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鲁科版选择性必修二第三章第四节电能的远距离输送提升练
一、单项选择题
1.如图所示为远距离输电过程示意图，下列说法正确的是( )
A. 绕制升压变压器副线圈的导线比原线圈的粗
B. 升压变压器副线圈的输出电压小于降压变压器原线圈的输入电压
C. 用户一定的情况下，增大输送电压，可以减少输送电能的功率损耗
D. 其他情况不变的情况下，用户增多，输电线上损耗的电功率将减少
2.在我国北方部分地区经常出现低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而造成严重损毁，如图所示。为消除高压输电线上的冰凌，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。在正常供电时，高压线上送电电压为，电流为，热耗功率为；若输电功率和输电线电阻不变，除冰时，需要输电线上热耗功率为，则除冰时( )
A. 输电电流为 B. 输电电流为 C. 输电电压为 D. 输电电压为
3.远距离输电，输送功率一定，当输电的电压为时，输电线上的电阻为，电流为，损失的电功率为，则当输电的电压提高为时( )
A. 由公式得，输电线上的电流变为
B. 由公式得，输电线上的电流变为
C. 由公式得，输电线上损失的电功率为
D. 由公式得，输电线上损失的电功率为
4.如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示．则当用户用电处于高峰期时，下列说法正确的是( )
A. 变大 B. 增大 C. 变大 D. 变小
5.特高压输电技术是我国特有的世界上最先进的输电技术，主要用于远距离输电，如将西北地区的电能送往东南地区。某变电站将特高压电网所供电能用的高压向某小区供电，输送的电功率为。现使用型号的电线，已知输电线的总电阻为。则输电线上损耗的功率占输电总功率的( )
A. B. C. D.
6. 图甲为远距离输电示意图，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：，输电线的总电阻为，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为，下列说法正确的是( )
A. 输电线中的电流为 B. 电站输出的功率为
C. 输电线路损耗功率为 D. 用户端交变电流的频率为
7.随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某小型水电站的电能输送示意图如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为，输电线总电阻，降压变压器的输出功率和输出电压分别为和。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的，变压器均视为理想变压器，则下列说法正确的是( )
A. 通过输电线的电流为
B. 发电机的输出功率为
C. 发电机的输出电压有效值为
D. 降压变压器的原、副线圈匝数比为
8.某同学研究远距离输电的电路如图所示，、端接入电压为的交流电源，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，且两变压器的匝数比。已知、的阻值均为，的阻值为，电阻、消耗的功率相同，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是( )
A. 升压变压器的匝数比 B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为 D. 若断路，电流表示数将增大
9.我国特高压技术领先全球，输电过程简化后如图所示，在总电源输入频率为的正弦式交流电，与均视为理想变压器，输电线电阻为某时刻输电线上功率损失为，下列说法正确的是( )
A. 家庭电路中内电流的方向变化次
B. 的输出功率等于的输入功率
C. 用电高峰期，用户接入用电器增多，的输出电压变小
D. 若因为输电距离增加，阻值增加一倍，则输电线功率损失变为
10.国家为节约电能，执行峰谷分时电价政策，引导用户错峰用电。为了解错峰用电的好处，建立如图所示的“电网仅为户家庭供电”模型，户各有功率相同的用电器，采用两种方式用电：方式一为同时用电小时，方式二为错开单独用电各小时，若用户电压恒为，除了输电线总电阻以外不计其他电阻，变压器为理想变压器，则两种方式用电时( )
A. 电网提供的总电能之比为 B. 变压器原线圈中的电流之比为
C. 变压器原线圈两端电压之比为 D. 输电线路总电阻损耗的电能之比为
11.某小组研究远距离输电的模拟装置如图所示，发电机产生的交变电流电动势瞬时表达式，输电线路的总电阻，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈接入一台效率的电动机，其额定电压。开关闭合后，电动机正常工作，恰好能将的重物以的速率匀速提起。变压器均视为理想变压器，电流表视为理想电表，除输电线路电阻、电动机线圈内阻外，其余导线电阻均不计。下面说法正确的是( )
A. 电动机机械功率为 B. 电动机线圈内阻为
C. 电流表电流为 D. 输电线路上损失的功率为
12.如图是特高压输电过程的示意图，发电站输出电压稳定，经升压后被整流成的直流电，经输电线后，被逆变成交流电，再被降压后供用户使用，假设电压在整流和逆变前后有效值不变。则下列说法正确的是( )
A. 将发电站输出的电压整流后仍能利用升压变压器升压
B. 采用高压直流输电时，可减小输电线路上电感的影响
C. 用户越多，输电线上损耗的功率越小
D. 保持输电功率不变，若电压经升压和整流后为，输电线上损耗的功率加倍
13.光伏发电，即利用光电效应将太阳能转换成电能的过程，直接输送是最常用的光伏电站输送方式。在光伏电站内部，发电组件通过逆变器将发电组件所产生的直流电信号转换为交流电信号，并提高电压，然后输送到电网上，再经过降压最后输送到用户家中。为探究输电的规律，输送简化电路图如图所示，电路中升压变压器原线圈接电压恒定的交流电源，变压器可视为理想变压器，电表均视为理想电表，电压表示数为，电流表示数为，下列说法正确的是( )
A. 仅将向上调，电压表示数会增大，电流表示数会减小
B. 若用户增多，电网负荷增大，要想用电器正常工作，应将向下调
C. 若用户增多，电网负荷增大，将不变
D. 演示“夜深了，灯更亮了”，应将向下调，电流表示数减小而电压表示数不变
14.如图为高铁供电流程的简化图，将高压电经过两次降压至，为动力系统供电，下列有关系正确的是
A. B. C. D.
15.远距离输电的原理图如图所示，升压变压器的原、副线圈的匝数之比为，降压变压器的原、副线圈的匝数之比为，输电线的总电阻为，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. 电压表的示数增大 B. 电流表的示数减小了
C. 电流表的示数减小了 D. 输电线损耗的功率减小了
二、多项选择题
16.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处采用的超高压向处输电，输电线上损耗的电功率为，到达处时电压下降了在保持处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用特高压输电输电线上损耗的电功率变为，到达处时电压下降了不考虑其他因素的影响，则( )
A. B. C. D.
17.咸宁九宫山的风电通过如图所示的线路输送到某工厂。两变压器均为理想变压器，升压变压器的匝数比，输电线的总电阻。风力发电机的输出功率为，升压变压器的输入电压，降压变压器的输出电压。下列说法正确的是( )
A. 降压变压器输出的电流为 B. 降压变压器匝数比
C. 输电线路上损失的电功率 D. 降压变压器的输入电压
18.随着节能减排的推进，水力发电站将代替部分火力发电站而成为发电主力。某小型水电站的电能输送示意图如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为，输电线总电阻，降压变压器的输出功率和输出电压分别为和。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的，变压器均视为理想变压器，则下列说法正确的是( )
A. 通过输电线的电流为
B. 发电机的输出功率为
C. 发电机的输出电压有效值为
D. 降压变压器的原、副线圈匝数比为
19.高压输电可大大节能，至年月，我国已建成投运项特高压交流工程和项特高压直流工程。中国全面掌握了特高压核心技术，成为世界首个也是唯一成功掌握并实际应用特高压技术的国家。某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机输出的电压恒定，通过升压变压器和降压变压器向用户供电，已知输电线的总电阻为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为：，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示，若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( )
A. 降压变压器原线圈的输入电压为
B. 降压变压器的输入功率与输出功率之比为：
C. 当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小
D. 当用户端用电量增大时，发电厂输出的功率也增大
20.如图所示，一个发电系统的输出电压恒为，输送功率为。通过理想变压器向远处输电，所用输电线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比为：，下列说法正确的是( )
A. 升压变压器副线圈两端的电压
B. 输电线损失的电压为
C. 输电线损失的功率为
D. 若用户获得电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比为：
21.如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压一定，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为，的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和，的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和下列说法正确的是( )
A. 当用户的用电器增加时，、、均变小
B. 输电线的总电阻两端的电压等于，且随用户的用电器增加而增加
C. 输电线上损失的功率为，且随用户的用电器增加而增加
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
22.如图所示，某水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，在用户端用降压变压器将电压降为。已知用户得到的电功率为，输电线路总电阻，变压器均视为理想变压器，则( )
A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比 D. 降压变压器的匝数比
23.图为通过远距离输电方式给新能源汽车充电柱供电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别为、，输电线总电阻为。在的原线圈两端接入一电压为的交流电。不考虑其它因素的影响，下列说法正确的是( )
A. 当的输入功率为时，输电线上损失的电功率为
B. 充电桩上交流电的周期为
C. 当充电桩使用个数减小时，的输出电压减少
D. 当的输入功率为时，的输出电压有效值为
三、计算题
24.利用一座小型水电站为某村庄供电，该水电站到用户之间需要进行远距离输电，输电示意图如图所示。已知发电机线圈的匝数匝，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低后供用户使用，用户使用的所有用电器的额定电压均为，输电导线的总电阻。为了检测输电电路输送的功率，在输电线路起始端接入Ⅰ、Ⅱ两个互感器，已知电压互感器原、副线圈的匝数比为，电流互感器原、副线圈的匝数比为，电压表的示数为，电流表的示数为，发电机线圈的电阻，所有变压器及互感器均可视为理想变压器。求：
输电线路上损耗的电功率
降压变压器原、副线圈的匝数比
升压变压器原线圈内的电流。
25.利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台内阻为的太阳能发电机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比为，输电线的总电阻，全校共个班，每班有“”灯盏，若全部电灯正常发光，求：
降压变压器的输入电压
输电线总电阻两端的电压
发电机的总功率。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.升压变压器原副线圈的功率相同，根据变压器电流比跟匝数比成反比规律可知，原线圈的电流更大，所以绕制升压变压器原线圈的导线要比副线圈的粗，故 A错误
B.因为输电线存在损耗电压，所以升压变压器副线圈的输出电压大于降压变压器原线圈的输入电压，故 B错误
C.用户一定的情况下，说明输入功率一定，根据公式
可知增大输送电压，可以减少输送电能的功率损耗，故C正确
D.其他情况不变的情况下，用户增多，导致高压输电线上的电流变大，输电线上损耗的电功率将增大，故 D错误。
2.【答案】
【解析】高压线上的热耗功率为：
若热耗功率变为，则有：
由得，所以AB错误；
又输送功率不变，由得：，所以C错误，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】设输送的电功率一定为，输送电压为，输电线上功率损失为，电压损失为，电流为，输电线总电阻为，
由知，，则得：，，由题、一定，则得：，，。
当输电的电压由提高为时：
输电线上的电流变为，故A错误，B正确；
输电线上的电功率损失是原来的，故CD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A、由于输入电压不变，升压变压器原副线圈匝数不变，故不变，故A错误；
B、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，故B正确；
C、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压不变，则不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压减小。故C错误；
D、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，根据，知变大，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】输电线上的电流为，，解得
损失的功率为，其所占功率的百分比为
故选B。
6.【答案】
【解析】根据乙图可知升压变压器原线圈的电压有效值为：，
根据变压器原理可得升压变压器副线圈两端电压为：，
降压变压器原线圈两端电压为：，
所以输电线的电压损失：，
输电线中的电流为：，故A错误；
B.根据功率关系可得电站输出的功率为：，故B正确；
C.输电线路损耗功率为：，故C错误；
D.变压器变压不变频，所以用户端交变电流的频率为：，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】A.理想变压器不考虑能量损失，则降压变压器的输入功率等于输出功率，即降压变压器的输入功率为，设发电机的输出电压为，则升压变压器的输出功率也为，可得，解得，则导线上损失的功率为，根据可得通过输电线的电流为，故A错误；
B.发电机的输出功率为，故B错误；
C.升压变压器的输出电压为，根据理想变压器的基本关系可得，解得，故C错误；
D.导线上损失的电压为，降压变压器的输入电压为，降压变压器的原、副线圈匝数比为，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】A.已知 、的阻值相等，消耗的功率相同，可知电流相同，设为，因 的阻值为 ，则 的电流为，则降压变压器的次级电流为，由匝数和电流关系可知
则，故A错误；
B.变压器的初级电流，
由能量关系可知，
解得，即电压表示数 ，故B错误；
C.电流表的示数等于，等于通过的电流，则为，故C正确；
D.若 断路，则次级电阻变大，相当于电网用电设备减少，总功率减少，电流减小，则初级电流减小，则电流表示数将减小，故D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】变压器不改变交流电频率，该交流电的频率为，一个周期内电流方向改变两次，因此在输出端每秒电流方向改变次，A错误；
的输出功率等于的输入功率加上输电线上的损耗功率，B错误；
用电高峰期，用户端电流变大，输电线电流变大，输电线上损耗的电压变大，的输入电压变小，的输出电压变小，C正确；
阻值增加一倍，输电线上电流变小，根据可知，变小，变成，损耗功率不等于，D错误。
10.【答案】
【解析】当单用户用电时，设原、副线圈中的电压分别为 、 ，电流分别为 、 ，则根据变压器的原理始终有
则可知单用户分别用电时，电网提供的电能为，
当多用户同时用电时，由于用户电压恒定，即 不变，则可知 不变，但副线圈中的功率变为三倍，即 ，而
则可知
而线圈匝数比不变，则可知原线圈回路中的电流变为原来的三倍，即
由此可知电网提供的电能为
故AC错误，B正确；
D.同时用电一小时，输电线路总电阻损耗的电能分别为
错开单独用电各小时，输电线路总电阻损耗的电能分别为
则可得
故D错误。故选B。
11.【答案】
【解析】A.电动机机械功率为
A错误；
B.电动机电流
解得
根据
解得电动机线圈内阻为
B错误；
D.输电线电流为
解得
输电线路上损失的功率为
D正确；
C.根据
得
根据
解得电流表电流为
C错误。故选D。
12.【答案】
【解析】A.将发电站输出的电压直接整流，则输入升压变压器原线圈的为直流电，穿过线圈的磁通量不变，升压变压器的副线圈将不会输出电压，故A错误；
B.长距离输电时，线路上的电容、电感对交变电流的影响不能忽略，有时它们引起的电能损失甚至大于导线电阻引起的电能损失，为了减少感抗和容抗，在输电环节可以使用直流电，故B正确；
，用户增多，降压变压器副线圈中的电流增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电流增大，则由公式可知，输电线上损耗的功率增大，故C错误；
D.保持输电功率不变，由公式可知，若电压经升压和整流后为，输电线中的电流变为原来的倍，由可知输电线上损耗的功率变为原来的倍，故D错误。
13.【答案】
【解析】上调意味着变大，减小，、不变，电流表示数减小，用户总电流就减小，电压表示数也减小。A错误；
、不变，也不变，所以也不变，降压变压器和用户等效成电阻，现减小，电流表示数就增大，用户电压就减小，要使用电器正常工作，就要向上调。B错误；
，，，即不变。C正确；
电压表测量副线圈电压，若电压表示数不变，则灯的亮度不变，与“夜深了，灯更亮了”矛盾，故D错误。
故选C。
14.【答案】
【解析】第一次降压有： ，第二次降压有： ，根据闭合电路欧姆定律有： ，可解得： ，故AD错误，B正确；
根据功率关系可知： ，故C错误；
15.【答案】
【解析】A.由于发电厂输出的电压不变，升压变压器的原、副线圈的匝数之比不变，所以电压表的示数不变，A错误；
C.设降压变压器原线圈的电压为，则，所以，
所以降压变压器原线圈的电压增大了，
根据闭合电路欧姆定律，
因为不变，增大了，所以减小了，由欧姆定律可知，电流表的示数减小了，C正确；
B.根据变压器原副线圈的电流比等于匝数比的倒数可得，的示数减小了，，B错误；
D.设输电线上原来的电流为，则输电线损失的功率减小了，D错误。故选C。
16.【答案】
【解析】、远距离输电时，线路上的电流；则在线路上损失的功率为；根据损失的功率公式可知，损失的功率与电压的平方成反比；假设从处采用的超高压向处输电，若改用特高压输电，电压变成原来的倍，则输电线上损耗的电功率变为原来的，即；故A正确，B错误；
、线路上的电流，到达处时电压下降了，下降电压与电压成反比，则若电压变成原来的倍，变为原来的，故，故C错误，D正确；故选：。
17.【答案】
【解析】D.理想变压器原、副线圈的电压之比等于线圈匝数之比，则，
原、副线圈的电流之比等于线圈匝数的反比，则，
则降压变压器的输入电压为，故D正确；
B.降压变压器原、副线圈匝数之比为，故B正确；
A.降压变压器的输出电流为，故A错误；
C.输电线路上损失的电功率为，故C错误。
故选BD。
18.【答案】
【解析】A.理想变压器不考虑能量损失，则降压变压器的输入功率等于输出功率，即降压变压器的输入功率为，设发电机的输出电压为，则升压变压器的输出功率也为，可得，解得，则导线上损失的功率为，根据可得通过输电线的电流为，故A正确；
B.发电机的输出功率为，故B错误；
C.升压变压器的输出电压为，根据理想变压器的基本关系可得，解得，故C错误；
D.导线上损失的电压为，降压变压器的输入电压为，降压变压器的原、副线圈匝数比为，故D正确。
故选AD。
19.【答案】
【解析】令降压变压器的原副线圈电压的有效值分别为、，匝数分别为、，
由图象得到，降压变压器副线圈两端交变电压 ，
则，降压变压器原、副线圈匝数之比为，
且，所以的原线圈的输入电压为，故A正确；
B.降压变压器为理想变压器，故输入功率与输出功率之比为：，故B错误；
C.当用户端的电量增大时，由于功率增大，中副线圈电压恒为，故中副线圈的电流增大，
输电线上电流增大，因为输电线上损耗的功率，所以输电线上损耗的功率增大，故C错误；
D.当用电量增大时，输电线上电流增大，故升压变压器的原线圈电流增大，又原线圈电压不变，故发电厂输出的功率增大，故D正确；
故选：。
根据电压与匝数成正比，可以求得降压变压器原线圈电压，
根据理想变压器的输入功率等于输出功率求解比值；
用户端电量增大即用户端功率变大，根据功率求出电流变化情况，
再求解损耗的功率及发电厂输出的功率。
20.【答案】
【解析】发电系统输送功率为，则升压变压器原线圈电流为
根据理想变压器电流与匝数成反比
可得升压变压器副线圈电流为
则输电线损失的功率为，故C正确；
根据理想变压器电压与匝数成正比
可知升压变压器副线圈输出电压为
输电线损失的电压为
则降压变压器原线圈电压为
根据理想变压器电压与匝数成正比
可得降压变压器原、副线圈的匝数比为，故AB错误，D正确。
21.【答案】
【解析】设原副线圈匝数分别为、，原副线圈匝数分别为、，
A.因为，所以当用户的用电器增加时不变，而为副线圈中电流变大，则上电压损失变大，所以、均变小，故A错误；
B.输电线的总电阻两端的电压等于，且随用户的用电器增加而增加，故B错误；
C.输电线上损失的功率为，且随用户的用电器增加而增加，故C正确；
D.要减小线路的损耗，在不变条件下应减小输电电流，所以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，故D正确。
故选CD。
22.【答案】
【解析】A.发电机输出的电流为
故A错误；
B.根据，
可得输电线上的电流为
故B正确；
升压变压器的输出电压为
降压变压器的输入电压为
降压变压器的匝数比为
故C正确，D错误。
故选BC。
23.【答案】
【解析】、当的输入功率为时，根据变压比可知的输出电压为，输电线路上的电流为，所以输电线路上损失的电功率为，把代入，解得，故A正确；
B、变压器不改变交流电的周期，所以充电桩上交流电的周期和输入电压的周期相等，
为，故B错误；
C、设的输出电压为，的输入电压为，输出电压为，其中不变，，当充电桩使用个数减少时，变压器的输出功率变小，则的输入功率也变小，对应的输入电流变小，则的输入电压变大，根据变压规律可知的输出电压也变大，故C错误；
D、根据上面的分析可得的输入电压为，根据，联立解得：，故D正确。
故选：。
24.【解析】设输电线路上的电流为，对电流互感器分析有，
输电线路上损耗的电功率，
解得。
对电压互感器分析有，
降压变压器原线圈两端的电压，
降压变压器原、副线圈的匝数比，
解得。
线圈转动产生的感应电动势的最大值，
有效值，
根据能量守恒定律有，
升压变压器原线圈的输入功率，
解得。
25.【解析】降压变压器输出电压为，根据，
解得；
电灯正常发光时的电流，
降压变压器负载中的总电流，
降压变压器输入端电流，
导线上损失的电压；
升压变压器输出电压，
由理想变压器公式，解得，
其输入电流，
由闭合欧姆定律，有，
发电机的总功率。
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