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1、专题54 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
2、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
3、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如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10 kW，输电电压为400 V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2 kV高压输电，最后用户得到220 V、9.5 kW的电，求：（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；（2）输电线路导线电阻R；（3）用户降压变压器、原副线圈匝数比。【参考答案】（1） （2） （3）【详细解析】（1）升压变压器原、副线圈匝数比为（2）导线电阻R与输送电流和输电线上损失的电功率有关，有而输送电流决定于输出
4、电压及输送功率，所以有联立有（3）设降压变压器原线圈上电压为，则 所以降压变压器原、副线圈匝数比为。1在如图所示的远距离输电的电路图中，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，开关S闭合后，下列说法正确的是A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输入电压减小C流过灯泡L的电流减小D发电厂的输出功率增大【答案】BCD2一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
5、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）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
6、功率为A1 kWB10 kWC1.6 kWD1.6103 kW2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 Dk2:13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4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
7、，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5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1/4006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
8、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7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
9、变大8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9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I12r10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
10、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11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
11、12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13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14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
12、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15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，
13、那么可供40 W的电灯多少盏？16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。17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
14、以装“220 V，40 W”的电灯多少盏？18如图所示，某发电站通过燃烧煤来发电。发电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率是120 kW，输出电压是240 V，升压器原、副线圈的匝数之比为1:50，输电线的总电阻为10 ，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）降压器原、副线圈的匝数比为多少？19如图所示，发电机输出功率为100 kW，输出电压为U1=250 V，用户需要的电压为U4=220 V，两变压器之间输电线的总电阻为R线=10 ，其他电线的电阻不计，若输电线中因发热而损失的功率为总功率的4%，试求：（变压器是理想的
15、）发电机输出电流和输电线上的电流大小？20有一台内阻为1 的太阳能发电机，供给一个学校的用电，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，若要保证全部电灯正常发光，则（1）发电机的输出功率应是多大；（2）发电机的电动势多大。21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
16、功率P损多大?（2）发电机的电动势E多大?22（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1A【解析】输电导线上的输电电流，则输电线上损失的电功率P=I2R=5020.4 W=1 000 W，则若用超导材料可节约的电能为1 kW，故A项正确。【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。3C【解析】由于发电厂的输出电压
17、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，所以，故A正确，B错误；由于远距离输电，输电线电阻不能忽略，导致输电线路上电压损失，使功率损失，所以升压变压器的输出电压大于降压
18、变压器的输入电压，升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故C错误，D正确。故选AD。【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。7B【解析】根据理想变压器输入功率决定于输出功率，所以在用电高峰期，由输出功率变大可知输入功率变大，又因为输出电压稳定。所以输出电流变大，选项A错误；输电线电阻一定，电流增大，所以输电线路的功率损失变大，选项B正确；线圈的电压只与输入电压及原、副线圈匝数比有关，所以都不会随功率增大而发生变化，选项CD错误。故选B。8B【解析】根据输出功率P=UI，得出输出电流
19、，从而得出输出电压，根据求出损耗的功率，根据能量守恒求出用户得到的功率。根据得，输电线上的电流，A正确；当U是导线上损失的电压，可以用电流得出输电线上的电流，然而本题中U为输电电压，B错误；输电线上损耗的功率，C正确；损失的电压，故D正确。10AC【解析】根据题意，所有灯都正常工作，它们的总功率为，总电流为：，由得两个变压器之间输电线上的电流为，输电线上损耗的电功率。升压变压器的输出功率为，而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率：，AC正确；降压变压器上的输入电压，输电线上的电压损失为，因此升压变压器的输出电压为，升压变压器的输入电压为，升压变压器的输入电流为，故发电机的电动势，BD错误。【
20、名师点睛】解决本题的关键知道升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率，以及知道升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和。11AC【解析】根据，知输送功率不变，输送电压变为原来的20倍，则输电电流降为原来的，故A正确，B错误。根据P损=I2R得，电流降为原来的，则输电线上损耗的功率减为原来的。故C正确，D错误。故选AC。【名师点睛】解决本题的关键掌握输送功率与输送电压和电流的关系，以及知道输电线上损耗的功率P损=I2R=，注意U不是输电电压，而是输电线上的电压损失。【名师点睛】增加输电导线的横截面积能减小电阻，因此
21、，有利于减少输电过程中的电能损失，高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗，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，高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好。13AD【解析】输送的功率一定，根据P=UI，知输电电压越高，输电电流越小，根据P损=I2R，知输电线上损耗的能量就小，在允许功率损耗相同的情况下，可以适当减小导线的横截面积，故AD正确，BC错误。故选AD。14AC【解析】因降压变压器副线圈两端交变电压为，则副线圈电压有效值。由知流过电阻的电流，因变压器工作原理知变压器原副线圈两端电压、电流分别与匝数的关系为：和。由此知降压变压器原线圈两端电
22、压，有，故；降压变压器原线圈中流过的电流，有，故。则电压表示数，故A选项正确；由选项A分析知电流表的示数即流过的电流大小，故，故B选项错误；输电线上损失的功率，故C选项正确；发电机的输出功率。故D选项错误。故选AC。【名师点睛】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系：电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。15（1） （2）n=900盏 VU3=U2U=10 000400=9 600 V（2）P灯=P kWn=P灯/P1=36103/40=900盏16（1）见解析 （2） （3）【解析】（1）输电线路的示意图如图所示（2）用户得到的电功率（3）输电线损耗功率，
23、又输电线电流原线圈中输入电流所以这样，所以17（1） （2）盏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18（1） W （2）【解析】（1）根据理想变压器的变压规律得输电电压输电电流：输电线上损失的功率 W（2）输电线上损失的电压降压变压器原线圈两端的电压U3=U2U=12 000 V100 V=11 900 V根据理想变压器的变压规律得：19 I2=20 A又P线=I22R线输电
24、线电流I2=I3=20 A原线圈中输入电流20（1）P出=5 424 W （2）【解析】（1）全校消耗的总功率：P用=NP0=22406 W=5 280 W设线路电流为I线，用电器电压为U4，降压变压器原线圈电压为U3，则根据变压比：，解得：线路损失功率那么发电机的输出功率为：P出=P用+P损=5 280 W+144 W=5 424 W（2）发电机的电流为：升压变压器的输入电压为：发电机的电动势为：【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
25、数关系。21（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。22D【解析】取=k1，降压变压器与L1部分可等效为电阻r=k2RL，则A1示数I3=，A2示数I2=，由+kRL2RRL=(k1)(RL)0，故I3=I2，故L1更亮，B错误；由I3I2，功率P=I2R，则R1消耗的功率小于R3消耗的功率，C错误；由U=IR，R2两端的电压小于R4两端的电压，D正确。