电机输出功率一定的情况下可增大用户的电功率，选项A正确；
B．因理想变压器的输出功率等于输入功率，故改变降压变压器的原副线圈的匝数比不能改变功率，则不能提高用户的电功率，选项B错误；
CD．适当提高，则可提高升压变压器的次级电压，较小输电线上的电流，根据P线=I2r，可减小导线上的功率损失，在发电机输出功率一定的情况下可增大用户的电功率，选项C正确，D错误；
11．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l： 100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100。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V显示加在报警器上的电压（报警器未画出）。未出现火警时，升压变压器的输入功率为750kW．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50Hz
B．远距离输电线路损耗功率为180kw
C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大
D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大
【答案】AD
【解析】A．由图乙知交流电的周期0.02s，所以频率为50Hz，A正确；
B．由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250V，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25000V，所以输电线中的电流为
输电线损失的电压为
输电线路损耗功率为
B错误；
C．当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈两端电压不变，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V的示数变小，C错误；
D．由C知副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大，D正确；
故选AD。
12．如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m，降压变压器的变压比为n，输电线的电阻为R，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为U，若由于用户的负载变化，使电压表V2的示数减小了，则下列判断正确的是（　　）
A．电流表A2的示数减小了 B．电流表A1的示数增大了
C．电压表V1的示数不变 D．输电线损失的功率增加了
【答案】BC
【解析】AB．根据理想变压器的电压规律，对于降压变压器
根据欧姆定律，示数增加了
根据单相理想变压器的电流规律
解得示数增加了
A错误，B正确；
C．发电厂的输出电压恒定，升压变压器的变压比恒定，所以示数恒定，C正确；
D．输电线上损失的功率增加了
所以损失的功率不一定为，D错误。
故选BC。
三、解答题
13．北京奥运场馆的建设体现了“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98550kW·h时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1×105W．
(1)按平均每天太阳照射6h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250V，现准备向远处输电．所用输电线的总电阻为R线＝8Ω，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%．求应选用匝数比多大的升压变压器．
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由题意可以知道：，时间为：，一年能输出电能为
（2）依题意作出如下图输电示意图
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
根据
解得
升压变压器的匝数比为
降压变压器副线圈中电流，即为提供给所有用户的总电流，用户获得的总功率为
又
所以
其原线圈中电流，降压变压器的匝数比为
14．如图所示，发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户（升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器），若发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1∶25，求：
(1)升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；
(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。
【答案】(1)6 250 V，16 A；(2)15.6 Ω，6 000 V
【解析】(1)对升压变压器，据公式，有
解得电流为
(2)损耗功率为
所以
因为
所以
15．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，落差，现利用其发电，已知发电机总效率为，输出电压为。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2400kW·h（一昼夜是24h）。重力加速度，水的密度，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100V，则所加的降压变压器原副线圈的匝数比为多少？
【答案】（1）；（2）10Ω；（3）)；（4）
【解析】（1）依题意发电机可输送的功率为
（2）依题意输电线上损失的功率为
又
得
根据
所以
（3）输电线上损失的功率为
得
设升压至可满足要求，且
则升压变压器匝数比为
（4）输电线上损失的电压为
则降压变压器原线圈两端的电压
则降压变压器匝数比为
16．如图所示，某学校有一台应急备用发电设备，内阻不计升压变压器匝数比为：：4，降压变压器的匝数比为：：1，输电线总电阻为，其他导线电阻可忽略不计全校有22间教室，每间教室安装“220V 40W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：
（1）输电线上的电流是多大
（2）升压变压器的输入电压多大．
【答案】6A 226V
【解析】所有电灯正常发光时消耗的功率为：，
由于灯正常发光时，降压变压器副线圈两端的电压：，
所有降压变压器原线圈两端的电压为：，
则输电线上的电流为：．
输电线上损失的电压为：，
则升压变压器副线圈两端的电压为：，
则升压变压器原线圈两端的电压为：．
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