高中物理第3章交流电4电能的传输分层作业教科版选择性必修第二册

变压器原线圈中的电流
4
I3= I4,匝数比不变,I3 增大,
3
输电线上损失功率 ΔP=3 2 r 增大,故 C 错误。
当用户数增加,负载电阻 R 减小,
4
若降压变压器副线圈两端电压 U4 不变,通过副线圈的电流 I4= 增大,原线圈
中的电流增大,输电线上的电压损失 ΔU=I3r 增大;原线圈两端电压
3
=k,用户电阻为
4
2
T1、T2 的匝数比为
1
=
R 负载,输电线电阻为 R 导线,由变压器工作原理和欧姆定律,升
压变压器输出电压 U2=kU0,降压变压器输入电压 U3=U2-I2R 导线,降压变压器
输出电压
3
4 4
U4= ,I4= , =k,I3=I2,可得输电功率为
负载 3
和1∶10,各互感器和电表均为理想的,则下列说法正确的是(
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)
A.两互感器均起到降压作用
B.若电压表的示数为220 V,电流表的示数为10 A,则线路输送电功率为
220 kW
C.若保持发电机输出电压U1和用户数一定,仅将滑片Q下移,则输电线损耗
功率减少
D.若发电机输出电压U1一定,若用户数增加,为维持用户电压U4一定,可将
变压器均为理想变压器,降压变压器的原、副线圈匝数之比为n。若用户
负载发生变化,电压表V的示数变化ΔU,电流表A的示数变化ΔI,
两变压器间输电线的总电阻R等于( C )
A.nk

B.
C.n2k

D. 2

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Δ
Δ
=k,则
解析 电压表 V 的示数变化 ΔU,则降压变压器的原线圈两端电压变化了 nΔU,
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解析 保持输送的电功率不变,输电线上的电压损耗ΔU=IR=

R,将输电电

压由400 kV的超高压改为800 kV特高压,电压提高两倍,则电压损耗变为原
2
来的一半,故A错误;输电线上的功率损耗ΔP=I2R= 2 R,电压提高两倍,输电
线上的功率损耗变为原来的四分之一,故B正确;在超远距离输电时,线路上
(导线 +负载 )
P 导线'=
0 2
(导线 +负载 )
2R
R
2·
负载
2
·
k
R 负载,若开关接 ab 端,则负载得
2
,输电线上损耗的电功率为
,将 R 导线=R1=R2=20
导线
62
Ω,R 负载=
1.8
Ω=20 Ω,k=3 代入可
得 P 负载>P 负载',即 L2 比 L1 更亮;P 导线<P 导线',R1 上消耗的功率比 R2 的大。故选
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2
解析 输电线电阻
2
P'=I R=
2



R=ρ,输电电流
=
2
2


I=,故输电线上损失的功率
,用户得到的电功率 P 用=P-P'=P 1-
D 正确。
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2

。故选项 B、
线圈中的电流,为了使线圈放出的热量尽量少,则副线圈导线的电阻应小于
原线圈导线的电阻,则副线圈导线应比原线圈导线粗,C错误;副线圈中的电
流等于居民小区各用电器电流的总和,而原、副线圈中的电流不相等,所以
输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和,D错误。
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已知特种设备的工作电压U=380 V,消耗的功率P=95 kW,两变压器均为理
想变压器,降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=25∶1,线框电阻不计,π
取3.14。
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(1)若线框以50 r/s的转速匀速转动,求图中电压表(视为理想电表)的示数U1;
(2)若图中电压表的示数U1=250 V,求升压变压器原、副线圈的匝数之比
功率不变,将输电电压由400 kV的超高压改为800 kV特高压,不考虑其他因
素的影响,下列说法正确的是( BCD)
A.输电线上的电压损耗变为原来的两倍
B.输电线上的功率损耗变为原来的四分之一
C.超远距离输电时,高压直流输电比高压交流输电更有优势
D.实际输电时,并不是输电电压越高越好,要综合考虑各种因素
Δ
电流表 A 的示数变化 ΔI,则流过 R 的电流变化了 ,所以两变压器间输电线的
Δ
总电阻 R= Δ =n2k,故选 C。

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4.(多选)某学校建有节能环保风力发电演示系统,该系统由风力发电部分、
远距离输电部分和用户三部分构成,简易示意图如图所示。已知发电机线
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解析 降压变压器输入电压的最大值为 11 000 2 V,则有效值为 11 000 V,则
1
2
=
1
2
=
11 000
220
=
50
,A
1
正确;交变电流的频率

f=2π
=
100π
2π
Hz=50 Hz,经过
变压器后,交变电流的频率不变,B正确;降压变压器副线圈中的电流大于原
输电线上损耗的电功率为 P 导线=2 2 R 导线=
P 输=U2I2 =
2 0 2
2
(导线 + 负载 )
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2 0 2
2
导线 + 负载
2R
导线
,
,
用户得到的电功率为 P 负载=
2 0 2
(导线 +2 负载 )
0 2
到的功率 P 负载'=
B、C。
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10.(多选)如图所示,高铁的供电流程是将高压220 kV或110 kV经过牵引变
U3=U2-ΔU 将减小,根据
4
U4= U3 可知,当
3
U3 减小时,减小 n3 可以使 U4 不变,
所以要将降压变压器的滑片 N 上移,故 D 错误。
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9.(多选)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电。图中交流电源电压为
6 V,定值电阻R1=R2=20 Ω,小灯泡L1、L2的规格均为“6 V
解析 当风速变大时,线圈的转速也增大。根据E=BLv可知,当v增大时,产生
的感应电动势E随之增大,即产生的输入电压增大,故A错误;由于升压变压
器的输入电压增大,而原、副线圈匝数比不变,线路上的阻值不变,所以输
入电流也将增大,故B错误;由于线路中的电流增大,R不变,由P损=I2R可知,
线路损耗的功率变大,故C正确;由于升压变压器的输入电压增大,而原、副
200×100 W=220 000 W,故 B 正确。将滑片 Q 下移,相当于增加了升压变压器
副线圈的匝数 n2,根据理想变压器的规律
2
U2= U1,升压变压器副线圈两端的
1
电压增大;降压变压器原线圈两端电压 U3 增大,副线圈两端电压 U4 增大,通过
负载的电流
4
I 4= ,

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=
1
2
B 级 关键能力提升练
8.我国超级电网将热、水、风、光、核发电及电动汽车电池储能并入电网。
某小型发电站高压输电示意图如图所示。升压变压器原、副线圈两端的电
压分别为U1和U2,降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电
线路的起始端接入两个互感器,两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1
得的交变电流频率与发电机输出的交变电流频率相同,故B正确;若增加用
户用电负载的数量,总电阻减小,电流增大,由P=I2R知损失功率增大,故C正
确;根据P=IU,输电电压增加,输电电流减小,故D错误。
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3.远距离输电的原理图如图所示,发电机输出电压不变,升压变压器、降压
答案 (1)157 V
1
(2)
39
解析 (1)发电机的矩形线框产生的感应电动势的最大值
Em=nBSω
线框转动的角速度ω=2πn=100π rad/s
题图中电压表的示数为感应电动势的有效值,则U1=
解得U1=157 V。
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2
1
2
。
(2)特种设备工作时,降压变压器副线圈的电流
2
线圈匝数比不变,所以降压变压器的输出电压也随之增大,由 P= 可知,用
户部分的小灯泡电阻不变,电压变大,实际功率将变大,小灯泡变亮,故D正
确。
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5.(多选)白鹤滩水电站采用的±800 kV特高压直流输电工程是国家“西电
东送”战略的重点工程。白鹤滩水电站向某地输电时,如果保持输送的电
A级
必备知识基础练
1.(多选)在远距离输电时,输送的电功率为P,输送电压为U,所用导线的电阻
率为ρ,横截面积为S,总长度为L,输电线损失的电功率为P',用户得到的电功
率为P用。P'和P用的关系式正确的是( BD )
2
A.P'=
C.P
2
用=P
2
B.P'=
2
D.P 用=P 1-

I4==250
A
设输电线中的电流为 I3,降压变压器原线圈两端的电压为 U3,根据理想变压
器规律有
3 4 3 3
=
,
=
4 3 4
升压变压器副线圈的电压 U2=U3+I3R
1
升压变压器原、副线圈的匝数之比
2
1
联立解得
2
=
1
。
39
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滑片N下移
答案 B
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解析 电压互感器起降压作用,电流互感器起减小电流(升压)作用,故 A 错误。
电压互感器原线圈两端电压
中的电流
4 ' 10
I2= 'I= 1 ×10
3
1 '
10
U2= U= ×220
2 '
1
V=2 200 V,电流互感器原线圈
A=100 A,对于理想变压器,输送功率 P=P2=U2I2=2
2.“西电东送”是将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的沿
海地区,为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量,需要采用高压输电。
某发电机输出的交变电流经理想变压器升压后向远处输送,最后经理想变
压器降压后输送给用户。下列说法不正确的是( D )
A.若减少升压变压器原线圈的匝数,输电线上损失的功率将减小
圈的转速与风速成正比,输电导线的等效电阻为r,变压器均为理想变压器,
用户部分的小灯泡在合理工作电压范围内,忽略其他因素的影响。当风速
变大时,发电演示系统( CD )
A.升压变压器的输入电压保持不变
B.升压变压器的输入电流保持不变
C.输电导线上的损耗功率变大
D.用户部分的小灯泡变亮
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7.(2023河南新乡高二期末)为特种设备设计的供电系统以及输电电路如图
所示,发电机的矩形线框ABCD处于水平向右的匀强磁场中,匀强磁场的磁
2
感应强度大小B= 24
T,线框面积S=0.2 m2、匝数n=60,绕垂直于磁场的轴
OO'匀速转动。线框输出端通过电刷E、F与升压变压器的原线圈相连,降
压变压器的副线圈接入特种设备,两变压器间的输电线等效电阻R=25 Ω,
是经过变电所升压后通过远距离输送,再经变电所将高压变为低压。某变
电所将电压u0=11 000 2 sin 100πt(V)的交变电流降为220 V供居民小区用
电,则该变电所变压器( AB )
A.原、副线圈匝数比为50∶1
B.副线圈中电流的频率是50 Hz
C.原线圈的导线比副线圈的要粗
D.输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
1.8 W”,理想变
压器T1、T2原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1。分别接通电路Ⅰ和电路
Ⅱ,两电路都稳定工作时,(
BC
)
A.L1与L2一样亮
B.L2比L1更亮
C.R1上消耗的功率比R2的大
D.R1上消耗的功率比R2的小
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解析 若开关接 cd 端,则设电源电压为 U0,理想变压器
的电感与电容对交变电流会产生阻碍,而且易产生交变电流相位的变化,高
压直流输电比高压交流输电更有优势,故C正确;实际输电时,要综合考虑各
种因素,输电电压越高对绝缘等其他要求越高,并不是输电电压越高越好,
故D正确。
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6.(多选)如图所示,为了减少输电线路中的电力损失,发电厂发出的电通常
B.用户获得的交变电流频率与发电机输出的交变电流频率相同
C.若增加用户用电负载的数量,输电线上损失的功率将增加
D.根据欧姆定律,输电电压增加,则输电电流增加
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解析 减少升压变压器原线圈的匝数,输电电压增加,根据P=IU输电电流减
小,损失功率减小,故A正确;变压器并不能改变交变电流的频率,则用户获