备战2019年高考物理 考点一遍过 考点54 远距离输电（含解析）

远距离输电一、远距离输电1输电过程（如图所示）2输送电流（1）；（2）。3输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q=I2Rt。4电压损失（1）U=UU；（2）U=IR。5功率损失（1）P=PP；（2）P=I2R=()2R。6降低输电损耗的两个途径（1）减小输电线的电阻，由电阻定律可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积；（2）减小输电导线中的输电电流，由P=UI可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流。二、远距离输电问题1远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机升压变压器远距离输电线降压变压器用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析。2远距离高压输电的几个基本关系（以下图为例）（1）功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3；（2）电压、电流关系：，U2=U+U3，I2=I3=I线；（3）输电电流：；（4）输电线上损耗的电功率：P损=I线U=I线2R线=R线。当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的。3远距离输电问题的“三二一”（1）理清三个回路（2）抓住两个联系理想的升压变压器联系了回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是，P1=P2；理想的降压变压器联系了回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是，P3=P4。（3）掌握一个守恒能量守恒关系式P1=P损+P3（2018广东省惠州市东江高级中学高二第二学期四月月考）如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V，输出的电功率为50 kW，用电阻为3 的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程，下列说法正确的是A输电线上的损失功率为300 WB升压变压器的匝数比为1:100C输电线上的电流为100 AD降压变压器的输入电压为4 970 V【参考答案】AD【详细解析】输电线上损失功率为，A正确；输电线上的电流为，C错误；升压变压器原线圈中的电流为，根据电流与匝数成反比，得，B错误；升压变压器副线圈两端的电压为，输电线上损失的电压为，降压变压器输入电压为，D正确。1（2018山东省聊城市高二（下）期末模拟）如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻和理想变压器匝数均不变，且n1:n2=n4:n3，当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是A用户的总电阻增大B用户两端的电压U4减小CU1:U2=U4:U3D用户端增加的功率等于升压变压器多输入的功率【答案】BC【解析】A、当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小，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，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U1不变，则U2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U4减小，故B正确；C、因为原副线圈的电压比等于匝数之比，则，因为n1:n2=n4:n3，所以U1:U2=U4:U3，故C正确；D、用户消耗的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，故D错误。故选BC。【名师点睛】当用电器增多时，用户消耗的功率增大，根据降压变压器的输出电流的变化得出输电线上的电流变化，从而得出电压损失的变化，根据升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和电压损失之和得出用户电压的变化。升压变压器的输出功率等于功率损失和降压变压器的输入功率之和。变压器的原副线圈的电压之比等于匝数之比。2一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 ，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：（1）升压变压器副线圈两端的电压；（2）输电线上损耗的电功率；（3）降压变压器原、副线圈的匝数比。（4）该厂安装的都是“220 V 40 W”的电灯，不考虑其他电器，则允许同时开多少盏灯？【答案】（1） （2） （3） （4）【解析】（1）因为，所以（2）。输电线中电流则输电线损耗功率（3）输电线上损耗的电压降压变压器原线圈降压变压器匝数比（4）所以灯的盏数盏1如图为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0.4 ，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体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A1 kWB10 kWC1.6 kWD1.6103 kW2（2018江苏省天一中学高考考前热身卷）某发电机输出的交流电压如图所示，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。则下列说法中正确的是A发电机输出交流电压的有效值为500 VB用户获得的交流电压频率为50 HzC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若增加升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小3在远距离高压输电线路中，设输送电功率、输电线路上损失的功率、导线长度和材料均相同，若两次输电电压U1:U2=1:k，则此两种情况下导线横截面积S1:S2为A1:k Bk:1C1:k2 Dk2:14（2018湖北省部分重点中学高三上学期起点考试）如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R=10 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4:1，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压（V），当用电器电阻R0=11 时 A通过用电器R0的电流有效值是20 AB当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小C发电机中的电流变化频率为100 HzD升压变压器的输入功率为4 650 W5如图所示，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器。随夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的A变压器的输出电压U2增大，且U2U1B变压器的输出电压U4增大，且U4U3C输电线损耗的功率增大D输电线损耗的功率不变6（2018山东省济宁市第一中学高三第一学期收心考试）在如图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，下列说法中正确的是A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输电线上损失的功率增大D输电钱上损耗的功率占总功率的比例增大7如图为远距离的简化电路图。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I1，其末端间的电压为U1。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I2。则A输电线路上损失的电功率I1UB输电线上的电压降为UC理想变压器的输入功率为D用户端的电压为8（2018山东省聊城市高二下学期期末考试）如图所示远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是，用等效总电阻是的两条输电线输电，输电线路中的电流是，其末端间的电压为。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。则A用户端的电压为B理想变压器的输入功率为C输电线路上损失的电功率为D当用户消耗的功率增大时，输电效率将下降9某发电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R。现若用理想变压器将电压升高到220 kV送电，下面哪个选项正确A因I=，所以输电线上的电流增为原来的20倍B因I=，所以输电线上的电流减为原来的C因P=，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的1/40010（2018山东省烟台市高二下学期期末考试）有一理想变压器原、副线圈的匝数比为100:1，原线圈上所加电压为23 kV，副线圈通过总电阻为1 的输电线向用户供电，用户得到的电压是220 V，则下列说法中正确的是A用户得到的电功率为2.2 kWB通过变压器原线圈的电流为0.1 AC输电线上的电压降为1 VD输电线损耗的功率为l00 W11某小型水电站的电能输送示意图如下。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n1、n2。降压变压器原副线匝数分别为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ABC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（2018山东省枣庄市第八中学东校区高二下学期期末考试）如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光。则下列说法正确的是A仅闭合开关S，灯L1会变亮B仅闭合开关S，r消耗的功率会变大C仅将滑片P下移，电流表的示数会变大D仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小13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，经降低电压后再输送至各用户。设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致A发电机的输出电流变小B高压输电线路的功率损失变大C升压变压器次级线圈两端的电压变小D升压变压器次级线圈两端的电压变大14（2018陕西省咸阳市高二下学期期末教学质量检测）陕西神木750 kV输变电工程目前已进入全而架线施工阶段。若工程完成后对同一输电线路，相比原来的250 kV输电，下列说法正确的是A输电线上的电流频率将变为原来的三分之一B输电线上的电流将变为原来的三分之一C输电线上损失的电功率将变为原来的三分之一D输电线上损失的电功率将变为原来的九分之一15某发电站采用高压输电向外输送电能。若输送的总功率为P0，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16（2018浙江省诸暨中学高二上学期期中考试）如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在原线圈两端接入一电压u=Umsint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 BC D17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I1，其末端间的电压为U1。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I2。则A用户端的电压为B输电线上的电压降为UU1C理想变压器的输入功率为I12rD输电线路上损失的电功率为I12r18有一台太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为1:4，降压变压器的匝数比为4:1，输电线的总电阻R=4 ，全校共22个班，每班有“220 V，40 W”灯6盏，若全部电灯均为并联且正常发光，则A发电机输出功率为5 424 WB发电机输出电压为230 VC输电线上损失功率为144 WD以上都不对19（2018福建省莆田第六中学高二6月月考）2014年2月初低温雨雪冰冻造成我国东部部分地区停电，为消除高压输电线上的凌冰，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，高压线上送电电压为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输电电压为3U B输电电压为UC输电电流为I D输电电流为9I20某发电厂原来用11 kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到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据公式，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20B据公式，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍C据公式，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400D据公式，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍21如图是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 A增加输电导线的截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过增大输电电压来减小输电线中的电流，有利于减小输电过程中的电能损失C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中电能损失越小D高压输电时必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好22（2018山东省德州市高二下学期期末考试）如图所示为远距离输电示意图，线路总电阻为，发电厂输出电压不变，三个回路的电流依次为，两变压器均为理想变压器，左侧变压器输入电压为，输出电压为；右侧变压器输入电压为，输出电压为，以下选项错误的是 A若用户消耗的功率增大，随之增大B若用户消耗的功率增大，随之增大CD23远距离输送交流电都采用高压输电.我国正在研究用比330 kV高得多的电压进行输电。采用高压输电的优点是A可节省输电线的材料B可根据需要调节交流电的频率C可加快输电的速度D可减少输电线上的能量损失24（2018安徽省池州市高二年级下学期期末质量检测）某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。两变压器均为理想变压器，发电机的输出电压及输电线的电阻均不变。在用电高峰期，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，下列说法正确的是A用户总电阻变大B降压变压器的输入电压变小C输电线上损耗的功率变小D通过升压变压器原线圈的电流变小25某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机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，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表，则以下说法正确的是A电压表的示数为B电流表的示数为 C输电线上损失的功率为D发电机的输出功率为26（2018福建省南平市高二下学期期末质量检测）如图所示的远距离输电电路，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的电压、电流和功率分别为、，降压变压器原、副线圈的电压、电流和功率分别为、，输电线上的总电阻为，下列说法中正确的是ABCD输电线上损耗的功率为27（2018山西省阳泉市第十一中学高二下学期第一次月考）如图为远距离输电示意图，图中两变压器均为理想变压器，升压变压器原副线圈的匝数分别为，降压变压器原副线圈的匝数分别为，输电线的总电阻为r。将原线圈接到的交流电源上，若输送的电功率为P，不考虑其他因素的影响，则A输电线上通过的电流为B输电线上损失的电压为C输电线上损失的电功率为D仅增大输送的电功率即可提升输电的效率28（2018云南省玉溪市元江一中高二四月份月考）某电站采用6 000 V的电压进行远距离输电，输送总功率为500 kW，测得安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜读数相差4 800 kWh，下列说法正确的是A输送电流为12 A B用户得到的功率为400 kWC输电效率为60% D输电导线的电阻为86.4 29某发电站，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组成的用户，发电机输出功率为100 kW，输出电压是400 V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:25，输电线上功率损失为4%，用户所需电压为220 V，求：（1）输电线的电阻和降压变压器的匝数比为多少?（2）若有60 kW分配给生产，其余电能用来照明，那么可供40 W的电灯多少盏？30发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：（1）画出此输电线路的示意图.（2）用户得到的电功率是多少？（3）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。31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200 kW，输出电压为500 V，输电导线的总电阻为10 ，导线上损耗的电功率为16 kW，该村的用电电压是220 V。（1）输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；（2）如果该村某工厂用电功率为80 kW，则该村还可以装“220 V，40 W”的电灯多少盏？32如图所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1 ，升压变压器匝数比为n1:n2=1:4，降压变压器的匝数比为n3:n4=4:1，输电线总电阻为R线=4 ，全校有22间教室，每间教室安装“220 V，40 W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：（1）输电线上损耗的电功率P损多大?（2）发电机的电动势E多大?33（2018江苏卷）采用220 kV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，输电电压应变为A55 kV B110 kV C440 kV D880 kV34（2014福建卷）图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1=n42R，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AA1、A2两表的示数相同BL1、L2两灯泡的亮度相同CR1消耗的功率大于R3消耗的功率DR2两端的电压小于R4两端的电压【名师点睛】输电线是纯电阻电路，损失功率可以用三个公式求解，P=I2R=UI，其中U是电压损耗，而不是输电电压。 2BC【解析】A、由图象可知交流电的最大值为Um=500 V，因此其有效值为，故A错误。B、发电机的输出电压随时间变化的关系，由图可知，T=210-2s，故，故B正确。C、若增加用户用电负载的数量，当总电阻减小时，电流增大，P=I2R知损失功率增大，故C正确。D、增大升压变压器原线圈匝数，输出电压减小，损失的功率为，损失功率增大，故D错误。故选BC。【名师点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式。3D【解析】根据P=UI得导线上的功率损失：，解得；因U1:U2=1:k，则S1:S2=k2:1，故选D。【名师点睛】在输电的过程中，交流电的频率不变，结合降压变压器的输出电压和用电器的电阻，根据欧姆定律求出通过用电器的电流，结合输电线上的功率损失求出升压变压器的输入功率。5C【解析】由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压U2不变，升压变压器U1U2，故A错误；随夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压U4减小，降压变压器U4U3，故B错误；输电线损耗的功率P线=I2线R，输电线上电流增大，输电线损耗的功率增大，故C正确，D错误；故选C。 【名师点睛】理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系。理想变压器电压和匝数关系。6CD【解析】由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，故A错误；由于发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI，可知输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，故B错误；根据，又输电线上的电流增大，电阻不变，所以输电线上的功率损失增大，故C正确。根据，发电厂的输出电压不变，输电线上的电阻不变，所以输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大，故D正确。所以CD正确，AB错误。【名师点睛】对于远距离输电问题，一定要明确整个过程中的功率、电压关系，尤其注意导线上损失的电压和功率与哪些因素有关。8AD【解析】由于输电线与用户间连有一理想变压器，设用户端的电压是，则，得，A正确；理想变压器的输入功率为线路上消耗的电功率与用户消耗功率之和，故为，B错误；线路上损失的电功率为，C错误；当用户消耗的功率增大时，用户端的电流增大，根据可知输送电线上的电流增大，电厂的输出功率增大，则，发电厂的输出电压不变，输电线上的电阻不变，所以输电线上损耗的功率占总功率的比例随着发电厂输出功率的增大而增大；输电效率随着发电厂输出功率的增大而减小，D正确。【名师点睛】正确解答本题需要掌握：理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压由输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系。理想变压器电压和匝数关系。 【名师点睛】已知输电电压与输电功率，由电功率公式P=UI的变形公式可以求出输电电流，由起点与终点两只电表的示数相差，可以求出输电损失的功率，然后由的变形公式求出导线电阻。29（1） （2）n=900盏【解析】（1）因为，所以I2=P/U2=100103/10 000=10 A又VU3=U2U=10 000400=9 600 V（2）P灯=PkWn=P灯/P1=36103/40=900盏30（1）见解析 （2） （3）原线圈中输入电流所以这样，所以31（1） （2）盏【解析】（1）根据如图所示输电线路，设高压输电线电流I2，输电电压为U2，由题意可知：P损=I22r；所以有： 而根据电流与匝数成反比，则有： U3=U2I2R线=(500104010) V=4 600 V根据电压与匝数成正比，则： （2）据降压变压器输入功率等于输出功率有：P3=P4=20016=184 kW灯可以消耗的功率是：P灯=104 kW所以还可装灯的盏数为：盏32（1）P损=144 W （2）E=250 V（2）降压变压器上U3=4U4=880 V输电线上的电压损失为UR=IRR=24 V因此升压变压器的输出电压为U2=UR+U3=24+880=904 V输入电压为输入电流为I1=4I2=24 A发电机内阻上的电压Ur=I1r=24 V发电机的电动势E=U1+Ur=226 V+24 V=250 V 【名师点睛】理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象。远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损。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。 33C【解析】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力。当输电功率P=UI，U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P损=I2R，R为输电线路的电阻，即P损=。当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压为原来的2倍，即440 V，故选项C正确。【名师点睛】本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题。21