高考物理专题复习：电能的输送

高考物理专题复习：电能的输送
一、单选题
1．远距离输电要采用（ ）
A ．与发电厂电压相同输电
B ．低压输电
C ．高压输电
D ．都可以
2．远距离输电示意图如图所示，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈的匝数分别为1n 、2n 。

在T 的原线圈两端接入一电压cos m u U t ω=的交流电源，已知升压变压器T 的原线圈输入的总电功率为P ，输电线的总电阻为r ，不考虑其他因素的影响，则用户消耗的电功率为（ ）
A ．2
122m Pn P r U n ⎛⎫
- ⎪⎝⎭
B ．2
22m Pn P r U n ⎛⎫
- ⎪⎝⎭
C ．2
122m Pn r U n ⎛⎫
⎪⎝⎭
D ．2
224m Pn r P n ⎛⎫
⎪⎝⎭
3．远距离输送一定功率的交流电，若输电电压提高到原来的n （n >1）倍，则（ ） A ．输电线上的电压损失增大 B ．输电线上的功率损失增大 C ．输电线上的电压损失不变
D ．输电线上的功率损失减少到原来的
2
1
n 4．以下关于电能输送的分析，正确的是（ ）
A ．由公式P ＝2
U R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越大
B ．由公式P ＝2
U R
知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越大
C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电导线上功率损失越小
D ．由公式P ＝UI 知，输电导线上的功率损失与电流成正比
5．输电线输送的电功率为P ，用U 1和U 2两种电压来输电，两次输电线上电流之比为（ ） A ．U 1∶U 2
B ．U 12∶U 22
C ．U 22∶U 12
D ．U 2∶U 1
6．某发电厂原来用11kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV
输电，
两种情况下输送的电功率都是P 。

若输电线路的总电阻为R ，则下列说法中正确的是（ ） A ．根据公式P
I U =升压变压器原线圈通过的电流降为原来的120
B ．根据公式U
I R
=
：提高电压后，输电线上的电流增为原来的20倍 C ．根据公式P =I 2R ：提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1400
D ．根据公式P 1=P 2：提高电压后，输电线上的功率损耗不变
7．某发电站用11kV 的交变电压向远处送电，输送功率为110kW ，输电线的总电阻为5Ω。

若改用55kV 的交变电压送电，保持输送功率不变，则输电线上节约的电功率为（ ） A ．20W
B ．480W
C ．490W
D ．500W
8．从发电站输出的功率为220kW ，输电线的总电阻为5Ω，分别用1100V 和11kV 两种电压输电。

两种情况下输电线上由电阻造成的功率损失之比为（ ） A ．1：100 B ．100：1
C ．1：10
D ．10：1
二、多选题
9．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U 1、输电线的总电阻r 、理想变压器匝数均不变，且n 1∶n 2＝n 4∶n 3。

当用户用电器的总功率增大时（ ）
A ．U 1∶U 2＝U 4∶U 3
B ．用户的电压U 4增加
C ．输电线上的损失功率增大
D ．输电线上损耗的功率占总输送功率的比例增大
10．远距离输电线路简化如图所示，电厂输送电功率不变，变压器均为理想变压器，图中标示了电压和电流，其中输电线总电阻为R ，则（ ）
A ．2
2
U I R
B ．输电线损失的电功率为2
2U R
C ．提高输送电压U 2，则输电线电流I 2减小
D ．电厂输送电功率为U 2I 2
11．风力发电将风的动能转化为电能。

某风力发电机的输出功率为10kW ，输出电压为250V ，用户得到的电压是220V ，输电线的电阻为20Ω，输电线路如图所示。

若输电线因发热而损失的功率为输送功率的5%，则下列说法正确的是（ ）
A ．用户得到的电功率为9kW
B ．通过输电线的电流为5A
C ．升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:8
D ．降压变压器原、副线圈的匝数之比为100:11
12．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 ．
12
I I =1
2n n B ．I 2=
2
U R
C ．I 1U 1 > I 22R
D ．I 1U 1=I 2U 2
三、填空题
13．输电线的总电阻为R ，输送电功率为P 。

现用电压U 来输电，输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________。

如果用2U 电压来输电，则输电线上的电流为________，输电线上损失的功率为________。

两次损失的功率之比为________。

14．判断下列说法的正误．
（1）输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的平方成正比。

（____）
（2）由P＝
2
U
r
可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小。

（____）
（3）使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压。

（____）（4）远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等。

（____）
15．降低输电损耗的两个途径
（1）减小输电线的电阻：在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率______的金属材料，还要尽可能______导线的横截面积。

（2）减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要______输电电压。

16．采用220kV高压向远方的城市输电。

当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减
小为原来的1
4
，输电电压应变为___________
17．一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线上总电阻为0.5Ω。

如果先用200V电压输送，输电线上损失的电功率为____________。

后改用2×103V电压输送，则输送电压提高后，输电线上损失的电功率为____________。

18．如图所示，在某一输电线路的起始端和终点端各接入一个理想变压器，原、副线圈的匝数比分别为n1∶n2=100∶1和n3∶n4=1∶50，图中a、b表示电流表或电压表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A，每根输电线的电阻为1Ω，则____ （选填“a”或“b”）为电流表，输电线上损失的电功率为______，线路输送的电功率为___________。

四、解答题
19．某发电站向远处输电的示意图如图所示，其中各部分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路。

（1）结合闭合电路的知识，分别分析三个回路中各物理量之间的关系（发电机内阻、n1、n2、n3、n4线圈的电阻均忽略不计）．
（2）若两个变压器均为理想变压器，则每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？
20．如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW ，输出电压为400V ，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kV 高压输电，最后用户得到220V 、9.5kW 的电力，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈的匝数比1
2
n n ； （2）用户降压变压器原、副线圈的匝数比
3
4
n n 。

21．如图所示，某小型交流发电机向远处用户供电，输电时先用理想变压器将电压升高，到达用户区再用理想变压器将电压降下来后供用户使用。

已知发电机线圈abcd 匝数100n =，面积20.01m S =，线圈匀速转动的角速度100rad/s ωπ=，
匀强磁场的磁感应强度B π
=
，
输电导线的总电阻为40r =Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比为34:8:1n n =。

用户区两盏白炽灯均标有“220V 40W ”，电动机标有“220V 800W ”，电灯及电动机均正常工作，电表均为理想表，其余导线电阻可忽略。

求：
（1）输电线路上损耗的电功率P ∆；
（2）升压变压器原线圈电流1I；
（3）线圈匀速转动一周的过程中，产生的电能E。

22．某个小水电站发电机的输出功率为P1=100kW，发电机的电压为U1=250V。

通过升压变压器升压后发电向远处输电，输电线的双线总电阻为R=10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。

要求输电效率（即用户得到的功率与发电机发出的功率之比）达到96％，也就是说在输电线上损失的功率控制在4kW、用户得到的功率为96kW。

为此需要设计两个变压器的匝数比。

请你计算：
（1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？
（2）从升压变压器的输出端到降压变压器的输入端，输电线损失的电压为多少？
（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？
（4）如果用户增加用电设备（俗称“负载”）从而提高用电功率，而发电机也通过调整工作状态使U1不变而输入功率增大满足了用户需求，试分析此时输电效率是提高还是减小。

参考答案
13．P U 22P R U 2P U 22
4P R
U 4∶1 14．正确 错误 正确 错误 15．小 增加 提高 16．440kV 17．5000W 50W 18．b 5000 W 110 kW 19．（1）第一个回路：P 1＝U 1I 1
第二个回路：U 2＝ΔU ＋U 3，P 2＝ΔP ＋P 3＝I R 线＋P 3，I 2＝I 3 第三个回路：P 4＝U 4I 4
；，，；，，）（433
44343432112
212121======2P P n n I I n n U U P P n n I I n n U U
20．（1）15
；（2）9511
21．（1）10W P ∆=；（2）18.9A I =；（3）17.8J E = 22．(1)400A ，20A ；(2)200V ；(3) 1:20，240:11；
(4) 用户增加用电设备提高用电功率，则电路中的电流增大；而发电机也通过调整工作状态使U 1不变，由变压器原理可知，U 2也不变，则输电损耗的效率
222222
I R I R
U I U η==
可知损耗的效率增大，则输电效率减小。