2019年高考物理双基突破：专题37-远距离输电(精练)(附答案解析)

1．（多选）在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么
A．输电线路上损失的电压与输送电流成正比
B．输送电压越高，输电线路上损失的电压越大
C．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比
D．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比
【答案】AC
2．（多选）如图所示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T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1，若T2的用电设备两端的电压为U4＝200 V且用电设备消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，则
A．T1的副线圈两端电压的最大值为2 010 2 V
B．T2的原线圈两端的电压为2 000 V
C．输电线上损失的电功率为50 W
D．T1的原线圈输入的电功率为10.1 kW
【答案】ABC
【解析】因为用电设备消耗的电功率为10 kW，T2副线圈两端的电压为U4＝200 V，则流过T2副线圈的
电流为I4＝P
U4＝10×103
200A＝50 A，由变压器原、副线圈的电流与匝数的关系
I3
I4＝
n4
n3，则I3＝5 A；由
U3
U4＝
n3
n4，所
以T2原线圈两端的电压为U3＝2 000 V，选项B正确；输电线的电阻分得的电压为U线＝I3·2r＝5×2 V＝10 V，所以T1副线圈两端的电压为U2＝U3＋U线＝（2 000＋10）V＝2 010 V，其最大值为U2m＝2 010 2 V，选项A正确；输电线上消耗的功率为P损＝I32·2r＝50 W，选项C正确；由能量守恒定律可知T1副线圈的输出功率为P出＝（10 000＋50）W＝10 050 W，因此T1原线圈的输入功率为10 050 W，选项D错误。

3．（多选）一台发电机最大输出功率为4 000 kW，电压为4 000 V，经变压器T1升压后向远方输电。

输电线路总电阻为R＝1kΩ。

到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡（220V、60W）。

若在输电线
路上消耗的功率为发电机输出功率的10%，变压器T 1和T 2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则
A ．T 1原、副线圈电流分别为103 A 和20 A
B ．T 2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 V
C ．T 1和T 2的变压比分别为1∶50和40∶1
D ．有6×104盏灯泡（220 V 、60 W ）正常发光 【答案】ABD
4．图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n 1＝n 4<n 2＝n 3，四根模拟输电线的电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L >2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化。

当A 、B 端接入低压交流电源时
A ．A 1、A 2两表的示数相同
B ．L 1、L 2两灯泡的亮度相同
C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率
D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压 【答案】D
【解析】设A 、B 两端所加电压为U .由欧姆定律知，通过A 2表的电流大小I 2＝U 2R ＋R L。

通过升压变压器
升压后输出电压U ′＝n 2n 1U ，降压变压器获得电压为U ′－I 1·2R ＝n 2n 1U －I 1·2R ，灯泡L 1两端电压为（n 2
n 1
U －I 1·2R ）
n 4
n 3，则通过灯泡L 1的电流为(n 2n 1U －I 1·2R )n 4n 3R L ，故由变压器电流变化规律得I 1＝(n 2n 1U －I 1·2R )n 4n 3R L n 4n 3。

又因为n 1＝n 4<n 2＝n 3，解上式得I 1＝。

因为R L >2R ，所以I 1<I 2。

选项A 错误．通过灯泡L 1的电流为n 3n 4I 1＝n 2
n 1
I 1＝
>I 2，故灯炮L 1亮度更大，选项B 错误。

由于I 1<I 2，根据欧姆定律以及电功率的有关知识可知，
选项C 错误，选项D 正确。

9．一般发电机组输出的电压在10 kV 左右，不符合远距离输电的要求。

因此，要在发电站内用升压变压器，升压到几百千伏后再向远距离输电。

到达几百千米甚至几千千米之外的用电区之后，先经“一次高压变电站”、“二次变电站”降到10kV 左右，再经低压变电站的降压变压器（可视为理想变压器）降压后供给某小区居民，已知供给居民的交流电u ＝220 2sin 100πt V ，该变压器原、副线圈匝数比为50∶1，则
A ．原线圈上的电压为11 000 2 V
B ．原线圈中电流的频率是100 Hz
C ．原线圈使用的导线应该比副线圈的粗
D ．高压输电有利于减少输电线路中的损耗 【答案】D
10．高压输电电压为U ，输电线电阻为r ，则下列说法正确的是 A ．若发电机输出功率不变，使输出电压变大，则输电线损失功率变小 B ．输电线上损失的功率为ΔP ＝U 2
r ，故导线电阻越大，损失的功率越小
C ．通过输电线的电流为I ＝U
r ，故输电电压越高，电流越大，损失的功率越大
D ．以上说法都不对
【答案】A
11．如图所示为远距离交流输电的简化电路图。

发电厂的输出电压是U ，用等效总电阻是r 的两条输电线输电，输电线路中的电流是I 1，其末端间的电压为U 1。

在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I 2。

则
A ．用户端的电压为I 1U 1
I 2
B ．输电线上的电压降为U
C ．理想变压器的输入功率为I 12r
D ．输电线路上损失的电功率为I 1U 【答案】A
【解析】因为P 入＝P 出，所以U 1I 1＝U 2I 2，即U 2＝U 1I 1
I 2
，所以选项A 正确；输电线上的电压U 线＝U －U 1，
选项B 错误；理想变压器的输入功率P 入＝I 1U 1，线路上损失的电功率P 损＝I 12r ，选项C 、D 均错误。

12．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n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 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 ．（21n n ）U m 24r
B ．（1
2n n ）U m
2
4r
C ．4（
21n n ）2（m U P ）2r D ．4（12n n ）2（m
U P ）2r 【答案】C
13．如图所示为远距离输电的电路原理图，下列判断正确的是
A ．U 1>U 2
B ．U 2＝U 3
C ．I 4<I 2
D ．I 1>I 2 【答案】D
【解析】在远距离输电的过程中，第一级为升压过程，故U 1<U 2，理想变压器输入功率等于输出功率，即U 1I 1＝U 2I 2，可得I 1>I 2，A 错误，D 正确；由部分电路欧姆定律可得U 3＝U 2－I 2R 线，B 错误；由于第二级为降压过程，故U 3>U 4，由U 3I 2＝U 4I 4，可知I 2<I 4，C 错误。

14．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n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R 。

变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是
A ．I 1I 2＝n 1n 2
B ．I 2＝U 2
R
C ．I 1U 1＝I 22R
D ．I 1U 1＝I 2U 2 【答案】D
15．如图所示为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1和输电线的电阻r 、理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 3∶5n 4。

下列表述正确的是
A ．若用户用电器消耗的功率增加，用户的电压U 4增加
B ．不论用户用电器的功率增加还是减少，恒有U 1∶U 2＝U 3∶5U 4
C ．若用户用电器的功率增加为原来的两倍，则输电线上消耗的功率增加为原来的四倍
D ．若用户用电器消耗的功率增加，则远距离输电的效率增加 【答案】B
【解析】升压变压器原、副线圈的电压由发电机输出电压和升压变压器原、副线圈匝数比决定，故用户用
电器消耗的功率变化，升压变压器的输出电压不变；同理降压变压器输入、输出电压比值与其原、副线圈匝数比值成正比，故选项B正确。

降压变压器原、副线圈电流比值与其匝数比值成反比，用户用电器消耗的功率增大，即降压变压器输出电流增大，故降压变压器输入电流增大，因此输电线上损失电压U r增大；又U2＝U3＋U r，所以U3减小，由变压规律可知，U4减小，选项A错误。

用户用电器消耗的功率增加为原来的两倍，则U4减小，故降压变压器输出电流大于原来的两倍，因此降压变压器输入电流大于原来的两倍，故输电线上消耗的功率大于原来的四倍，选项C错误。

远距离输电效率等于用户得到功率与总功率之比，由选项C分析可知，用户用电器消耗的功率越大，输电效率越低，选项D错误。

16．如图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则
A．用户用电器上交流电的频率是100 Hz
B．发电机输出交流电的电压有效值是500 V
C．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定
D．当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小
【答案】D
17．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示，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，则下列说法正确的是
A．乙图中电压的瞬时值表达式为u＝2202sin 200πt V
B ．n 1n 2>n 4n 3
C ．当用户用电器负载增加时，输电线上损耗功率增大
D ．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率 【答案】C
【解析】题图乙中电压最大值U m ＝220 2 V ，T ＝0.02 s ，所以ω＝2π
T ＝100 π，题图乙中的电压瞬时值表
达式u ＝2202sin 100πt V ，A 错误。

因为U 1＝U 4＝220 V ，U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4，U 2>U 3，所以n 1n 2<n 4
n 3，B 错误。

当
用户用电器的负载增加时，用电器的总功率增大，则I 4增大，则I 3增大，又P 损＝I 32r ，可得输电线上损耗的功率增大，C 正确。

由于输电线上的功率损耗，所以升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，D 错误。

18．某发电厂原来用电压为U 1的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压变压器将电压升高后输电，输送的电功率保持不变。

若输电线路的电阻为R ，则提高电压后
A ．输电线上的电流减小为原来的1
50
B ．输电线上的电流增大为原来的50倍
C ．输电线上的功率损耗减小为原来的1
2 500
D ．输电线上的功率损耗增大为原来的2 500倍 【答案】AC
【解析】根据公式n 2n 1＝U 2U 1可得，输送电压变为原来的50倍，而输送功率不变，所以由I 2＝P
U 2
可得，提高
电压后输电线上的电流减小为原来的150，A 正确，B 错误；电流变为原来的1
50，而输电线电阻不变，所以根据
公式P ＝I 2R 可得提高电压后输电线上的功率损耗减小为原来的1
2 500
，C 正确，D 错误。

19．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电线电阻为R ，通过导线的电流为I ，输入学校的电压为U 2，下列计算线路损耗功率的式子中正确的是
A ．U 12
R B ．
U 1－U 22
R
C ．I 2R
D ．I （U 1－U 2） 【答案】BCD
20．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220 V ，输电线总电阻为r ，升压变
压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4，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 ．.n 2n 1>n 3n 4
B ．n 2n 1<n 3n 4
C ．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比n 1n 2，同时减小降压变压器的匝数比n 3n 4
D ．要减小线路的损耗，应减小升压变压器的匝数比n 1n 2，同时增大降压变压器的匝数比n 3
n 4
【答案】AD。