高中物理全套讲义 选修3-2 第8讲 远距离输电(拔高版) 学生版习题
高二物理导学案(选修3-2远距离输电)
第二节：变压器1．变压器(1)构造：由和绕在铁芯上的两个线圈组成。
①原线圈：与连接的线圈。
②副线圈：与连接的线圈。
(2)变压器的工作原理：变压器工作的基础是互感现象，电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生(3)作用：改变交变电流的电压，不改变交变电流的和。
2．电压与匝数的关系(1)理想变压器：没有的变压器。
(2)电压与匝数的关系：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的之比，即：(3)两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫变压器。
题型一：变压器的工作原理1．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()．A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈2．理想变压器在正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是()．A．每匝线圈中磁通量的变化率B．交变电流的频率C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势3．对理想变压器作出的判断正确的是()A．高压线圈匝数多、电流大、导线粗B．低压线圈匝数少、电流小、导线细C．高压线圈匝数多、电流大、导线细D．低压线圈匝数少、电流大、导线粗题型二：变压器的基本规律4．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是()．A．副线圈输出电压的频率为50 HzB．副线圈输出电压的有效值为31 VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输入功率增加5．一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是()．A．5 A,250 V,50 kWB．5 A,10 kV,50 kWC．200 A,250 V,50 kWD．200 A,10 kV,2×103 kW6．理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是()．A．I1由I2决定B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不正确题型三：变压器的应用7．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R 和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则()．A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小8.在绕制变压器时，某人将2个线圈误绕在如图所示的变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，而另一半则通过中间的臂，已知线圈1和2的匝数比为2∶1，在不接负载的情况下( )．A ．当线圈1输入电压为220 V 时，线圈2输出电压为110 VB ．当线圈1输入电压为220 V 时，线圈2输出电压为55 VC ．当线圈2输入电压为110 V 时，线圈1输出电压为220 VD ．当线圈2输入电压为110 V 时，线圈1输出电压为110 V9.理想变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝21，原线圈接在有效值为200 V 的正弦交流电源上，当原线圈电流方向如图所示，大小逐渐减小到零的时刻，副线圈a 、b 两端( )．A ．a 、b 间电势差为100 2 V ，a 端电势较高B ．a 、b 间电势差为100 2 V ，b 端电势较高C ．a 、b 间电势差为1002V ，b 端电势较高 D ．a 、b 间电势差为零第三节：电能的输送一．电能的输送1．电能相比煤、石油等能源便于远距离输送2．输送电能的基本要求：______、________、_______。
高中物理选修3-2远距离输电..
答案： ABD
例3、（浙江卷）某水电站，用总电阻为2.5 Ω 的输 电线输电给500km外的用户，其输出电功率是 3×106KW。现用500kV电压输电，则下列说法正确的 是 A. 输电线上输送的电流大小为2×105A B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV C. 若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为 9×108KW D. 输电线上损失的功率为Δ P＝U2/r，U为输电电压， r为输电线的电阻
【答案】B
三. 远距离输电的结构
解远距离输电问题的基本方法: 中间突破, 两头发展 . 升压变压器 降压变压器 R线/2
I2
I3
I4
U1
I1
n1
n2 U2
U3
R线/2 P2 = P3 + P损
n3
n4
U4
用户
P1/ n2
P3 = P4
U 3 / U 4 = n 3 / n4
【答案】A
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建 设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送 功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依 照不同情况选择合适的输电电压。并不是越高越好！
例2、（2009年广东物理）关于远距离输电，下列表述正确 的是 A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能 损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的 电能损失越小 D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越 好
远距离输电在输送功率不变的情况下,一般采用 高压输电，即:P=UI恒定, 提高输出电压,减小电 流(I=P/U), 达到减小电能和电压损耗的目的.
新鲁科版物理选修3-2同步讲义：电能的远距离传输
1．为什么要采用高压输电(2)降低两种损失的途径——高压输电输送电功率不变的前提下提高输电电压，会减小输电电流，从而减小导线上的电功率损失和电压损失。
在电能的输送过程中，U 为输电电压，r 为输电线电阻，则输电线中电流为I ＝Ur ，这种说法对吗？解析：不对。
U 为输电电压，而不是加在输电导线上的电压。
2．高压交流输电 (1)基本环节发电厂(站)―→高压输电线路―→用户 (2)电路原理图 如图所示。
3．高压直流输电(1)组成部分主要由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。
(2)原理图如图所示。
(3)主要用途主要用于远距离大功率输电、联系不同频率或相同频率但非同步运行的交流系统等。
1．高压直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗(√)2．家庭照明线路的电线线芯通常是铜或铝(√)3．采用高压输电的优点是可加快输电的速度(×)解析：1.稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗，1正确。
2．为了减小导线上的功率损失，家庭照明电路应选用电阻率小的材料，2正确。
3．高压输电可减少输电线上的能量损失，与输电速度无关，3错误。
1．输电线上的电功率损失(1)原因：输电导线有电阻R线，电流流过输电线时，电流的热效应引起电功率的损失。
(2)计算式：①P线＝I2R线，②P线＝IU线，③P线＝U2线R线。
2．输电线上的电压损失若用U表示输电线始端电压，U′表示输电线末端电压，则U线＝U－U′或U线＝IR线。
3．电压损失与输电电压的关系 如果远距离输电的电功率P 不变，输电电压为U ，输电导线电阻为R 线，则输电导线上发热损失的功率P 损＝I 2R 线＝P2U 2R 线，因此输电电压若提高到nU ，则P 损将减为原来的1n 2。
[典例1] 某变电站用220 V 的电压输电，导线上损失的功率为输送功率的20%。
若要使导线上损失的功率降为输送功率的5%，则输电电压应为多少？[思路探究](1)明确两次输送功率相同。
(2)理解输送电压220 V ，不是导线两端的电压。
高二物理远距离输电试题答案及解析
高二物理远距离输电试题答案及解析1. 如图为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述不正确的是( )．A ．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B ．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D ．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【答案】 C【解析】试题分析:增加输电导线的横截面积能减小电阻，根据输电过程中的电功率P 耗=I 2R ，减小电阻，有利于减少输电过程中的电能损失．故A 正确；根据P=UI 知，输电电压越高，输电电流越小，高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗．故B 正确；输送的电功率越大，则输电线上流过的电流越大，输电过程中的电能损失越大．故C 错误．高压输电必须综合考虑各种因素，电压过高时，感抗和容抗影响较大，不一定是电压越高越好．故D 正确． 【考点】电能的输送．2. 远距离输送交流电都采用高电压输电，我国正在研究比330kV 高得多的电压进行输电，采用高压输电的优点是可减小输电线上能量损失，则在输入功率不变时，使输电电压提高为原来的10倍，输电线上损失的电能将降为原来的 。
【答案】0.01【解析】在输入功率不变，由P=UI ，得I=P/U ，电压提高10倍，则电流减少为原来的，再由P 损=I 2R ，可得P 损将降为原来的，即0.01。
【考点】远距离输电3. 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个坑口电站，输送的电功率为P ＝500 kW ，当使用U ＝5 kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4 800度．求：(1)这时的输电效率η和输电线的总电阻r .(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？ 【答案】（1）r ＝20 Ω（2）U ′＝22.4 kV【解析】(1)由于输送功率为P ＝500 kW ，一昼夜输送电能E ＝Pt ＝12 000度，终点得到的电能E ′＝7 200度，因此效率η＝60%.输电线上的电流可由I ＝P /U 计算，为I ＝100 A ，而输电线损耗功率可由P r ＝I 2r 计算，其中P r ＝4 800/24 kW ＝200 kW ，因此可求得r ＝20 Ω. (2)输电线上损耗功率P r ＝()2r ∝，原来P r ＝200 kW ，现在要求P r ′＝10 kW ，计算可得输电电压应调节为U ′＝22.4 kV. 【考点】远距离输电．点评：输电线上的损失功率与其电流的平方成正比，而与输电线两端的电压的平方成反比．4. 电厂发电机的输出电压250V ，输出功率为10kW ，在进行远距离输电时，输电线总电阻为5Ω，则A ．直接输电，用户两端的电压只有50VB ．若要求用户两端的电压为220V ，则应配备原、副线圈匝数比为1：4 （发电厂）和5：1（用户端）的变压器C．若要求输电线损耗的功率仅为总功率的5%，升压变压器原、副线圈匝数比为1：4D．若用10000V的高压输电，输电线的损耗功率仅为总功率的0.05%【答案】ACD【解析】电厂发电机的输出电压250V，输出功率为10kW，输电电流为40A，则导线书号电压为U=IR=200V，所以用户两端的电压只有50V，A对；原、副线圈匝数比为1：4 （发电厂），则电压提升到1000V同时减为10A，则导线电压损耗为50V，用户端输入变压器电压为950V，要想得到220V，线圈匝数比为95:22，所以B错。
物理5.5《远距离输电》课件(新人教版选修3-2)
（1）2500V （2019/4/22 3）10:1
（2）60kW （4）440kW
例2、某交流发电机输出功率为5×105 W， 输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线的 总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率 等于输电功率的5%，用户使用电压 U=380 V.
( 1 )画出输电线路的示意图（标明各部分 的符号） （2）所用升压和降压变压器的原、副线 圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理 想变压器） 1：10 25：1
5.5 电能的输送
2019/4/22
输送电能的基本要求是： 可靠、保质、经济 可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少 有故障和停电。 保质：就是保证电能的质量，即电压和频 率稳定。 经济：是指输电线路建造和运行的费用低， 电能损耗小
2019/4/22
一、输电线上的功率损失
1、为什么输电线上有电能损失？
由于输电线长，电阻大，当电流通过输 电线时，产生热量Q，损失一部分电能， 同时输电线上有电压降，故又损失一部分 电压.
P损 I 2 R
2、如何减少电能损失？
L （1)减少导线电阻，由电阻定律知 R S
2019/4/22
①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小， 但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜 或铝作输电线. ②减小输电线的长度L不可行，因为要保证 输电距离. ③增加导线的横截面积，可适当增大横截 面积。太粗不可能，既不经济又架设困 难。
2019/4/22
（2）减小输电线中的电流 阅读并回答教材49页“思考与讨 论”中的问题。
练习： 输送10kw的电功率，采用400V的电压输 电，输电线的总电阻为10Ω，求（1）输电线中的 电流？输电线中损失的电压是多少？用户得到的 电压是多少？（2）输电线损失的功率是多少？ 用户得到的功率是多少？（3）如果采用4000V 电压输电，输电线损失的功率是多少？
(粤教版)物理选修3-2第2章《远距离输电》学案(含答案)
学案6 远距离输电[学习目标定位] 1.理解输电线上电能的损失与哪些因素有关.2.理解减小电能损失的两个途径以及高压输电的原理.3.知道远距离输电的典型电路，并能利用变压器和电路的规律解决实际问题．1．电阻定律：在温度不变时，同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比，导体电阻与构成它的材料有关，即R ＝ρl S. 2．电功率P ＝UI ，热功率P ＝I2R.3．理想变压器原、副线圈的三个关系：P 原＝P 副，U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1.一、从发电站到用户的输电线路远距离输电过程：发电机输出的电压通过变压器升高到几十万伏，然后进行远距离输电．当电能被输送到用电区域后，再用变压器将电压降低．二、为什么要用高压输电减小电能损失的方法有两种：(1)减小导线的电阻．(2)减小输电导线中的电流，即提高输电的电压．三、直流输电：现代的直流输电，只有输电这个环节使用高压直流，发电、用电及升、降电压仍然是交变电流．一、降低输电损耗的两个途径[问题设计]如图1所示，假定输电线路中的电流是I ，两条导线的总电阻是r ，在图中导线电阻集中画为r ，输送功率为P ，发电厂输出的电压为U.那么：图1(1)远距离大功率输电面临的困难是什么？(2)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？(3)为什么远距离输电必须用高压呢？答案 (1)在输电线上有功率损失．(2)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了．这是输电线上功率损失的主要原因．功率损失表达式：ΔP ＝I2r ，所以降低输电损耗的两个途径为：①减小输电线的电阻r ；②减小输电电流I.(3)因为发电厂的输出功率P 是一定的，由P ＝UI 得，要减小输电电流I ，必须提高输出电压U.[要点提炼]输电线上的电压损失和功率损失(设输电线上电阻为R ，电流为I)1．电压损失输电线始端电压U 与输电线末端电压U′的差值．ΔU ＝U －U′＝IR.2．功率损失(1)远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的电功率ΔP ＝I2R.(2)若输电线上损失的电压为ΔU ，则功率损失还可以表示为ΔP ＝ΔU2R，ΔP ＝ΔU·I. 3．减小电压、功率损失的方法(1)减小输电线的电阻由R ＝ρl S可知，距离l 一定时，使用电阻率小的材料，增大导体横截面积可减小电阻． (2)减小输电电流I由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．[延伸思考] 为什么在用电高峰期家中的白炽灯灯光较暗？答案 用电高峰期到用户家中的输电线电流I 较大，输电线上损失的电压ΔU ＝IR 较大，用户得到的电压U －ΔU 变低，达不到额定电压，因此白炽灯灯光较暗．二、远距离输电电路中的各种关系[问题设计]某发电站向远处送电的示意图如图2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．升压变压器 降压变压器图2(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)每个变压器中的电流、电压、功率有什么关系？答案 (1)第一个回路：P1＝U1I1第二个回路：U2＝ΔU ＋U3，P2＝ΔP ＋P3＝I2线R ＋P3第三个回路：P4＝U4I4(2)若两个变压器为理想变压器，则有：U1U2＝n1n2、I1I2＝n2n1、P1＝P2；U3U4＝n3n4、I3I4＝n4n3、P3＝P4. [要点提炼]远距离输电问题的分析1．解决远距离输电问题时，应首先画出输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置(参考图2)．2．分析三个回路，在每个回路中，变压器的原线圈是回路的用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．3．综合运用下面三方面的知识求解(1)能量守恒：P ＝U1I1＝U2I2＝P 用户＋ΔPΔP ＝I22RP 用户＝U3I3＝U4I4.(2)电路知识：U2＝ΔU ＋U3ΔU ＝I2R(3)变压器知识：U1U2＝I2I1＝n1n2U3U4＝I4I3＝n3n4. 其中ΔP ＝I22R ，ΔU ＝I2R 往往是解题的切入点．一、输电线上功率损失的计算例1 三峡电站某机组输出的电功率为50万千瓦．(1)若输出的电压为20万伏，则输电线上的电流为多少？(2)某处与电站间每根输电线的电阻为10欧，则输电线上损失的功率为多少？它占输出功率的几分之几？(3)若将电压升高至50万伏，输电线上的电流为多少？输电线上损失的功率又为多少？它占输出功率的几分之几？解析 (1)由P ＝UI 得I ＝P U ＝5×108 W 2×105 V＝2 500 A (2)输电线上损失的功率ΔP ＝I2·2r＝2 5002×2×10 W ＝1.25×108 W损失功率与输出功率之比为ΔP P ＝1.25×1085×108＝14(3)将电压升高至50万伏时，I′＝P U′＝5×108 W 5×105 V＝1 000 A 输电线上损失的功率ΔP′＝I′2·2r＝1 0002×2×10 W＝2×107 W损失功率与输出功率之比为ΔP′P ＝2×1075×108＝125答案 (1)2 500 A (2)1.25×108 W 14(3)1 000 A 2×107 W 125二、远距离输电问题例2 发电机的输出电压为220 V ，输出功率为44 kW ，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户，则：(1)画出全过程的线路示意图；(2)求用户得到的电压和功率；(3)若不经过变压而直接将电送到用户，求用户得到的电压和功率．解析 (1)示意图如图所示(2)升压变压器的输出电压U2＝n2n1U1＝101×220 V＝2 200 V 根据升压变压器输出功率等于输入功率知，升压变压器输出电流为I2＝P U2＝44×1032 200A ＝20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为UR ＝I2R ＝20×0.2 V＝4 VPR ＝I22R ＝202×0.2 W＝80 W降压变压器上的输入电流和输入电压分别为I3＝I2＝20 AU3＝U2－UR ＝2 200 V －4 V ＝2 196 V降压变压器上的输出电压和输出电流分别为U4＝n4n3U3＝110×2 196 V＝219.6 V I4＝n3n4I3＝10×20 A＝200 A用户得到的功率为P4＝I4U4＝200×219.6 W＝4.392×104 W(3)若不采用高压输电，用220 V 低压直接供电时，电路如图所示，则输电电流I ＝P U1＝44×103220A ＝200 A ，输电线路上的电压损失UR′＝IR ＝200×0.2 V＝40 V 所以用户得到的电压为U4′＝U1－UR′＝220 V －40 V ＝180 V用户得到的功率为P4′＝IU4′＝200×180 W＝3.6×104 W答案 (1)见解析图 (2)219.6 V 4.392×104 W(3)180 V 3.6×104 W1．(输电线上功率损失的计算)(单选)中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．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.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 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.P 4 B.P 2C ．2PD ．4P 答案 A解析 在超高压输电中，设输送电功率为P′，输电电压为U ，输电线电阻为R ，则输电线上损耗的电功率为P＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P′U 2R ，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的14，故选A. 2．(输电线上功率损失的计算)(双选)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，则P′、P 用的关系式正确的是 ( )A ．P′＝U2S ρLB ．P′＝P2ρL U2SC ．P 用＝P －U2S ρLD ．P 用＝P(1－P ρL U2S) 答案 BD解析 输电线电阻R ＝ρL S， 输电电流I ＝P U， 故输电线上损失的电功率为：P′＝I2R ＝(P U )2ρL S ＝P2ρL U2S用户得到的功率为：P 用＝P －P′＝P(1－P ρL U2S)． 故选B 、D.3．(远距离输电问题)(双选)在如图3所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( )图3A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大答案 CD解析 发电厂的输出电压不变，升压变压器的输入电压不变，输出电压不变，选项A 错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损失的电压(ΔU ＝IR)增大，降压变压器的输入电压减小，降压变压器的输出电压减小，选项B 错误；随着发电厂输出功率的增大，输电线中电流增大，输电线上损耗的功率(ΔP ＝I2R)增大，选项C 正确；输电线上损耗的电功率ΔP ＝I2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫P 输U 输2R ，输电线上损耗的功率占总功率的比例ΔP P 输＝R U2输P 输，选项D 正确．题组一 减小输电损失的途径1．(单选)中央电视台《焦点访谈》多次报导某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电陈旧老化．近来，农村进行电改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有( )A ．提高输送功率B ．增大输送电流C ．提高输电电压D ．减小输电导线的横截面积答案 C解析 电费高低与线路损耗有关，损耗越大，电费越高，减少损耗的途径：一、减小输电导线中的电流，即可提高输电电压；二、减小输电线的电阻，即增大导线的横截面积，故C 正确．2．(双选)如图1所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电，下列表述正确的是( )图1A ．增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B ．高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗C ．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D ．高压输电一定是电压越高越好，所以我们要尽可能地提高输送电压答案 AB解析 依据输电原理，电路中的功率损耗ΔP ＝I2R 线，而R 线＝ρl/S ，增大输电导线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电过程中的电能损失，选项A 正确；由P 输＝UI 知，在输送功率P 输一定的情况下，输送电压U 越大，则输电电流I 越小，则电路中的功率损耗越小，选项B 正确；若输电电压一定，输送功率P 输越大，则电流I 越大，电路中损耗的电功率越大，选项C 错误；因为输电电压越高，对于安全和技术的要求也越高，因此并不是输电电压越高越好，高压输电必须综合考虑各种因素，选项D 错误．所以该题正确选项为A 、B.题组二 输电线上功率损失的计算3．(单选)输电线路的总电阻为R ，发电站输出功率为P ，输电电压为U ，则用户得到的功率为( )A ．PB ．P －(P U)2·R C ．P －U2R D ．(P U)2·R 答案 B解析 用户得到功率P 得＝P －I2R ＝P －(P U)2·R，所以B 正确． 4．(单选)发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R ，通过输电导线的电流为I ，输电线末端的电压为U2，下面选项不能表示输电导线上损耗的功率的是 ( )A.U21R B.－RC ．I2RD ．I(U1－U2)答案 A解析 输电线上功率损耗ΔP ＝I2R ＝ΔU2R＝I·ΔU ，而ΔU ＝U1－U2，本题选A 正确． 5．(单选)输电导线的总电阻为R ，输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )A ．U1∶U2B ．U21∶U22C ．U22∶U21D ．U2∶U1答案 C解析 由P ＝UI 得输电线中的电流I ＝P U .输电线上损失的功率P 损＝I2R ＝(P U )2R ＝P2R U2，即在输送功率和输电线电阻不变的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比．所以两次输电线上损失的功率之比P 损1∶P 损2＝U22∶U21，选项C 正确．6．(双选)某发电厂原来用11 kV 的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220 kV 输电，输送的电功率都是P.若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是( )A ．根据公式I ＝P U ，提高电压后输电线上的电流降为原来的120B ．根据公式I ＝U 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 损＝I2R ＝P2U2R ，提高电压后输电线上的功率损失减为原来的1400D ．根据公式P 损＝U2R，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍 答案 AC解析 输电线上电流为I ＝P U ，也可以用I ＝ΔU R来表示，其中ΔU 为输电线上电阻R 两端的电压，而不是输送电压，故A 正确，B 错误；输电线上的功率损失为P 损＝I2R ＝P2U2R ，C 正确；如果用P 损＝U2R，则U 应为R 两端的电压ΔU ，故D 错误．题组三 远距离输电问题7．(双选)某小型水电站的电能输送示意图如图2所示，发电机的输出电压为200 V ，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( )图2A.n2n1>n3n4B.n2n1<n3n4C ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D ．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率答案 AD解析 由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D 正确.U2U1＝n2n1，U3U4＝n3n4，因为U1＝200 V<U4＝220 V ，U2>U3＝U2－U 线，故n2n1>n3n4，选项A 正确． 8．(单选)某农村水力发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过发电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处村寨附近的降压变压器．经变压器降压后，再用线路接到各用户，设两变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( )①升压变压器的副线圈的电压变大 ②高压输电线路的电压损失变大 ③降压变压器的副线圈上的电压变大 ④降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大A ．①②B ．②③C ．③④D ．②④答案 D解析 用电高峰期，用户端总电阻由于并联白炽灯增多而减小，电流增大，又由U 损＝Ir 可知，输电导线上的电压损失变大，升压变压器副线圈的电压不变，降压变压器原、副线圈上的电压变小，而降压变压器到各用户的输电线上的电压损失变大．故正确答案为D.9．(双选)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R 线＝1 k Ω，到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220 V 、60 W)．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T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则 ( )A ．T1原、副线圈电流分别为103 A 和20 AB ．T2原、副线圈电压分别为1.8×105 V 和220 VC ．T1和T2的变压比分别为1∶50和40∶1D ．有5×104盏灯泡(220 V 、60W)正常发光答案 AB解析 根据题意画出输电线路示意图如图所示．对升压变压器有P1＝U1I1，可知I1＝103 A ，由输电线上消耗的功率ΔP ＝I22R 线＝400 kW 可知，输电线上电流为I2＝20 A ，A 项正确；T1的变压比为n1∶n2＝I2∶I1＝1∶50；根据P1＝U2I2得U2＝2×105 V，输电线上电压U 线＝I2R 线＝20 000 V ，则变压器T2的输入电压为U3＝U2－U 线＝1.8×105 V，又灯泡正常发光，可知T2的输出电压U4为220 V ，B 项正确；T2的变压比为n3∶n4＝U3∶U4＝1.8×105∶220，C 项错误；降压变压器的输入功率等于输出功率U3I3＝60 W·n，解得n ＝6×104，D 项错误．10．某发电站通过燃烧煤来发电．发电站通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V ．则：(1)输电线上损失的电功率为多少？(2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？答案 (1)4 000 W (2)29011解析 (1)根据理想变压器的变压规律U1U2＝n1n2得输电电压 U2＝n2n1U1＝251×240 V＝6 000 V 输电电流I2＝P U2＝120×1036 000A ＝20 A 输电线上损失的功率ΔP ＝I22r ＝202×10 W＝4 000 W.(2)输电线上损失的电压ΔU ＝I2r ＝20×10 V＝200 V降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－ΔU ＝6 000 V －200 V ＝5 800 V根据理想变压器的变压规律得：n3n4＝U3U4＝5 800 V 220 V ＝29011. 11．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)．(1)画出上述输电全过程的线路图；(2)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，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；(3)在(2)中条件下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；(4)计算降压变压器的输出功率．答案 (1)见解析图 (2)6 250 V 16 A(3)15.625 Ω 6 000 V (4)96 kW解析 (1) 或(2)对升压变压器，据公式U2U1＝n2n1，有 U2＝n2n1U1＝251×250 V ＝6 250 VI2＝P2U2＝P1U2＝100 0006 250A ＝16 A (3)P 损＝I22R 线，P 损＝0.04 P1所以：R 线＝0.04P1I22＝4 000162 Ω＝15.625 Ω因为ΔU＝U2－U3＝I2R线所以U3＝U2－I2R线＝(6 250－16×15.625) V＝6 000 V(4)P4＝P1－P损＝0.96P1＝0.96×100 000 W＝96 000 W＝96 kW.。
高中物理全套讲义 选修3-2 第8讲 远距离输电(拔高版) 教师版讲义
远距离输电一、 远距离输电1.远距离输电1．远距离输电示意图2．输电导线上的功率损失任何导线都有电阻，电能向远方输送时，在输电导线上因发热而损失的电能22P I R =。
3．减少电能损失的方法 ⑴ 减少输电导线的电阻RlR Sρ=，我们做以下分析。
①减小输电导线的长度l由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小l 来减小R 。
②增大导线的横截面积S这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难。
③减小电阻率ρ目前已经采用电阻率较小的铜或铝作为导线材料。
⑵ 减小输电电流2I 由PI U=，我们做以下分析： 发电站的输出功率由用户的实际使用功率决定。
那么在功率一定的情况下，我们可以通过提高输电电压来减小电流。
输电电压提高到原来的n 倍，电流将变为原来的1n，输电导线上的功率损失将降为原来的21n 。
根据以上分析可知，采用高压输电是减少输电导线上电能损失最经济有效的方法。
典例精讲【例1.1】（2019春•渝中区校级月考）在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失．有一个电站，输送的电功率P ＝500kW ，当使用U ＝5kV 的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜的示数相差为4800kW •h ． （1）求这时的输电效率η和输电线的总电阻r ．（2）若使输电效率提高到90%，又不改变输电线，那么应使用多高的电压输电？ （3）在第（2）问的情况下，若用户得到电压为220V ，则进入用户前的降压变压器的变压比为多大？【分析】（1）根据输电线上损失的电能求出损失的功率，结合输送电压、输送功率求出输送的电流，从而根据P 损＝I 2R 求出输电线的电阻．（2）根据损失的功率求出输送电流的大小，结合P ＝UI 求出输送的电压．（3）先根据欧姆定律求解电压损耗，得到降压变压器的输入电压，最后根据变压比公式求解出降压变压器的变压比．【解答】解：（1）输送功率P ＝500kW ，一昼夜输送的电能E ＝Pt ＝12000kW •h 终点得到的电能E'＝E ﹣△E ＝7200kW •h 效率η=E′E=60%由P ＝UI 得，输电线上的电流I ＝100A 输电线损耗功率P r =480024kW ＝200kW由P r ＝I 2r ， 得：r ＝20Ω．（2）若使输电效率提高到90%，即输电线上损耗的功率为：P r '＝P （1﹣90%）＝50kW 由P r '=I 12r 得：I 1＝50AP ＝U'I 1得输电电压应调节为：U'＝10kV ．（3）用户降压变压器的输入电压为：U 1＝U'﹣I 1r ＝10×103 V ﹣50×20V ＝9×103 V用户降压变压器的输出电压U2＝220V由U1U2=n1n2得：n1 n2=9×103220=45011．答：（1）这时的输电效率η为60%，输电线的总电阻r为20Ω；（2）若使输电效率提高到90%，又不改变输电线，那么应使用10KV高的电压输电；（3）在第（2）问的情况下，若用户得到电压为220V，则进入用户前的降压变压器的变压比为450：11．【例1.2】（2019春•静宁县校级期末）一居民小区有440户，以前每户平均消耗电功率为100W，使用的区间变压器匝数比为165：6，恰好能使额定电压为220V的用电器正常工作，现在因家用电器增加，每户平均消耗的电功率为250W，若变压器输入电压仍为6600V，区间输电线线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用区间变压器，则此变压器的匝数比为多少？【分析】未换变压器时，先根据变压比公式求解输出电压，得到电压损失，根据欧姆定律求解输电线电阻；更换变压器后，先求解电压损失，得到输出电压，最后根据变压比公式求解更换后变压器的匝数比．【解答】解：未换变压器时输电电流：I=PU =440×100220=200A输出电压：U2=n2U1n1=6×6600165=240V则由△U＝U2﹣U＝IR，得到：R=240−220200=0.1Ω更换变压器后：I′=P′U =440×250220=500A线路损失电压：△U′＝I′R＝50V变压器输出电压：U2′＝U+U′＝220+50＝270V变压器的匝数比为：n1：n2＝U1：U2＝6600：270＝220：9答：此变压器的匝数比为220：9．【例1.3】（2019春•大丰区校级期中）远距离输电如图所示，发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω．若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%．（1）求出输电路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比．（2）用户得到的电功率是多少？【分析】（1）由输电线损耗功率求出输电电流I2，再由发电机输出功率与输出电压求得升压变压器的原线圈的电流I1，由是I1，I2得升压变压器的匝数比；（2）用户得到的功率P户＝96%P【解答】解：（1）输电线损耗功率为：P线＝100×4% kW＝4 kW，又P线＝I22R线I2=√P线R=√400010A=20A输电线电流为：I2＝I3＝20 A原线圈中输入电流为：I1=PU1=100000250A=400A所以有：n1n2=I2I1=20400=120这样U2＝U1n2n1=250×20 V＝5000 VU3＝U2﹣U线＝5000﹣20×10 V＝4800 V所以有：n3n4=U3U4=4800220=24011（2）用户得到的电功率：P出＝100×96% kW＝96 kW答：（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比各为1：20，240：11．（2）用户得到的电功率是96kw【例1.4】（2019春•福州期中）某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为50kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为60Ω，导线上损耗的电功率为6kW，该村的用电电压是220V。
选修3-2 高二物理 远距离输电复习课件
【答案】
(1)275匝
(2)550匝
0.25 A
知识点1 从发电站到用户的输电线路 1．线路的主要组成：发电机、升压变压器、输电导线、降
压变压器、用户的用电器等．
知识点 2 为什么要用高压输电
1．输电线上电压的损耗：
U损＝U2－U3＝I2R ，其主要 (1)输电线上电压的损耗______________________ 原因是由于输电线存在电阻，电流通过输电线时，在输电线上 产生的电压降造成的．
B
A．1100,360 B．1100,180 C．2200,180 D．2200,360
三、变压器工作的制约关系
当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果 变压器的负载发生变化，确定其他物理量变化时， 可依据下列原理判定
n2 1．输入电压 U1 决定输出电压 U2.这是因为输出电压 U2＝ U1，当 U1 n1 不变时，不论负载电阻 R 变化与否，U2 不会改变． 2． 输出电流 I2 决定输入电流 I1.在输入电压 U1 一定的情况下， 输出电 压 U2 也被完全确定．当负载电阻 R 增大时，I2 减小，则 I1 相应减小； 当负载电阻 R 减小时，I2 增大，则 I1 相应增大．在使用变压器时，不 能使变压器次级短路． 3．输出功率 P2 决定输入功率 P1.理想变压器的输出功率与输入功率 相等． 即 P2＝P1.在输入电压 U1 一定的情况下， 当负载电阻 R 增大时， I2 减小，则变压器输出功率 P2＝U2I2 减小，输入功率 P1 也将相应减 小；当负载电阻 R 减小时，I2 增大，变压器的输出功率 P2 增大，则 输入功率 P1 也将增大．
其中 U2 是输电电压、 S 是输电线的横截面积、 L 是升降压变 P1－P损 P1 压器间的距离．输电效率为___________________. η＝ P ＝1－U2R 1 2
高中物理选修3-2电能的输送知识点及题型总结练习复习
高中物理选修3-2第14讲电能的输送一、输电电路的基本分析1、如图所示，发电站的输出电功率为P，输出电压为U，用户得到的电功率为P′，电压为U′，则输电电流为I=PU =U−U′R线=U线R线。
2、输电导线损失的电压：U线=U−U′=IR线。
3、输电导线上损失的电功率∆P=P−P′=I2R线=(PU )2R线=(U线)2R线。
4、减少电能损失的基本途径：根据公式∆P=I2R线=(PU )2R线。
可知有两个基本途径：①减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；②高压输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流。
二、远距离高压输电问题的分析1、远距离高压输电的几个基本关系（如图所示）（1）功率关系P1=P2，P3=P4，P2=P线+P3（2）电压、电流关系U1 U2=n1n2=I2I1，U3U4=n3n4=I4I3；U2=U线+U3，I2=I3=I线（3）输电电流：I线=P2U2=P3U3=U2−U3R线（4）输电导线上损失的电功率P线=U线I线=I线2R线=(P2U2)2R线2、关于远距离输电问题的处理思路常见问题有两类：①发电机→升压→输电线→降压→用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；②从中间突破，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题。
三、理清三个回路如图所示，为远距离输电的简化电路原理图，可划分为以下三个回路。
1、回路1：由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成，称为发电机电路（或输入电路）。
在这个电路中，发电机使电源，线圈1相当于用电器，导线的直流电阻可以忽略。
通过线圈1中的电流I1等于发电机中的电流I机，线圈1两端的电压U1等于发电机两端的电压U机，线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P 机，即I1=I机，U1=U机，P1=P机。
2、回路2：由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成，称为输送电路。
高中物理全套讲义 选修3-2 第8讲 远距离输电(简单版) 学生版习题
随堂练习一、单项选择题（共12小题；共48分）1. 长江三峡水利枢纽是当今世界上最大的水利工程，它的装机总功率为 2×107 kW ，是西部开发的特大重点工程，也是西电东送的能源基地之一。
若用总电阻为 10 Ω 的输电线将 5×105 kW 功率的电能从三峡输送到用电区域，输电电压 5×102 kV ，输电导线上损失的功率为 A. 1×104 kW B. 1×105 kW C.2.5×104 kW D. 2.5×105 kW2. 输电导线的电阻为 R ，输送电功率为 P 。
现分别用 U 1 和 U 2 两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为A. U 1:U 2B. U 12:U 22C. U 22:U 12D. U 2:U 13. 中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老化，近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格可采取的措施有A. 提高输送功率B. 增大输送电流C. 提高输电电压D. 减小输电导线的横截面积4. 远距离输电时，在输出电功率不变的条件下A. 只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率B. 提高输电电压，能减小电流，提高输电效率C. 提高输电电压势必增大输电导线上能量损耗D. 提高输电电压势必增大输电导线上的电流5. 水电站向小山村输电，输送电功率为 50 kW ，若以 1100 V 送电，则线路损失为 10 kW ，若以 3300 V 送电，则线路损失可降为A. 3.3 kWB. 1.1 kWC. 30 kWD. 11 kW 6. 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 ，学校输入电压为 U 2，下列四个计算输电线损耗的式子中，错误的是A. U 12RB. (U 1−U 2)2RC. I 2RD. I(U 1−U 2)7. 某水电站，用总电阻为 2.5 Ω 的输电线输电给 500 km 外的用户，其输出电功率是 3×106 kW 。
2021电能的输送—人教版高中物理选修3-2 讲义 (机构用 )
5 电能的输送对点训练知识点一 降低输电损耗的两个途径1. 超导是当今高科技研究的热点，利用超导材料可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V .若用临界温 度以下的超导电缆代替原来的输电线，保持供给用电器的电功率和电压不变，那么节约 的电功率为（ ） A.1 kW B.31.610 kW ⨯ C.1.6 kW D.10 kW2. （多选）远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n 倍，关于输电线上电阻造成的电压损失和电功率损失，下列说法中正确的是（ ）A. 输电线上的电功率损失是原来的1nB. 输电线上的电功率损失是原来的21nC.输电线上的电压损失是原来的1nD. 输电线上的电压损失是原来的n 倍3. （多选）2014年2月初的低温雨雪天气造成我国东部部分地区停电，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.若在正常供电时， 高压线上输电电压为U，电流为I ，热耗功率为P ∆；除冰时，输电线上的热耗功率需 要变为9P ∆，则除冰时（认为输电功率和输电线电阻不变）（ ）A. 输电电流为3IB. 输电电流为9IC. 输电电压为3UD. 输电电压为13U4. 中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程.假设甲、乙 两地原采用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P .在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.4P B. 2PC.2PD.4P知识点二 远距离输电电路中的各种关系5. 远距离输电线路的示意图如图L5-5-1所示.若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正 确的是（ ）图L5-5-1A. 升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关B. 输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C. 当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压6. （多选）发电厂发电机的输出电压为1U ，发电厂至学校的输电线总电阻为R线，通过输电线的电流为I，学校输入电压为2U，下列计算输电线功率损耗的式子中，正确的是（）A.21UR线B.()212U UR-线C.2I R线D.()12I U U-7. （多选）在如图L5-5-2所示的远距离输电线路示意图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（）图L5-5-2A. 升压变压器的输出电压增大B. 降压变压器的输入电压增大C. 输电线上损耗的功率增大D. 输电线上损耗的功率占总功率的比例增大8. （多选）小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压，它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降压变压器后再输送到各用户.设变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，随着用电器电功率的增加，将导致（）A. 升压变压器原线圈中的电流变小B. 升压变压器副线圈两端的电压变小C. 高压输电线路的电压损失变大D. 降压变压器原线圈两端的电压和副线圈两端的电压均变小9. [2017·四川成都七中检测]图L5-5-3甲是远距离输电线路的示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图（）图L5-5-3A. 用户用电器上交流电的频率是100 HzB. 发电机输出交流电的电压有效值是500 VC. 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综合拓展知能双升拓展强化10. 随着社会经济的发展，人们对能源的需求日益扩大，节能变得越来越重要；某发电厂用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U，输电导线总电阻为R，1在某一时段用户需求的电功率为P，用户的用电器正常工作的电压为U.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（）2A. 输电线上损耗的功率为2022P RUB.输电线上损耗的功率为2021P RUC. 采用更高的电压输电会降低输电效率D. 若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电 11. （多选）某小型水电站的电能输送示意图如图L5-5-4所示.发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为1n 、2n ， 降压变压器原、副线圈匝数分别为3n 、4n .要使额定电压为220V 的用电器正常工作， 则（变压器均为理想变压器）（ ）图L5-5-4A. 3214n n n n >B.3214n n n n <C. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D. 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率12. 某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km 外的用户，其输出电功率是6310 kW ⨯.现用500 kV 电压输电，则下列说法正确的是（ ） A. 输电线上输送的电流大小为52.010 A ⨯B. 输电线上由电阻造成的电压损失为15 kVC. 若改用5kV 电压输电，则输电线上损失的功率为8910 W ⨯D. 输电线上损失的功率为2U P r∆=，U 为输电电压，r 为输电线的电阻13. 如图L5-5-5所示，某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过升压变压器、输电线和降压 变压器把电能输送给用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压 器原、副线圈的匝数之比为125∶，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V .图L5-5-5（1）输电线上损失的电功率为多少？（2）降压变压器原、副线圈的匝数之比为多少？14. 某小型水电站中，水以3 m/s 的速度流人水轮机，而以1 m/s 的速度流出，流出水位比流入水位低1.6 m ，水流量为32 m /s .水流能量的75%供给发电机.水的密度为33110 kg/m ρ=⨯，g取210 m/s .（1）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率为多大？ （2）发电机的输出电压为240 V ，输电线路的电阻为19.2 Ω，允许损耗功率为发电机输出功率的2%，用户所需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数的比各是多少？答案：1.A2.BC3.AD4.A5.C6.BCD7.CD8.CD9.D10.D11.A D12.B13.。
人教版高中物理选修3-2《变压器和远距离输电》
变压器和远距离输电考试大纲考纲解读1、理想变压器 I2、远距离输电 I1.对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。
2.远距离输电问题应该分段分析，注意各段电压、电流、功率的关系。
掌握输送电过程中电能损失的计算方法和提高输电效率的方法二、 考点知识梳理 （一）、变压器1．理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个__________上构成变压器． 作用：在输送电能的过程中改变________． 原理：其工作原理是利用了____________． 特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压．2．理想变压器的理想化条件及其规律．在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：t n E ∆∆Φ=111，tn E ∆∆Φ=222 忽略原、副线圈内阻，有 U 1＝E 1 ， U 2＝E 2另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 21∆Φ=∆Φ由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U = 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有P 1=P 2 而P 1=I 1U 1 P 2=I 2U 2于是又得理想变压器的电流变化规律为12212211,n n I I I U I U == 由此可见：（1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）（2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式．11-2-13、规律小结（1）熟记两个基本公式：① __________，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成____。
高二物理远距离输电试题答案及解析
高二物理远距离输电试题答案及解析1.某发电站采用高压输电向外输送电能。
若输送的总功率为P，输电电压为U，输电线的总电阻为。
则下列说法不正确的是A．输电线上的电流B．输电线上的电流C．输电线电阻上的功率损失D．输电线电阻上的电压损失【答案】A【解析】由于输送的总功率为P，输电电压为U，故输电线上的电流为，A错误，B正确；输电线电阻上的功率损失，故C正确；输电线电阻上的电压损失，故D也正确；该题选A。
【考点】高压输电。
2.输电线的电阻为r，输送的电功率为P，用电压U 送电，则用户得到的功率为A． P B．C．D．【答案】B【解析】输电线上的电流为,输电线上的功率损失，用户得到的功率为，选项B正确。
【考点】远距离输电的功率损失问题。
3.有条河流，流量为Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现在用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为满足用电的要求，使用户获得220 V电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V、100 W”的电灯正常发光？【答案】6∶125235∶11470盏【解析】由题意可画出如下远距离输电示意图：电源两端的输出功率P总＝＝ρQghη＝5×104W输电线上的功率损失为P损＝P总×6%＝I2RI＝＝10 A U1＝240 VU2＝P总/I＝5×103V故升压变压器n1∶n2＝U1∶U2＝6∶125；U损＝IR＝300 VU3＝U2－U损＝4 700 VU4＝220 V故降压变压器n3∶n4＝U3∶U4＝235∶11；理想变压器没有能量损失，故可正常发光的电灯数量＝470盏【考点】考查了电能的输送点评：提高输电电压，从而降低电线电流，导致电线损失功率减小，用户得到功率越多．解决本题的关键知道原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压比，以及掌握输电线上损失的功率公式．4.某发电厂原来用电压为U的交流电输电，后改用变压比为1∶50的升压器将电压升高后输电，1输送的电功率保持不变．若输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是A．由公式可知，提高电压后输电线上的电流降为原来的B．由公式可知，提高电压后输电线上的电流增为原来的50倍C．由公式可知，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的D．由公式可知，提高电压后输电线上的功率损耗增大为原来的2 500倍【答案】AC【解析】根据公式可得输送电压变为原来的50倍，而输送功率不变，所以可得提高电压后输电线上的电流降为原来的，A正确，如果使用公式计算电流变化，则公式中的U表示的是输电线上损耗的电压，而不是输送电压，B错误，电流变为原来的，而输电线电阻不变，所以根据公式可得提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的，C正确，如果使用公式计算输电线上功率的损耗，则公式中U表示的是输电线上损耗的电压，而不是输送电压，D错误故选AC【考点】考查了远距离输电点评：关键是对公式中的各个字母表示的含义正确理解5.发电机的路端电压为U，经电阻为R的输电线向远方用户供电，发电机的输出功率为P，则( )A．输电线上的电流为B．输电线上的功率损失为C．用户得到的功率为D．用户得到的电压为【答案】AC【解析】根据公式可得输送电流为：,所以A正确输电线上损耗的功率为: ，B错误，所以用户得到的功率为，C正确，输电线上损耗的电压为：所以用户得到的电压为:，D错误，故选AC【考点】考查了远距离输电点评：本题涉及的物理量比较多，关键是对公式中各个物理量所代表的物理含义正确理解6.某个小水电站发电机的输出功率为100kw，发电机的电压为250V。
鲁科版选修（3-2）第四章《远距离输电》word练习题（附答案）..
(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．关于三相交流发电机的使用，下列说法中正确的是( ) ①三相交流发电机发出三相交变电流，只能同时用三相交变电流 ②三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流③三相交流发电机必须是三根火线、一根中性线向外输电，任何情况下都不能少一根输电线④如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用三根线(都是火线)向外输电 A ．①③ B ．①④ C ．②③ D ．②④解析：选D.在一个发电机中安装三组独立互成120°角的线圈，发电机就产生三相独立的交变电流，可以同时使用，也可以不同时使用，①错，②对；三相交流发电机可以是三根火线、一根中性线向外输出叫三相四线制，如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用三根线(都是火线)向外输电，叫三相三线制，③错④对，故应选D.2．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( ) A ．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B ．穿过原、副线圈的磁能量在任何时候都不相等C ．穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解析：选C.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S 不变，故磁通量Φ变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故B 错误；由互感现象知C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁联系在一起，故D 错误．3．关于理想变压器特点的下列说法中正确的是( ) A ．理想变压器能够使电压升高，同时电流变大B ．原副线圈具有相同的磁通量及变化率，产生的感应电动势也相同C ．原副线圈没有电阻，铁芯中不会产生涡流D ．原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大解析：选C.理想变压器原副线圈功率相等，即U 1I 1＝U 2I 2，不可能同时使电压升高，电流增大，A 错；原副线圈匝数不同，感应电动势不同，B 错；理想变压器不考虑绕线铜损，铁芯的热损，当然要求线圈无电阻，铁芯不产生涡流，C 对；原副线圈中匝数少的一边，电流大，绕线粗，但不一定作为原线圈使用，D 错．4．理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I 1、I 2，电压为U 1、U 2，功率为P 1、P 2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )A ．I 1由I 2决定B ．U 2与负载有关C ．P 2由P 1决定D ．以上说法都不正确解析：选A.对理想变压器的电流关系可写成I 1＝n2n 1I 2，原线圈中的电流与副线圈中的电流成正比，所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；功率关系为：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A 正确．5．用理想变压器给电阻负载供电时，用下列哪些方法可以减小变压器的输入电流( ) A ．增加原线圈的匝数 B ．增加副线圈的匝数C ．在副线圈上多并联些电阻D ．增加副线圈的负载解析：选A.原线圈的电压U 1是不变的，所以当增加原线圈的匝数n 1时，副线圈两端的电压U 2一定减小，I 2也一定减小，两线圈功率关系是P 1＝P 2，即U 1I 1＝U 2I 2，那么I 1一定减小，所以A 是正确的．根据U 1、n 1不变，增大n 2，则U 2增大，对副线圈电路来说，U 2相当于电源电动势，外电阻R 不变，所以副线圈电流I 2增大，而I 2U 2＝I 1U 1，U 1不变，所以I 1必增大，B 错，当U 1、U 2、n 1、n 2不变，并联电阻增多，R 减小，根据闭合电路欧姆定律，I 2增大，同上面推导，I 1必增大，C 错，负载增多时，要知道是副线圈上所接的总电阻变小，从而副线圈中的电流增大，此时原线圈中电流也增大，D 错．6．关于电能输送的以下分析，正确的是( )A ．由公式P ＝U 2/R 知，输电电压越高，输电线上功率损失越大 B ．由公式P ＝U 2/R 知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少 C ．由公式P ＝I 2R 知，输电电流越大，输电线上功率损失越大 D ．由公式P ＝UI 知，输电线上的功率损失与电流成正比解析：选C.输电线上损失的功率P 损＝I 2R 线＝U 2损R 线公式中的U 损指输电线上(即电阻R 线)的分压，而不是输电电压，A 、B 两项错；公式P ＝UI 是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D 项错．7．(2010年高考福建卷)中国已投产运行的1000 kV 特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．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 .在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.P 4B.P 2 C ．2P D ．4P解析：选A.在高压输电中，设输送电功率为P ′，输电电压为U ，输电线电阻为R ，则输电线上损耗的电功率为P ＝(P ′U)2R ，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的14，故选A.8. 钳形电流表的外形和结构如图所示．图4－8甲中电流表的读数为1.2 A ．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则( )图4－8A ．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 AB ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 AC ．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 AD ．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A解析：选 C.钳形表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流；对钳形表的初、次级满足n 1n 2＝I 2I 1，I 2＝n1n 2I 1，钳形表在使用时，初级是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流I 1保持不变，I 1不变，故当n 1增加3倍时，I 2＝3.6 A ，C 正确．9．如图4－9所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联接在交流电源上．若四个灯泡完全相同，且都正常发光，则电源两端的电压U 1与灯泡两端的电压U 2之比为( )图4－9A ．1∶1B ．2∶1C ．3∶1D ．4∶1解析：选D.由于四个灯都正常发光，所以每个灯两端电压和通过各灯的电流相等．原、副线圈中电流之比I 1I 2＝n 2n 1＝13，原、副线圈两端的电压之比U 1′U 2＝n 1n 2，又灯A 和原线圈串联后接在电源两端：U 1′＝U 1－IR ＝U 1－U 2.上面三式联立后得U 1－U 2U 2＝31，所以U 1U 2＝41.答案应为D 项．10．(2011年高考福建理综卷)图4－10甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝5∶1，电阻R ＝20 Ω，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u 随时间t 的变化关系如图乙所示．现将S 1接1、S 2闭合，此时L 2正常开光．下列说法正确的是( )图4－10A ．输入电压u 的表达式u ＝202sin(50πt )VB ．只断开S 2后，L 1、L 2均正常发光C ．只断开S 2后，原线圈的输入功率增大D ．若S 1换接到2后，R 消耗的电功率为0.8 W解析：选D.由题图U m ＝20 2 V ，T ＝0.02 s ，则ω＝2πT＝100π rad/s ，输入电压u ＝20 2sin(100πt )V ，故A 错；由变压器的变压规律知：U 1U 2＝n 1n 2，故U 2＝U 1n 2n 1＝20×15V ＝4 V ，由题中将S 1接1、S 2闭合时，灯泡L 2正常发光可得，灯泡L 2的额定电压为4 V ，当只断开S 2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L 1、L 2串联，故L 1、L 2均不能正常发光，B 错；此时P 出＝U 22R 总，副线圈负载R 总增大，故P 出减小，又P 入＝P 出，故原线圈的输入功率减小，C 错误；当S 1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R ，故P ＝U 22R ＝4220W ，D 正确．二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．按题目要求作答)11．某发电厂用2.2 kV 的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV 的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2 kV 的电压升高至22 kV ，若变压器原线圈的匝数为180 匝，则副线圈的匝数应该是________匝．解析：由P ＝UI 得I ＝P U ，导线上损失的电功率P 损＝I 2R ＝P 2R U 2，所以P 损1P 损2＝U 22U 21＝2222.22＝100∶1.由变压器的电压与匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2知：2.222＝180n 2，n 2＝1800匝． 答案：100∶1 1800 12．(2011年济南高二检测)如图4－11所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝4∶1，原线圈输入电压U 1＝1410sin100πt (V)，副线圈通过电阻r ＝1 Ω的输电线对用户供电，则用户处最多接________盏“220 V 40 W ”电灯可保证正常发光．图4－11解析：由题意知原线圈的输入电压为U 1＝U m 2＝14102V ≈1000 V .根据原、副线圈的匝数比得，副线圈的电压为U 2＝n 2n 1U 1＝14×1000 V ＝250 V .用电器正常工作电压U 用＝220 V ，则线路损失电压为 ΔU ＝U 2－U 用＝250 V －220 V ＝30 V输电线上的电流为I ＝ΔU r ＝301A ＝30 A每只灯泡的正常工作电流为I 额＝P 额U 额＝40220 A ＝211 A用户最多可接电灯的盏数为n ＝I I 额＝30211A ＝165盏．答案：165三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)如图4－12所示，理想变压器的原、副线圈之比为n 1∶n 2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A 与副线圈回路中的负载电阻B 的阻值相等．a 、b 端加一交流电压后，求：图4－12(1)两电阻消耗的电功率之比P A ∶P B ； (2)两电阻两端的电压之比U A ∶U B .解析：(1)由电流与匝数之间关系得，理想变压器的原副线圈中的电流之比：I A I B ＝n 2n 1＝14.又因为R A ＝R B ，所以两电阻消耗的电功率之比P A ∶P B ＝I 2A R A ∶I 2B R B ＝1∶16 (2)由U A ＝I A R A ，U B ＝I B R B 得两电阻两端电压之比：U A ∶U B ＝I A ∶I B ＝n 2∶n 1＝1∶4. 答案：(1)1∶16 (2)1∶414．(10分)(2011年龙岩高二检测)如图4－13所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n 1＝1100，接入电压U 1＝220 V 的电路中．图4－13(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U 2＝6 V ，U 3＝110 V ，它们的匝数n 2、n 3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 6 W ”、“110 V 60 W ”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？解析：(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由 U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3，得 n 2＝U 2U 1n 1＝6220×1100＝30匝，n 3＝U 3U 1n 1＝110220×1100＝550匝．(2)设原线圈输入电流为I 1，由P 入＝P 出，即 I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＝P 2＋P 3所以I 1＝P 2＋P 3U 1＝6＋60220A ＝0.3 A.答案：(1)30匝 550匝 (2)0.3 A15．(14分)如图4－14所示，某村在距村庄较远的地方建了一座小型水电站，发电机的输出功率为9 kW ，输出电压为500 V ，输电线电阻为10 Ω，允许线路消耗的功率为输出功率的4%，求：图4－14(1)若不用变压器而由发电机直接输送，用户得到的电压和功率是多少？(2)用如图所示电路输电，若用户需要220 V 电压时，所用升压、降压变压器原副线圈匝数比为多少？(不计变压器能量损失)解析：(1)不用变压器而直接输送时，输电线上的电流I ＝P U ＝9×103500A ＝18 A电压损失ΔU ＝IR ＝180 V 功率损失ΔP ＝I 2R ＝3240 W 用户得到的电压和功率分别是 U 用＝U －ΔU ＝320 V P 用＝P －ΔP ＝5760 W (2)由ΔP ＝P ×4%＝I 22R 得I 2＝6 A ，由P ＝U 2I 2得U 2＝1.5×103V 由n 1n 2＝U 1U 2得n 1n 2＝5001500＝13. U 3＝U 2－I 2R ＝(1500－60) V ＝1440 V所以n 3n 4＝U 3U 4＝1440220＝7211.答案：(1)320 V 5760 W (2)1∶3 72∶1116．(14分)(2011年创新试卷)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．光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式．将直流电变为交流电的装置称为逆变器．(1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？ 请简要回答．(2)有一台内阻为1 Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图4－15所示，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R ＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V 40 W ”灯6盏，若全部电灯正常发光，则图4－15①发电机输出功率多大？ ②发电机电动势多大？ ③输电效率多少？解析：(1)可以改变电压的大小以适应不同的需要；通过升压、降压在远距离输电中减少电能在输电线上的损耗，提高供电效率．所以用逆变器将直流电变为交流电，可以提高发电系统的利用率．(2)①发电机的输出功率：P 出＝nP 灯＋I 22R而I 2＝I 3＝14I 4＝14nI 灯＝14×22×6×40220A ＝6 A所以，P 出＝22×6×40＋62×4＝5424 (W)． ②E ＝U 1＋I 1r ，r 为发电机内阻，U 1＝14U 2，U 3＝4U 4U 2＝4U 4＋I 2R ＝4×220 V ＋6×4 V ＝904 V ；I 1＝4I 2所以，E ＝9044V ＋6×4×1 V ＝250 V .③η＝P 用P 出＝nP 灯P 出＝22×6×40 W 5424 W ×100%＝97%.答案：(1)见解析(2)①5424 W ②250 V ③97%附：教案格式模板所在单位 所属教研室 课 程 名 称 授 课 教 师《******》教案（宋体二号，标题加粗）一、课 程 性 质： （注：填公共基础必修课、公共基础选修课、专业基础必修课、专业核心必修课、师范技能必修课、师范技能选修课）二、总学时∕学分:三、课程类型：理论课（）实践（含实验）课（）四、学时分配：理论课（）学时实践（含实验）课（）学时五、授课专业、层次：六、本课程的教学目的和要求：七、本课程的教学重点、难点：八、教材和参考书：《******》教案内容（宋体二号，标题加粗）一、章节内容：（正文：宋体五号，标题加粗，18磅）二、课时：三、教学目的：四、教学重点与难点：五、教学方法：六、教学过程设计：小结：七、作业布置：八、教具：想要了解更多，请访问我的豆丁主页：/2363291614。
高考物理讲义选修3-2第6讲：变压器 远距离输电 (学生版)
变压器 远距离输电__________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________1.理解变压器的工作原理及输电过程中的能量损失问题 。
2.学会运用变压器知识解决有关的综合问题。
变压器1．变压器是改变交流电压的设备，互感现象是变压器工作的基础． 2．组成：（1）变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的. （2）原线圈：与交流电源连接，也叫初级线圈. （3）副线圈：与负载连接，也叫次级线圈. 3．理想变压器（1）电压与匝数的关系为：原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即_________. 该关系不仅适用于原、副线圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况，这是因为理想变压器的磁通量的变化率是相同的，因而每组线圈中产生的电动势和匝数成正比．在线圈内阻不计的情况下，线圈两端电压即等于电动势，故每组线圈两端电压都与匝数成正比.（2）电流与匝数的关系为：原、副线圈的电流与它们的匝数成反比，即______. 电流和匝数成反比的关系只适用于原、副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈，该关系即不适用． （3）功率关系：理想变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率．有：___________ ，即11222222U I U I U I U I ''''''=+++L L （4）对原、副线圈匝数比12n n 确定的变压器，其输出电压2U 是由输入电压决定的，2211nU U n =；在原副线圈匝数比12nn 确定的情况下，原线圈中的输入电流1I 是由副线圈中的输出电流2I 决定的，2121nIIn=（2I由所接负载而定）．（5）动态分析：此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原副线圈的电压12U U、，电流12I I、，输入和输出功率12P P、随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上述各量随负载电阻变化而变化的情况．在分析时要根据题意分清变量和不变量，分清自变量和因变量，即理想变压器各物理量变化的决定因素．4．几种常见的变压器（1）自耦变压器：原、副线圈共用一个线圈.（2）电压互感器：测量交流高电压，使用时，把原线圈与被测电路并联．（3）电流互感器：测量交流大电流，使用时，把原线圈与被测电路串联.自耦变压器电压互感器电流互感器电能的输送1．输电线上的电压损失和功率损失设输电电流为I，输电线的电阻为r，则电压损失U Ir∆=，功率损失__________2．降低输电损耗的途径（1）减小___________：用铜、铝来制造输电线.（2）减小___________：远距离输电时，提高输电电压，减小输电电流，是减小电压损失和功率损失的最有效途径.3．远距离输电过程示意图，如图所示．4．几个常见的关系：（1）电流关系：1221I nI n=，23I I=，3443I nI n=（2）电压关系：1122U n U n =，23U IR U =+线，3344U n U n =，其中1234n n n n 、、、分别表示升压变压器的原副线圈的匝数和降压变压器的原副线圈的匝数．（3）功率关系：12P P =，23P P P =+线耗，34P P =，41P P P =-线耗，22P I R =线耗线 5．分析（1）远距离输电的问题关键是分清各部分输入、输出的各个物理量及其相互关系，可先画出传输的结构示意图，通过原、副线圈的电流求出匝数比，也可通过电压关系求解．（2）输电导线中的损耗将升压变压器与降压变压器联系起来，升压变压器副线圈中的电流、输电线上的电流、降压变压器原线圈中的电流三者相等．欧姆定律对变压器不能应用，但对导线仍然成立． （3）电压是由发电站控制，送电单位通过电压控制用户的使用；同时用户也可以通过电流或功率影响送电单位电能的输送．因此我们在计算时，应根据电压、电流、功率的决定方向依次向下一级推导，即按“发电—升压—输电线—降压—用电器”的顺序分析或逆序分析．类型一：变压器的电压比，电流比及功率关系例1.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈接三个相同的灯泡，均能正常发光．在原线圈接有一相同的灯泡L ．则 A ．灯L 也能正常发光 B ．灯L 比另三灯都暗 C ．灯L 将会被烧坏 D ．不能确定解析：该题主要考查变压器的工作原理——原副线圈的电流关系和电功率等内容．该题易犯的错误是：由原副线圈匝数比n 1∶n 2＝3∶1，可知原副线圈电压之比为U 1∶U 2＝3∶1，既然副线圈中电灯能正常发光，可知U 2恰为灯的额定电压，所以原线圈中电灯两端电压U 1＞U 额．故被烧坏而错选C ．其错误是把变压器原线圈两端电压和电灯L 两端电压混淆了．正确的解答应为：原副线圈中的电流之比为I 1∶I 2＝1∶3，而副线圈中通过每灯的电流为其额定电流I 额＝I 2／3，故I Ｌ＝I 1＝32I ＝I 额即灯L 亦能像其他三灯一样正常发光．所以正确选项为A ． 答案：A类型二:远距离送电例2.有条河流，流量Q ＝2 m 3·s －1，落差h ＝5 m ，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V ，输电线总电阻R ＝30 Ω，允许损失功率为发电机输出功率的6%，为满足用电的需要，使用户获得220 V 电压，则该输电线路所使用的理想升压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220 V 、100 W ”的电灯正常发光？解析： 按题意画出远距离输电的示意图所示，电源端的输出功率P 总＝（tmgh ）×η＝2×1.0×103×10×5×0.5 W ＝5×104 W输电线上的功率损失P 损＝I 2R ，所以输电线中电流为I ＝3006.0105%604⨯⨯=⨯=R P RP 总损＝10 A则升压变压器B 1的原线圈电压U 1＝U 出＝240 V ，副线圈送电电压为U 2＝101054⨯=I P 总V ＝5×103 V所以升压变压器的变压比为n 1∶n 2＝U 1∶U 2＝3105240⨯＝6∶125输电线上电压的损耗 ΔU 损＝IR ＝10×30 V ＝300 V则降压器B 2的原线圈的电压U 1′＝U 2－ΔU 损＝5×103 V －300 V ＝4700 V据题意知，U 2′＝220 V ，所以降压变压器的匝数比为n 1′∶n 2′＝U 1′∶U 2′＝2204700＝235∶11因为理想变压器没有能量损失，所以可正常发光的电灯盏数为N ＝灯损总P P P -＝10006.010510544⨯⨯-⨯＝470类型三：远程输电、变压器的构造和工作原理例3.（2014 福建卷）图为模拟远距离输电实验电路图，两理想闫雅琪的匝数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。
高中物理 选修3-2 变压器与远距离输电
高考一轮复习 物理
(单选)中国已投产运行的 1 000kV 特高压输电是目前 世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用 500kV 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 1 000kV 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 ) P P A. 4 B. 2 C．2P D．4P
图 11－2－11
高考一轮复习 物理
一题一得 解答该类问题的关键是理解变压器的 “决定与 制约”关系．理想变压器的动态问题分析，要注意：①根据题 意分清变量和不变量；②要弄清“谁决定谁”的制约关系． 对电压而言，有输入才有输出，故输入决定输出．对电流、 电功(率)而言，有输出才有输入，故输出决定输入． 分析动态问题的思路程序可表示为
高考一轮复习 物理
(单选)(2012 年新课标)自耦变压器铁芯上只绕有一个 线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压 变压器的电路如图 11－2－11 所示，其副线圈匝数可调．已知 变压器线圈总匝数为 1 900 匝；原线圈为 1 100 匝，接在有效值 (单选)(2012 年新课标)自耦变压器铁芯 为 220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载 线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升 R 上的功率为 2.0 kW. 变压器的电路如图 11－2－11 所示，其副线圈匝 设此时原线圈中电流有效值为 I1，负载两端电压的有效值 变压器线圈总匝数为 1 900 匝；原线圈为 1 100 220 的交流电源上．当变压器输出电压调至 为 U2 且变压器是理想的，则 U为 I1 V 分别约为 ( ) 2和 B R 上的功率为 2.0 kW. A．380 V 和 5.3 A B．380 V 和 9.1 A C．240 V 和 5.3 A D．240 V 和 9.1 A 图 11－2－11
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随堂练习
一、单项选择题（共12小题；共48分）
1. “西电东送”是我国实现经济跨地区可持续发展的重要保证。
为了减少输电线上的损耗，需要采用
高压输电。
若金沙江流域上的向家坝电站输出的功率不变，输出电压提高到原来的20倍，则输电线上的电能损耗将减少为原来的
A. 1
20B. 1
100
C. 1
200
D. 1
400
2. 长江三峡水利枢纽是当今世界上最大的水利工程，它的装机总功率为2×107kW，是西部开发的
特大重点工程，也是“西电东送”的能源基地之一。
若用总电阻为100Ω的输电线将功率5×105kW的电能从三峡输送到用电区域，输电电压为5×102kV，输电线上损失的功率为
A. 1×104kW
B. 1×105kW
C. 2.5×104kW
D. 2.5×105kW
3. 远距离输送交变电流都采用高压输电。
我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电。
采用
高压输电的优点是
A. 可节省输电线材料
B. 根据需要调节电流的频率
C. 可减少电能损失
D. 可提高输电的速度
4. 输电线的电阻为r，输送的电功率为P。
若用电压U送电，则用户得到的功率为
A. P
B. P−(P
U )
2
r C. P−U2
r
D. (P
U
)
2
r
5. “西电东送”工程中为了减少输电损耗，必须提高电压。
从洪家渡水电站向华东某地输送106kW
的电能，输电电压为1000kV，输电线电阻为100Ω。
若采用超导材料作为输电线，可减少的电功率损失为
A. 106kW
B. 105kW
C. 104kW
D. 103kW
6. 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n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，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. I1
I2=n1
n2
B. I2=U2
R
C. I1U1=I22R
D. I1U1=I2U2
7. 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n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压u=U m sinωt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. (n1
n2)U m2
4r
B. (n2
n1
)U m2
4r
C. 4(n1
n2
)2(P
U m
)2r D. 4(n2
n1
)2(P
U m
)2r
8. 某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW。
现用500kV电压输电，则下列说法正确的是
A. 输电线上输送的电流大小为2.0×105A
B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV
C. 若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kW
D. 输电线上损失的功率为ΔP=U2
r
，U为输电电压，r为输电线的电阻
9. 如图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3，四根模拟输电线的
电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2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. A1、A2两表的示数相同
B. L1、L2两灯泡的亮度相同
C. R1消耗的功率大于R3消耗的功率
D. R2两端的电压小于R4两端的电压
10. 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n1、n2，电压分别为U1、
U2，电流分别为I1、I2，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. I1
I2=n1
n2
B. I2=U2
R
C. I1U1=I22R
D. I1U1=I2U2
11. 现在有一种实用型高温超导电缆，利用超导电缆可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的
总电阻为0.4Ω，它提供给用电器的电功率为40kW，电压为800V。
若用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为
A. 1kW
B. 10kW
C. 1.6kW
D. 1.6×103kW
12. 如图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3，四根模拟输电线
的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2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. A1、A2两表的示数相同
B. L1、L2两灯泡的亮度相同
C. R1消耗的功率大于R3消耗的功率
D. R2两端的电压小于R4两端的电压
二、填空题（共3小题；共19分）
13. 为了减少输电线上的能量损耗，需要采用高压输电。
若长江三峡电站输出的功率不变，输出电
压提高为原来的n倍，则输电线上的电流将减小为原来的，输电线上的电能损耗将减少为原来的。
14. 一座小型发电站的输出电压为U，输出功率为P，通过总电阻为R的输电线向用户供电，则输
电线上的电流为，输电线上损耗的电压为，输电线上损耗的功率为，用户得到的电压为。
15. 大型火电厂一般都建在比较容易获得煤、石油等资源的地方，发出的电能一般都要经过远距离
输送，才能供用户使用。
在远距离输送电能的过程中，输电线的电阻不能忽略，由于电流的效应，必然会有一部分能转化成能而损耗掉，导线越长，损耗越多。
根据焦耳定律表达式Q=可知，可以有两种方法来减少输电过程中的电能损耗，—种是，另一种是。
这两种方法中，既可以节约资源，又更有效地减少输电线路上电能损耗的是。
三、解答题（共4小题；共33分）
16. 为了减少输电线上的功率损失，应该提高输送电压和减小输电导线的电阻。
但有同学从下列推
证中得出了相反的结论：设输送电压为U，输送电流为I，则功率损失P=U 2
R。
因此，要降低功率损失，就应降低输送电压、增加输电线的电阻。
请问：这位同学的推证过程错在哪里?
17. 由电站向某地送电，每根输电线的电阻为r=0.1Ω，要输送的电功率为10kW，用400V低压
送电和用10000V高压送电，因线路发热损失的功率之比为多大?
18. 风力发电作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率
为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V，输电线电阻为10Ω。
若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比.
（2）画出此输电线路的示意图.
（3）用户得到的电功率是多少.
19. 某电厂要将电能输送给较远的用户，输送的总功率为9.8×104W，电厂输出的电压仅为350V，
为减少输送的功率损失，先用升压变压器将电压升高后输出，再用降压变压器将电压降低供用户使用.已知输电线路的总电阻为4Ω，允许损失的功率为输送功率的5%，所需的电压为220V，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比.。