高考物理一轮复习微专题系列之热点专题突破专题66远距离输电问题学案

2019高考物理一轮复习微专题系列之热点专题突破专题66远距离输电问题学案本文简介：专题66远距离输电问题1.输电过程在每个回路中，变压器的原线圈是电源回路的用电器，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．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＝I2R

2019高考物理一轮复习微专题系列之热点专题突破专题66远距离输电问题学案本文内容：

专题66

远距离输电问题

1.

输电过程

在每个回路中，变压器的原线圈是电源回路的用电器，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．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.

3．电压损失

(1)ΔU＝U－U′；(2)ΔU＝IR

4．输送电流

(1)I＝；(2)I＝.

5.

输电线路功率损失的计算方法

（1）P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．

（2）P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．

（3）P损＝，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．

（4）P损＝ΔUI线．

【典例1】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U

C．理想变压器的输入功率为Ir

D．输电线路上损失的电功率为I1U

【答案】A

【解析】理想变压器输入和输出功率相同，设用户端得到的电压为U2，则有I1U1＝I2U2，U2＝，选项A正确；输电线上的电压降为ΔU＝I1r，或者ΔU＝U－U1，选项B错误；理想变压器的输入功率为P＝I1U1，选项C错误；输电线路上损失的电功率为ΔP＝Ir，选项D错误．

【典例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

【典例3】在图示的远距离输电电路图中，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知升压变压器的原、副线圈匝数之比为1：3，输电线的总电阻R＝2.5Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为5：1，降压变压器的副线圈与滑动变阻器组成闭合电路。当负载R0＝1.1Ω时，降压变压器副线圈两端交变电压u＝2202sinl00πt（V）。若将变压器视为理想变压器，则

A．

通过R的电流为25A

B．

升压变压器的输入功率为4.8×104W

C．

发电机的输出电压为400V

D．

当负载电阻R0增大时，发电机的输出功率增大

【答案】BC

【解析】用电器的电流为I4=UR0=2201.1A=200A，降压变压器原线圈的电流为，所以A错误。升压变压器的输入功率为

发电机的输出电压即为升压器原线圈的电压,因为所以U1U2=n1n2得U1=400V，所以B、C正确。当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输电线R消耗的功率增大，故D错误；故选：BC。

【跟踪短训】

1．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。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I1U1I2

B．

理想变压器的输入功率为I12r

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

【答案】AD

2．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4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u＝220sin

(100πt)

V，降压变压器的副线圈与阻值R0＝11

Ω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4∶1

C．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

3.

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，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，不考虑其他因素的影响．则(

)．

A．送电电流变为原来的2倍

B．输电线上降落的电压将变为原来的2倍

C．输电线上降落的电压将变为原来的

D．输电线上损耗的电功率将变为原来的

【答案】

C

【解析】

根据输送电功率P输＝U输I输及P输不变可知，送电电流I输＝P输/U输∝1/U输，当U输变为原来的2倍时，I输变为原来的，选项A错误；输电线上降落的电压U降＝I输R降∝I输，所以，当送电电流变为原来的时，输电线上降落的电压也变为原来的，选项B错误、C正确；输电线上损耗的电功率P损＝IR降∝I，所以输电线上损耗的电功率将变为原来的，选项D错误．

课后作业

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P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R。则

A．

输电线上的电压为U

B．

输电线上的电流I=UR

C．

输电线上损失的功率P=U2R

D．

输电线上损失的功率P=

【答案】D

2．某电站用11kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R．现若用变压器将电压升高到220kV送电，下面选项正确的是

A．

输电线上的电流增为原来的20倍

B．

输电线上的电流减为原来的120

C．

输电线上损失的功率为原来的400倍

D．

若要使输电线上损失功率不变，可将输电线的半径为原来的120

【答案】BD

【解析】根据P=UI得，I=PU，输送功率一定，输送电压变为原来的20倍，则输送电流变为原来的120，故A错误，B正确。根据，因输送电流变为原来的120，则损失的功率变为原来的，故C错误。输送电流变为原来的120，根据，要使输电线上的功率不变，电阻变为原来的400倍，根据，半径变为原来的120，故D正确；故选BD。

3．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T2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

【答案】B

4．某发电站的输出功率为104

kW,输出电压为4

kV,通过理想变压器升压后向80

km远处的用户供电.已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8

Ω·m,导线横截面积为1.5×10－4

m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%.则以下说法正确的是：（

）

A．

升压变压器的输出的电压为40

kV

B．

输电线路上的电压损失为3.2

kV

C．

输电线的电阻为12.8Ω

D．

理想变压器原副线圈的匝数比为1:10

【答案】B

【解析】输电线路的电阻为；输电线上损失的功率为△P=4%P=4%×104KW=400KW；由△P=I2R得。由P=UI得;输电线上损失电压为△U=IR=125×25.6V=3.2kV；变压器原副线圈匝数比为，故选B。

5．某小型水电站的电能输送过程如图所示，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R为5Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为5∶1，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与R0＝11

Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法正确的是

A．

流过R0的电流是20

A

B．

流过R的电流是100

A

C．

T1副线圈两端电压为1100V

D．

输电线路上损失功率为80W

【答案】AD

6．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2PUm

B．

输电线上损失的电压为n2Um2n1

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

【答案】C

【解析】输入的交流电的有效值U1＝Um2，升压变压器副线圈中的电压U2＝U1，故输电线上通过的电流为，故A错误；输电线路上损失的电压△U＝Ir＝，故B错误；损失的功率△P=I2r=，故C正确；输电的效率，则仅增大输送的电功率，可降低输电的效率，故D错误；故选C。

7．某电站采用6000V的电压进行远距离输电，输送总功率为500kW，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4800

kW·h，下列说法正确的是(

)

A．

输送电流为12A

B．

用户得到的功率为400

kW

C．

输电效率为60%

D．

输电导线的电阻为86.4

Ω

【答案】C

8．如图所示为远距离输电示意图,线路总电阻为r,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U2；下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

C．

D．

【答案】B

9．某小型发电站高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器的输入功率为20kW，用户获得的功率为19kW，输电线的总电阻为。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1：10。下列说法中正确的是（

）

A．

电流表的示数为1A

B．

升压变压器的输出电压U2=2000V

C．

其它条件不变,将P下移，用户获得的电压将增大

D．

其它条件不变，用户增多，输电线上损耗的功率将减小

【答案】AB

【解析】（1）根据升压端输入功率和最终到达用户端的功率，可以知道输电线上损失的功率=1000W，根据题意，输电线上的电阻R=10Ω，根据，得输电线中的电流为；又因为电流互感器原、副线圈的匝数比为1：10，则流过电流表的电流为1A，则选项A正确；

（2）升压变压器为理想变压器，故升压变压器的输出功率为20kW=20000W，则在升压变压器副线圈端，根据P=UI，得升压变压器的输出电压=2000V，B正确；

（3）降压变压器原、副线圈电压比满足U3U4=n3n4，故用户端电压，其它条件不变，将P下移，则增大，会导致变小，C错误；

（4）其它条件不变，用户增大，则用户端总电阻减小，根据可知，用户端总功率增大，因P3=P4，P3=U3I，所以输电电流I增大，根据，可知输电线损耗的功率将会增大，D错误；

故本题选AB

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

B．C、D端电压一定为220

V

C．E、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

11．某发电厂的发电机组输出的电压恒为400

V，将其通过升压变压器升压后加在输电线上向距离较远的用户端变电站供电，输电线总电阻为5Ω，当输送的电功率恒为200

kW时，发电厂提供的电能与用户端消耗的电能不相等，二者在一个小时内相差50度电，则下列说法正确的是

A．

输电线上损失的功率为50

W

B．

供电端升压变压器的匝数比为1：5

C．

输电线上损失的电压为50

V

D．

若输电功率增大，则输电线上损失的功率将会减小

【答案】B

【解析】输电线上损失的功率，选项A错误；，解得U=2000V，升压变压器的匝数比为：40:2000=1:5，选项B正确；根据，解得?U=500V，选项C错误；输电电压不变，若输电功率变大，则输电电流变大，输电线上损失的功率变大，选项D错误；故选B.

12．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14，输电电压应变为（

）

A．

55

kV

B．

110

kV

C．

440

kV

D．

880

kV

【答案】C

【解析】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=PU2R。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440V，故选项C正确。

13．一座小型发电站的输出功率是20kW，输电线路总电阻是．

（1）若输电电压是400V，求输电线路损耗的电功率；

（2）若改用5000V高压输电，求输电线路损耗的电功率；输电线路损失的电压；若用户端利用n1:n2=20:1的变压器降压，用户得到的电压是多少？

【答案】（1）12.5kW

（2）80W，20V，226.4V