2019年高考物理 双基突破（二）专题37 远距离输电精讲.doc

专题37 远距离输电一、远距离输电1输电过程，如图所示。2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QI2Rt。（1）减少输电电能损失的两种方法理论依据：P损I2R.减小输电线的电阻：根据电阻定律R，要减小输电线的电阻R，在保证输电距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法。减小输电导线中电流：在输电功率一定的情况下，根据PUI，要减小电流，必须提高电压。（2）输电线路功率损失的计算方法 P损PP，P为输送的功率，P为用户所得功率。 P损IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻。P损，U为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻。P损UI线，U为输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流。3电压损失：（1）UUU；（2）UIR。4功率损失：（1）PPP；（2）PI2R（）2R。5输送电流：（1）I；（2）I。【题1】2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5104，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时型号AED6500S输出电压范围220300 V最大输出功率60 kWA输电线路中的电流为20 A B发电机的实际输出电压为300 V C在输电线路上损失的电功率为8 kWD如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V【答案】C【题2】随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益增大，节能变得越来越重要某发电厂采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U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是A输电线上损耗的功率为 B输电线上损耗的功率为C若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电 D采用更高的电压输电会降低输电的效率【答案】C【解析】设发电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率为PPP0，PI2R，A、B选项错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上电流，故可以减小输电导线上损耗的功率，C项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减小，则发电厂输出的总功率减小，故可提高输电的效率，D项错误。【题3】（多选）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T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，降压变压器副线圈两端交变电压u220sin （100t） V，降压变压器的副线圈与阻值R011 的电阻组成闭合电路。若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是A通过R0电流的有效值是20 A B降压变压器T2原、副线圈的电压比为41C升压变压器T1的输出电压等于降压变压器T2的输入电压D升压变压器T1的输出功率大于降压变压器T2的输入功率【答案】ABD【题4】（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输电的电压越高，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 【解析】输电线路上损失电压UIR，在R一定时，U和I成正比若U越高，I，I越小，那么U越小。输电线路上损失的功率PI2R，当P一定时，I，所以P（）2R，即P和U的平方成反比，跟I的平方成正比，故A、C正确。 间的基本结构，如图所示。输电过程的电路被划分为三个独立的回路，即电源回路、输送回路和用户回路。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，每个回路均可应用闭合电路欧姆定律、串并联电路的规律，而变压器的电压、电流、功率关系则是联系不同回路的桥梁。2抓住两个联系（1）理想的升压变压器联系了电源回路1和输送回路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，P1P2。（2）理想的降压变压器联系了输送回路2和用户回路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，P3P4。3掌握一个能量守恒定律发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈1，线圈1上的能量就是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为P1P线损P用户。4远距离高压输电的几个基本关系（以图为例）（1）功率关系：P1P2，P3P4，P2P损P3。（2）电压、电流关系：，U2UU3，I2I3I线。（3）输电电流：I线。（4）输电线上损耗的电功率：P损I线UIR线（）2R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。5远距离输电问题的分析思路及常见的“三个误区”（1）分析思路：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）三个误区：不能正确地利用公式P损（）2R计算输电线上的损耗功率导致错误；不能正确理解升压变压器的输出电压U2、降压变压器的输入电压U3和输电线上损失的电压U的关系导致错误，三者关系是U2UU3；不能正确理解升压变压器的输入功率P1、降压变压器的输出功率P4和输电线上损失的功率P损的关系导致错误，三者关系是P1P损P4。【题5】（多选）一台发电机最大输出功率为4000 kW，电压为4000 V，经变压器T1升压后向远方输电输电线路总电阻为R1 k.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AT1原、副线圈电流分别为103 A和20 ABT2原、副线圈电压分别为1.8105 V和220 VCT1和T2的变压比分别为150和401D有6104盏灯泡（220 V、60 W）正常发光【答案】ABD【题6】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象，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 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当用户用电器总电阻增大时，输电线上损失的功率减小【答案】D【题7】（多选）某发电机输出的交流电如图，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。则下列说法正确的是A发电机输出交流电的有效值为500 VB用户获得的交流电频率为50 HzC若增加用户用电负载数量，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【答案】BC【解析】由题图图象可知交流电的最大值为Um500 V，因此其有效值为U250 V，故A错误；由题图可知，T2102 s，故f50 Hz，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PI2R知损失功率增大，故C正确；增大升压变压器原线圈匝数，输出电压减小，损失的功率为P（）2R，损失功率增大，故D错误。 的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。两条输电线总电阻用R0表示。当负载增加时，则A电压表V1、V2的读数几乎不变B电流表A2的读数增大，电流表A1的读数减小C电压表V3的读数增大，电流表A2的读数增大 D电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变【答案】AD【题9】2013年4月20日8时2分在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机，该发电机说明书的部分内容如下表所示。现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示。发电机到安置区的距离是400 m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5104 ，安置区家用电器的总功率为44 kW，当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时。型号AED6500S输出电压范围220300 V最大输出功率60 kW A输电线路中的电流为20 AB发电机的实际输出电压为300 VC在输电线路上损失的电功率为8 kWD如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300 V【答案】C【解析】当这些额定电压为220 V的家用电器都正常工作时，输电线路中的电流为I200 A，A错；导线电阻为R2.51044002 0.2 ，则发电机的实际输出电压为U输UIR260 V，B错；在输电线路上损失的电功率为P损I2R8 kW，C对；如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压的最大值是UmU输368 V，D错。 【题10】如图所示为重庆某中学教学区供电示意图，供电部门通过理想变压器原线圈A、B端送电，虚线框内表示教学区内各教室的照明电路。已知变压器副线圈C、D两端距教学区输入端E、F距离较远，电路之间输电线电阻不能忽略，设定A、B端输入电压一定，则以下说法正确的是 A如果教学区同时使用的电灯减少，A、B端输入功率仍不变BC、D端电压一定为220 VCE、F端电压一定为220 V D教学区内同时使用的电灯越多，E、F端输入电压越低【答案】D【题11】某电厂要将电能输送到较远的用户，输送的总功率为9.8104 W，电厂输出电压仅为350 V，为减少输送功率损失，先用一升压变压器将电压升高再输出。已知输电线路的总电阻为4 ，允许损失的功率为输送功率的5%，所需电压为220 V，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少？【答案】1813311