新課改高中物理選修二同步專題講義：11 B電能的輸送 中檔版（教師版）

電能的輸送知識點：電能的輸送一、輸送電能的基本要求1．可靠：指供電線路可靠地工作，故障少．2．保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——電壓和頻率穩(wěn)定．3．經(jīng)濟：指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗少．二、降低輸電損耗的兩個途徑1．輸電線上的功率損失：P＝I2r，I為輸電電流，r為輸電線的電阻．2．降低輸電損耗的兩個途徑(1)減小輸電線的電阻：在輸電距離一定的情況下，為了減小電阻，應(yīng)當(dāng)選用電阻率小的金屬材料，還要盡可能增加導(dǎo)線的橫截面積．(2)減小輸電線中的電流：為了減小輸電電流，同時又要保證向用戶提供一定的電功率，就要提高輸電電壓．三、電網(wǎng)供電1．遠(yuǎn)距離輸電的基本原理：在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器升壓，然后進行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過降壓變壓器降到所需的電壓．2．電網(wǎng)：通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡(luò)．3．電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(1)降低一次能源的運輸成本，獲得最大的經(jīng)濟效益．(2)減小斷電的風(fēng)險，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需的平衡．(3)合理調(diào)度電力，使電力的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高．技巧點撥一、輸電線上的電壓和功率損失1．輸電線上的電壓損失圖2ΔU＝U－U′＝Ir＝eq\f(P,U)r.2．輸電線上的功率損失(1)ΔP＝I2r，其中I為輸電線上的電流，r為輸電線的電阻．(2)ΔP＝ΔU·I或ΔP＝eq\f(ΔU2,r)，其中ΔU為輸電線上的電壓損失．3．減少電壓損失和功率損失的方法(1)減小輸電線的電阻r，根據(jù)r＝ρeq\f(L,S)，可減小電阻率ρ，目前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導(dǎo)線材料；也可增大導(dǎo)線的橫截面積S，但過粗的導(dǎo)線會多耗費金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設(shè)帶來很大的困難．(2)減小輸電電流I，根據(jù)I＝eq\f(P,U)，在輸送功率P一定，輸電線電阻r一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，輸送電流可減為原來的eq\f(1,n)，輸電線上的功率損耗將降為原來的eq\f(1,n2).二、解決遠(yuǎn)距離高壓輸電問題的基本方法1．首先應(yīng)畫出遠(yuǎn)距離輸電的電路圖(如圖)，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應(yīng)位置．2．理清三個回路：回路1：P1＝U1I1回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I22R線＋P3，I2＝I3回路3：P4＝U4I4.3．常用關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，U2＝ΔU＋U3，eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4).(3)電流關(guān)系：eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，I2＝I線＝I3，eq\f(I3,I4)＝eq\f(n4,n3).(4)輸電電流：I線＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(P3,U3)＝eq\f(ΔU,R線).(5)輸電線上損耗的電功率：ΔP＝P2－P3＝I線2R線＝eq\f(ΔU2,R線)＝ΔU·I線．(6)輸電線上的電壓損失：ΔU＝I線R線＝U2－U3.例題精練1．（2021?淄博二模）圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器。升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時其阻值變小。電壓表顯示加在報警器兩端的電壓（報警器未畫出）。未出現(xiàn)火警時，升壓變壓器的輸入功率為750kW。下列說法中正確的有（）A．降壓變壓器副線圈輸出的交流電方向每秒鐘改變50次 B．未出現(xiàn)火警時，降壓變壓器的輸入電壓為22kV C．未出現(xiàn)火警時，降壓變壓器的輸出功率為570kW D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，電壓表的示數(shù)變大【分析】由圖乙知交流電的周期0.02s，所以頻率為50Hz，進而求每秒鐘電流改變次數(shù)；根據(jù)升壓變壓器的輸入電壓，結(jié)合匝數(shù)比求出輸出電壓，從而得出輸送電流，根據(jù)輸電線的電阻得出降圧変圧器的輸入電壓，根據(jù)閉合電路的動態(tài)分析判斷電流與電壓的變化?！窘獯稹拷猓篈、如圖乙所示，根據(jù)升壓變壓器輸入電壓可知交流電的周期T＝0.02s，一個周期內(nèi)電流改變2次，故每秒鐘電流改變n＝×2次＝100次，故A錯誤；B、未出現(xiàn)火警時，由P＝U1I1知，升壓變壓器的輸入電流為：I1＝，其中P＝750kW＝7.5×105W，U1＝＝V＝250V，解得：I1＝3000A，根據(jù)升壓變壓器的匝數(shù)之比等于電流反比可知：＝，則I2＝30A，根據(jù)升壓變壓器的匝數(shù)之比等于電壓之比可知：＝，則U2＝25000V，則未出現(xiàn)火警時，降壓變壓器的輸入電壓為U3＝U2﹣I2r＝25000V﹣30×100V＝22000V＝22kV，故B正確；C、未出現(xiàn)火警時，降壓變壓器的輸出功率等于輸入功率，即P4＝P3＝U2I3＝U2I2＝25000×30W＝750000W＝750kW，故C錯誤；D、當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，溫度升高，R2阻值變小，原副線圈匝數(shù)比不變，降圧変圧器的輸出電壓不變。所以副線圈電流變大，電阻R1的分壓變大，R2上的分壓變小，即電壓示數(shù)變小，故D錯誤；故選：B。【點評】解決本題的關(guān)鍵知道：1、變壓器原副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系；2、升壓變壓器輸出電壓、降壓變壓器輸入電壓、電壓損失的關(guān)系；3、升壓變壓器的輸出功率、功率損失、降壓變壓器的輸入功率關(guān)系。2．（2021?湛江校級模擬）某發(fā)電廠用2.2kV的電壓將電能輸送到遠(yuǎn)處的用戶，后改用22kV的電壓，仍然用該輸電線路輸送同樣的電功率。則前后兩種輸電方式消耗在輸電線上電功率之比為（）A．1：1 B．10：1 C．100：1 D．1000：1【分析】輸電線的根據(jù)輸電電壓之比求出輸電線上損失的電功率之比?！窘獯稹拷猓涸O(shè)輸送功率為P，輸送電壓為U，輸電線的電阻為r，則線損△P＝I2r＝U1＝2.2kV＝2200V，U2＝22kV＝22000V，則＝＝＝故ABD錯誤,C正確；故選：C?！军c評】本題考查輸電線的線損的計算方法，輸電線的線損為△P＝I2r＝，熟練運用計算公式即可。隨堂練習(xí)1．（2021?三明三模）遠(yuǎn)距離輸電線路簡化如圖所示，圖中標(biāo)示了電壓、電流和線圈匝數(shù)，其中輸電線總電阻為R，若電廠輸送電功率不變，變壓器均可視為理想變壓器，則（）A．n2I1＝n1I2 B．輸電線損失的電功率為 C．電廠輸送的電功率為U2I2 D．提高輸送電壓U2，則輸電線電流I2增大【分析】理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，根據(jù)輸電過程應(yīng)用變壓器的變流比與功率公式分析答題?！窘獯稹拷猓篈、由變壓器的變流比可知：n1I1＝n2I2，故A錯誤；B、由圖示輸電過程可知，U2是輸電電壓，不是輸電線損失的電壓U損，U損≠U2，輸電線損失的功率P損＝，故B錯誤；C、理想變壓器輸出功率等于輸入功率，電廠輸送的電功率P輸送＝U2I2，故C正確；D、輸電功率P輸一定，輸電功率P輸＝U2I2，提高輸電電壓U2，則輸電線電流I2減小，故D錯誤。故選：C。【點評】根據(jù)圖示分析清楚輸電過程，應(yīng)用電功率公式與變壓器的變流比即可解題。2．（2021?沙坪壩區(qū)校級模擬）相比于4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，供電問題是困擾5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的難題之一，一個100kV變電站給某4G基站供電，線路電阻為90Ω，現(xiàn)要將該基站改造為5G基站；如圖所示.5G基站功耗為4kW，要求線路損耗為總功耗的20%，在只更換變壓器（均為理想變壓器）的前提下，高壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比應(yīng)變?yōu)椋ǎ〢．100：3 B．200：3 C．250：3 D．400：3【分析】功耗等于線路損耗與基站功耗，求出功耗，應(yīng)用電功率公式求出原副線圈電流，然后根據(jù)變壓器的變流比求出原副線圈匝數(shù)比。【解答】解：總功耗＝線路損耗+基站功耗，線路損耗為總功耗的20%，5G基站功耗為P基站＝4kW＝4×103W，總功耗P總＝＝W＝5000W，設(shè)線路電流為I2，則線路損耗P損×20%＝R線，代入數(shù)據(jù)解得：I2＝A，原線圈是輸入電壓U1＝100kV＝1×105V，電流I1＝＝A＝0.05A，變壓器原副線圈匝數(shù)比＝,解得，高壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比變?yōu)椋海?，故B正確，ACD錯誤。故選：B。【點評】本題考查了求變壓器原副線圈匝數(shù)比問題，知道變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用電功率公式與變壓器的變流比即可解題。3．（2021春?黃埔區(qū)校級期中）如圖為遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，若電廠輸出電壓不變，輸電線路的電阻為R，下列表述正確的是（）A．U1＜U2＜U3 B．損耗的功率為 C．在輸出功率不變的條件下，若U2提高為原來的10倍，輸電線上損失的功率為原來的 D．用戶功率增大，則輸電過程電能損耗越小【分析】電廠發(fā)出的電，經(jīng)過升壓變壓器進行升壓，后經(jīng)過降壓變壓器降壓后輸送給用戶，根據(jù)P＝UI，得出輸電電流與輸送功率的關(guān)系，再根據(jù)P損＝I2R得出損失的功率，輸電過程中功率不變．【解答】解：A、電廠發(fā)出的電，經(jīng)過升壓變壓器進行升壓，后經(jīng)過降壓變壓器降壓后輸送給用用戶，所以U1＜U2，U3＞U4，輸電線有線損，所以U2＞U3，即U1＜U2，U2＞U3，故A錯誤；B、輸電線上有功率損失，△P＝，△U＝U2﹣U3＜U2，故B錯誤；C、在輸出功率不變的條件下，若U2提高為原來的10倍，則電流為原來的，根據(jù)P損＝I2R可知，輸電線上損失的功率為原來的，故C正確；D、用戶功率增大，電路中輸送的總功率增大，由I線＝可知，輸電電壓不變的情況下，輸電電流增大，則由P損＝I2R知輸電過程電能損耗增大，故D錯誤。故選：C?！军c評】解決本題的關(guān)鍵掌握遠(yuǎn)距離輸電是通過高壓輸電的，這樣可以減少輸電線的損失，知道損失功率與輸電電流的關(guān)系，輸電過程中功率不變．綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2021春?荔灣區(qū)校級期中）如圖是某小型電站高壓輸電示意圖，升壓、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線總電阻為R，設(shè)發(fā)電機輸出電壓不變，則用戶端負(fù)載增加（用電高峰期）時，下列說法錯誤的是（）A．降壓變壓器輸出電壓增大 B．升壓變壓器輸出電壓不變 C．輸電線上損失的電壓增大 D．發(fā)電機的輸出功率增大【分析】當(dāng)用戶端負(fù)載增加時，用戶端電流I4增加，輸電線上的電流在增大，輸電線電阻R不變，輸電線上損失的電壓增大；升壓變壓器原線圈上的電壓不變，匝數(shù)也不變，則輸出電壓U2不變；由于輸電線上損失的電壓UR增大，故降壓變壓器輸出電壓減??；用戶端電流I4增加，則發(fā)電廠輸出電流I1變大，故發(fā)電廠的輸出功率增大?！窘獯稹拷猓篈、用戶端負(fù)載增加，用戶總電阻R用戶減小，用戶總電流I4變大，輸電電流I2變大，輸電線上損失的電壓UR＝I2R增大，升壓變壓器輸出電壓U2不變，根據(jù)U3＝U2﹣UR知U3減小，根據(jù)得：U4減小，故降壓變壓器輸出電壓減小，故A錯誤。B、設(shè)升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈上的電壓為U1，副線圈電壓為U2，升壓變壓器輸入電壓U1不變，由＝得升壓變壓器輸出電壓U2不變，故B正確。C、設(shè)降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)分別為n3、n4，原線圈上的電流為I3，用戶端電流為I4，當(dāng)用戶端負(fù)載增加時，用戶端電流I4增加，由得降壓變壓器原線圈上的電流I3增加，輸電線上的電流IR＝I3在增大，輸電線電阻R不變，輸電線上損失的電壓UR增大，故C正確。D、用戶端負(fù)載增加時，用戶端電流I4增加，根據(jù)副線圈的電流決定原線圈的電流，知發(fā)電廠輸出電流I1變大，根據(jù)P＝U1I1得發(fā)電廠的輸出功率增大。故D正確。本題選錯誤的，故選：A?！军c評】在遠(yuǎn)距離輸電電路中，注意電壓，電流，功率，匝數(shù)之間的相互聯(lián)系和內(nèi)在變化。2．（2021春?湖南月考）某電站通過升壓變壓器和降壓變壓器（均可視為理想變壓器）遠(yuǎn)距離給用戶輸電，已知該電站的輸出功率為6×105kW，測得升壓變壓器的副線圈兩端的電壓為1000kV，測得降壓變壓器的原線圈兩端的電壓為9.4×102kV，則下列說法正確的是（）A．輸電線上輸送的電流為6×103A B．輸電線的總電阻為100Ω C．若改用500kV的電壓輸電，則輸電線上損失的功率為原來的2倍 D．若改用250kV的電壓輸電，則輸電線上損失的功率為原來的8倍【分析】由P＝UI知，輸電線上輸送的電流；由r＝求輸電線上的總電阻；根據(jù)輸電線上的線損△P＝＝r，分析輸電線上的線損?！窘獯稹拷猓篈、由P＝UI知，該電站的輸出功率為P總＝6×105kW＝6×108W，升壓變壓器的副線圈兩端的電壓為U輸送＝1000kV＝1×106V，輸電線上輸送的電流為I線＝＝A＝600A，故A錯誤；B、對于輸電線由歐姆定律可知，輸電線的總電阻為r＝，輸電線兩端的電壓為：△U＝1000kV﹣9.4×102kV＝60kV＝6.0×104V，解得輸電線的總電阻r＝100Ω，故B正確；C、輸電線上的線損△P＝＝r，當(dāng)輸送電壓由1000kV改為500kV，即輸送電壓變?yōu)樵瓉淼模瑒t輸電線上損失的功率為原來的4倍，故C錯誤；D、當(dāng)輸送電壓由1000kV改為250kV，即輸送電壓變?yōu)樵瓉淼模瑒t輸電線上損失的功率為原來的16倍，故D錯誤；故選：B?！军c評】本題考查遠(yuǎn)距離輸電，要知道輸電線上的線損△P＝＝r，靈活運用公式進行分析。3．（2021春?煙臺期中）如圖所示，某小型水電站發(fā)電機輸出的電功率P＝22kW，發(fā)電機的輸出電壓為u1＝400sin100πt（V），經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)距離輸電，已知升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1：n2＝1：11，輸電線的總電阻為r＝22Ω，最后通過降壓變壓器將電壓降為220V向用戶供電。若兩個變壓器均為理想變壓器，則下列說法正確的是（）A．用戶端交流電的頻率為100Hz B．用戶得到的功率為20kW C．輸電線上損失的功率為500W D．降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n3：n4＝39：2【分析】根據(jù)交流電的瞬時表達(dá)式，可知交流電的最大值以及角速度等物理量，然后進一步可求出頻率以及有效值等；再根據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)成正比、功率公式以及輸電線路上的功率關(guān)系可得用戶端得到的功率以及輸電線路上損失的功率；根據(jù)輸電線路上的電壓關(guān)系結(jié)合變壓器的電壓比即可降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。【解答】解：A、由于發(fā)電機的輸出電壓u1＝400sin100πt（V），得：交流電的頻率f＝＝＝50Hz，故A錯誤；BC.由題意可知升壓變壓器原線圈的電壓最大值：Um＝400V，有效值：U1＝＝＝400V，根據(jù)升壓變壓器原副線圈變壓比有：＝，解得：U2＝4400V，升壓變壓的輸入功率等于輸出功率有：P1＝P2＝U2I2＝22kW，得：I2＝＝＝5A，則輸電線上損耗的功率：P損＝r＝52×22W＝550W，降壓變壓器得到的功率：P3＝P2﹣P損＝22×103W﹣550W＝21450W，則用戶得到的功率為：P4＝P3＝21450W，故BC錯誤；D、輸電線上損失的電壓為：U損＝I2r＝5×22V＝110V，則降壓變壓器原線圈的電壓U3＝U2﹣U損＝4400V﹣110V＝4290V，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比＝＝，故D正確。故選：D?！军c評】本題關(guān)鍵是明確遠(yuǎn)距離輸電的原理，明確各部分電壓、電流、功率之間關(guān)系，然后根據(jù)變壓器的變壓比公式和功率表達(dá)式列式分析。4．（2021?遂寧模擬）遠(yuǎn)距離輸電線路簡化如圖所示，電廠輸送電功率不變，變壓器均為理想變壓器，圖中標(biāo)示了電壓電流，其中輸電線總電阻為R，則（）A．I2＝ B．輸電線損失的電功率為 C．提高輸送電壓U2，則輸電線電流I2增大 D．電廠輸送電功率為U2I2【分析】輸電線上有電壓降，損失電壓△U＝U線＜U2，根據(jù)歐姆定律研究I2．根據(jù)P＝UI知在功率不變的情況下，增大U，I減小。理想變壓器不改變電功率和頻率?！窘獯稹拷猓篈、由于輸電線總電阻為R，輸電線上有電壓降，U線＜U2．根據(jù)歐姆定律得：I2＝＜，故A錯誤；B、輸電線上有功率損失，△P＝，△U＜U2，故B錯誤；C、根據(jù)P＝UI知在功率不變的情況下，增大U，I減小，故C錯誤；D、理想變壓器不改變電功率，U2I2＝U1I1，故電廠輸送電功率為U2I2，故D正確。故選：D?！军c評】本題運用歐姆定律時要注意各個量應(yīng)對應(yīng)同一段電路，要正確分析電壓和功率的分配，即可分析遠(yuǎn)距離輸電問題。5．（2021春?鼓樓區(qū)校級月考）如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出功率為20kW。在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1：10，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻為10Ω，則下列說法正確的是（）A．采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流 B．若將P下移，用戶獲得的功率一定增加 C．用戶獲得的功率為190kW D．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2000V【分析】發(fā)電機輸出功率恒定，根據(jù)P＝UI可知，采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流，變壓器的原副線圈兩端電壓與匝數(shù)成正比；若P下移，降壓變壓器的原線圈匝數(shù)增大，用戶的電壓減小，從而判斷用戶獲得的功率；用戶獲得的功率P用＝P送﹣P損；由線損P損＝U2I2求升壓變壓器的輸出電壓?！窘獯稹拷猓篈、發(fā)電機輸出功率恒定，根據(jù)P＝UI可知，采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流，故A錯誤；B、若P下移，降壓變壓器的原線圈匝數(shù)n3增大，根據(jù)U4＝U3，則U4減小，則用戶功率P4減小，故B錯誤；C、在輸電線路上接入一個電流互感器，根據(jù)變壓器的電流比等于匝數(shù)反比，則輸電線上的電流I3＝＝10A，那么輸電線上損失的功率為：P損＝r＝102×10W＝1000W＝1kW，用戶獲得的功率為：P用＝P送﹣P損＝20kW﹣1kW＝19kW，故C錯誤；D、升壓變壓器的輸出電壓：U2＝＝V＝2000V，故D正確。故選：D?！军c評】本題實質(zhì)是電流互感器的簡單運用，電流互感器是利用變壓器原理將電壓、電流減小到可測范圍進行測量的儀器。6．（2021春?盱眙縣校級月考）“西電東送”是我國一項重大的能源發(fā)展戰(zhàn)略，也是我國西部大開發(fā)的四大工程之一。將西部地區(qū)的電能輸送到東部地區(qū)，為了減少輸電過程中的電能損失，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電應(yīng)采用的最有效的方法是（）A．增大輸電的電流 B．提高輸電電壓 C．減小輸電線電阻 D．以上辦法都不行【分析】遠(yuǎn)距離輸電過程中，電能耗損主要是由于電流的熱效應(yīng)而造成的；根據(jù)功率公式P＝I2R分析減小遠(yuǎn)距離輸電電能損失的措施?！窘獯稹拷猓涸谳旊姽β蔖輸一定的情況下，U輸越大，輸電電流I輸越小，由公式P輸＝I輸2R知，輸電電流越小，電能損失越小，所以應(yīng)該高壓輸電；輸在輸電電流I輸一定的情況下，由公式P輸＝I輸2R知，減小導(dǎo)線電阻能減少輸電電能損失；根據(jù)P損＝I2R，電阻減小到倍，電損降為10%；根據(jù)P損＝I2R，電壓提高到10倍，電損降為1%；所以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電應(yīng)采用的最有效的方法是提高輸電電壓；故B正確，ACD錯誤；故選：B?！军c評】本題考查減小輸電線路電功率損失的方法，此題與我們的日常生活聯(lián)系比較緊密；用高壓輸電不僅可以減少線路中電能的損耗，同時降低熱損耗和材料成本，都是在輸電過程中節(jié)約了能源，這是一種非常有效的做法．7．（2021?河南模擬）如圖是變電所為市區(qū)用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是電網(wǎng)的電壓，負(fù)載變化時電網(wǎng)電壓波動極小，可視為不變。變壓器可視為理想變壓器，其變壓比通過P可調(diào)，輸電線的電阻為R0，則下列判斷錯誤的是（）A．當(dāng)用戶增多負(fù)載增大時，用戶獲得的電壓會有所降低 B．當(dāng)用戶增多負(fù)載增大時，R0的功率會增大 C．當(dāng)用戶增多負(fù)載增大時，為了使用戶獲得的電壓穩(wěn)定在220V應(yīng)將P適當(dāng)上調(diào) D．當(dāng)用戶增多負(fù)載增大時，為了使用戶獲得的電壓穩(wěn)定在220V應(yīng)將P適當(dāng)下調(diào)【分析】當(dāng)用戶增多負(fù)載增加時，可以得知用戶的電阻變小，結(jié)合閉合電路歐姆定律可判定功率和電壓的變化；根據(jù)電壓和匝數(shù)成正比的關(guān)系，可以確定需要如何來調(diào)整滑動接頭P。【解答】解：根據(jù)可得：保持輸入電壓U1不變，則U2不變，當(dāng)用戶增多，總電阻變小，所以副線圈電流變大，R0的功率增大；則輸電線上電壓增大，用戶電壓降低，要想保證用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)減小變壓器原線圈匝數(shù)，應(yīng)將P適當(dāng)上移，故ABC正確，D錯誤；因為選不正確的，故選：D?！军c評】本題主要考查了變壓器的應(yīng)用，掌握理想變壓器的原副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系是解題的關(guān)鍵，并要結(jié)合閉合電路歐姆定律。8．（2021?天津模擬）如圖甲所示是街頭常見的變壓器，圖乙是街頭變壓器給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負(fù)載變化時輸入電壓基本不變。輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，兩條輸電線的總電阻用R0表示，電阻器R代表用戶用電器的總電阻，當(dāng)用電器增加時，相當(dāng)于R的值減小。不考慮變壓器的能量損耗，下列說法正確的是（）A．變壓器原線圈的導(dǎo)線應(yīng)該比副線圈的粗 B．用電器增加時，輸電線損耗的功率減小 C．用電器增加時，變壓器的輸出功率增大 D．用電器增加時，用電器兩端的電壓保持不變【分析】和閉合電路中的動態(tài)分析類似，可以根據(jù)R的變化，確定出總電路的電阻的變化，進而可以確定電路的電流的變化的情況，再根據(jù)電壓不變，來分析其他的元件的電流和電壓的變化的情況．【解答】解：A、街頭常見的變壓器是常見的降壓變壓器，副線圈的電流比原線圈的電流大，為了安全，副線圈的導(dǎo)線更粗一些，故A錯誤；B、變壓器的匝數(shù)比沒變，原線圈兩端的電壓沒變，則副線圈的電壓U2不變，當(dāng)用電器增加時，相當(dāng)于R的值減小，則副線圈的電流I2增大，輸電線的消耗的功率增大，故B錯誤；C、副線圈的電壓U2不變，副線圈的電流I2增大，根據(jù)P2＝U2I2，則變壓器的輸出功率增大，故C正確；D、副線圈的電壓U2不變，副線圈的電流I2增大，根據(jù)UR＝U2﹣I2R0，知用電器增加時，用電器兩端的電壓減小，故D錯誤。故選：C?！军c評】分析變壓器時注意輸出電壓和輸入功率這兩個物理量的決定關(guān)系，然后結(jié)合電阻的串并聯(lián)知識進行求解。9．（2021春?始興縣校級期中）如圖所示為某山區(qū)小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機輸出的電壓和輸電線路上的電阻恒定，用電器均為純電阻元件。當(dāng)用電高峰來臨時，下列判斷正確的是（）A．用電器等效電阻R0變大 B．升壓交壓器T1的輸出電壓變大 C．降壓變壓器T2的輸出電壓不變 D．輸電線路總電阻R上消耗的功率變大【分析】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，可以求得降壓變壓器的輸出電流和輸電線上的電流的大小，從而可以求得輸電線的電壓，由串聯(lián)電路電壓關(guān)系求出升壓變壓器的輸出電壓，由變壓力求其輸入電壓?！窘獯稹拷猓篈、用電高峰來臨時，用電器增多，用電器并聯(lián)后的總電阻R0減小，故A錯誤；B、由于升壓變壓器的輸入電壓一定，則輸出電壓一定，故B錯誤；D、設(shè)輸電線的輸送電流為I，降壓變壓器的變壓比為k，升壓變壓器的輸出電壓為U，則U＝IR+k2IR0，當(dāng)R0減小時，I增大，輸電線電阻R消耗的功率PR＝I2R變大，故D正確；C、降壓變壓器T2的輸入電壓等于U﹣IR，可以判斷此電壓減小，則輸出電壓也減小，故C錯誤。故選：D?！军c評】掌握理想變壓器的電壓、電流之間的關(guān)系，把握電壓和功率是如何分配的，知道最大值和有效值之間的關(guān)系即可解決本題。10．（2021?昆明一模）某電站向遠(yuǎn)處輸電，輸電線的總電阻為50Ω，輸送功率為1.0×105kW。若采用500kV高壓輸電，下列說法正確的是（）A．采用高壓輸電，是為了增大輸電線上的電流 B．輸電線上的電流為1.0×104A C．輸電線上電阻造成的電壓損失為500kV D．輸電線上電阻造成的功率損失為2.0×103kW【分析】由P＝UI可知，當(dāng)輸送功率一定時，輸送電壓越大，輸送電流越小，同時可以算出相應(yīng)的電流值；根據(jù)歐姆定律U＝IR計算輸電線上的損失的電壓；根據(jù)功率公式P＝I2R計算輸電線上損失的功率。【解答】解：A、由P＝UI可知，當(dāng)輸送功率一定時，增大電壓，可以減小輸送電流，故A錯誤；B、由P＝UI可得輸電線上的電流為：，故B錯誤；C、由U＝IR可得輸電線上損失的電壓為：△U＝IR＝200A×50Ω＝1×104V＝10kV，故C錯誤；D、由P＝I2R可得輸電線上損失的功率為：△P＝I2R＝（200A）2×50Ω＝2×106W＝2×103kW，故D正確。故選：D?！军c評】本題考查的是電能的輸送，突破點在于要知道電能的輸送類題目要利用P＝UI計算輸電電流。11．（2021?湖南模擬）如圖所示的電路由一小型發(fā)電機供電，該發(fā)電機內(nèi)的矩形線圈面積為S＝0.2m2、匝數(shù)為N＝100匝、電阻為r＝2.5Ω，線圈所處的空間是磁感應(yīng)強度為B＝T的勻強磁場，線圈每秒鐘繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動10圈。已知與變壓器原、副線圈相連的定值電阻阻值分別為R1＝5Ω、R2＝20Ω，變壓器為理想變壓器，兩電表均為理想電表，R1和R2消耗的功率相等。則（）A．通過原線圈的電流方向每秒鐘改變10次 B．原、副線圈的匝數(shù)之比為2：1 C．電壓表的示數(shù)為160V D．發(fā)電機輸出的總功率為2560W【分析】正弦式交流電每個周期內(nèi)電流方向改變兩次；根據(jù)兩電阻的功率相等求出原副線圈的電流關(guān)系，根據(jù)匝數(shù)之比等于電流的反比求解原、副線圈匝數(shù)之比；根據(jù)電動勢的峰值Em＝NBSω求出電動勢的有效值，結(jié)合閉合電路歐姆定律求解過原線圈的電壓和電流；電源的輸出功率等于兩電阻的功率之和?！窘獯稹拷猓篈．正弦式交流電每個周期電流的方向改變兩次，由題知，線圈每秒鐘繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動10圈，故電流方向每秒鐘改變20次，故A錯誤；B．由題可知，又由于，整理可得：，故B錯誤；C．線圈每秒鐘繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動10圈，故頻率為f＝10Hz，則角速度為ω＝2πf＝20πrad/s發(fā)電機的電動勢由閉合電路歐姆定律可得U1＝E﹣I1（r+R1）且有，其中U2＝I2R2整理得U1＝80V，I1＝16A，I2＝8A，故C錯誤；D．電源輸出的功率，故D正確。故選：D。【點評】理想變壓器是理想化模型，一是不計線圈內(nèi)阻；二是沒有出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象．同時當(dāng)電路中有變壓器時，只要將變壓器的有效值求出，則就相當(dāng)于一個新的恒定電源。12．（2021?泉山區(qū)校級模擬）2020年冬季，南方多地拉閘限電，湖南、浙江、江西等地出臺限電措施，而山東在這一方面做得比較好。其中外省電力的調(diào)入，起了有力保障，這就涉及遠(yuǎn)距離輸電問題。遠(yuǎn)距離輸電可簡化為如圖所示電路，發(fā)電廠發(fā)出的電先通過升壓變壓器升壓傳輸，再通過降壓變壓器降壓到用戶端。若所用變壓器均為理想變壓器，U1、U2分別表示升壓變壓器的原、副線圈電壓，U3、U4分別表示降壓變壓器的原、副線圈電壓，發(fā)電廠輸出電壓及輸電線的電阻R均不變。若用戶端消耗的功率增加，下列說法正確的是（）A．輸電線上損失的電壓變小 B．升壓變壓器的輸出功率變小 C．輸電線上損耗的功率變大 D．用戶端的電壓U4變大【分析】通過用戶端消耗的功率增加，判斷出輸電線的電流I的變化，利用U＝IR判斷輸電線損失電壓的變化；利用P2＝U2I判斷升壓變壓器的輸出功率的變化；利用U的變化，由判斷輸電線上損耗功率的變化；利用U3＝U2﹣U判斷降壓變壓器原線圈電壓U3的變化，通過U3判斷U4的變化。【解答】解：A、當(dāng)用戶端消耗的功率增加時，降壓變壓器的輸出功率會增加，降壓變壓器的輸入功率增加，從而導(dǎo)致降壓變壓器的輸入電流變大，根據(jù)U＝IR可知，輸電線上損失的電壓變大，故A錯誤；B、升壓變壓器副線圈中的電流變大，電壓U2不變，輸出功率變大，故B錯誤；C、輸電線上損失的電壓變大，輸電線的電阻R不變，根據(jù)可知，輸電線上損耗的功率變大，故C正確；D、輸電線上損失的電壓變大，降壓變壓器原線圈的電壓U3減小，副線圈電壓U4也減小，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題。在推導(dǎo)各物理量變化時，應(yīng)該從用戶端功率變化出發(fā)，判斷出輸電線中的電流的變化。注意計算線圈功率或整個電路功率時，由于不是純電阻電路，故只能用P＝UI來計算；而對于導(dǎo)線R，其功率用或計算均可。13．（2021?聊城一模）“新疆準(zhǔn)東﹣安徽皖南”±1100kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進的輸電工程，輸電容量1200萬千瓦。輸電線路流程可簡化為：若直流輸電線電阻為10Ω，不計變壓器與整流等造成的能量損失，直流變交流時，有效值不會變大。當(dāng)輸電線路電流為5×103A時，下列說法正確的是（）A．輸電功率為1.2×1010W B．輸電導(dǎo)線上損失的功率為2.5×108W，損失的電壓為50kV C．降壓變壓器匝數(shù)比為11：5 D．若保持輸送功率不變，用550kV輸電，用戶得到的功率比1100kV輸電時減少1×109W【分析】輸電功率等于輸電電壓乘以輸電電流；輸電線存在電阻，輸電線損失的功率通過P＝I2R計算，損失的電壓通過△U＝IR計算；因為輸電線上有電壓損失，所以降壓變壓器的輸入電壓值要比輸電電壓偏??；若輸出功率不變時，當(dāng)減小輸出電壓，會增大輸出電流，從而導(dǎo)致輸電線上的功率損失增大，用戶獲得的功率減小，利用計算輸出電流，再利用P＝I2R計算輸電線的損失功率，與輸電電壓變化前的損失功率對比即可?！窘獯稹拷猓篈、由P＝UI可得，輸電功率為：P＝UI＝1100kV×5000A＝5.5×109W，故A錯誤；B、輸電線上損失的功率為：△P＝I2R＝（5000A）2×10Ω＝2.5×108W損失的電壓為：△U＝IR＝5000A×10Ω＝5×104V，故B正確；C、因為輸電線存在電壓損失，所以降壓變壓器的輸入電壓為：U1＝U﹣△U＝1100kV﹣50kV＝1050kV所以降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為：n1：n2＝U1：U2＝1050kV：500kV＝21：10，故C錯誤；D、當(dāng)輸電線路的電壓為U＝1100V時，輸電電流為I＝5×103A，輸電功率為P＝5.5×109W，輸電線損失功率為△P＝2.5×108W當(dāng)輸電線路的電壓為U0＝550kV時，輸電電流為，輸電線損失的功率為：所以用550kV輸電時，輸電線損失的功率比1100kV輸電時損失的功率多：即用550kV輸電時用戶得到的功率比1100kV輸電時減小7.5×108W，故D錯誤。故選：B?！军c評】本題考查電能的輸送，在計算降壓變壓器的匝數(shù)比時一定要考慮到輸電線造成的電壓損失。14．（2021?泰州二模）如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，發(fā)電機輸出電壓保持不變，升壓變壓器、降壓變壓器均為理想變壓器，降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n。若用戶負(fù)載發(fā)生變化，電壓表V的示數(shù)變化△U，電流表A的示數(shù)變化△I，||＝k。則兩變壓器間輸電線的總電阻R等于（）A．nk B． C．n2k D．【分析】根據(jù)理想變壓器的輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系，以及輸出電流與輸入電流的關(guān)系求出輸入電壓與輸入電流的變化量，然后結(jié)合歐姆定律即可求出R?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)變壓器的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系可知，設(shè)降壓變壓器原線圈上電壓的變化為△U1，對降壓變壓器：，可得：△U1＝n?△U由于副線圈上只有一個線圈，設(shè)原線圈上電流的變化為△I1，則對降壓變壓器：，可得：降壓變壓器上電壓的變化是由于輸電線上消耗的電壓的變化引起的，對輸電線上的電阻，由歐姆定律可得：△U1＝△I1?R可得：，故C正確，ABD錯誤。故選：C?！军c評】對于遠(yuǎn)距離輸電問題，要明確整個過程中的功率、電壓關(guān)系，尤其要注意導(dǎo)線上損失的電壓與哪些因素有關(guān)。15．（2021?寧波模擬）某小型電站用兩根單位長度電阻為2.5×10﹣4Ω/m的電纜直接向10公里外的山區(qū)送電，已知其輸出電功率是1.2×106kW?，F(xiàn)用200kV電壓輸電，則下列說法正確的是（）A．輸電線上輸送的電流大小為4×104A B．輸電線上由電阻造成的損失電壓為30kV C．若改用500kV電壓輸電，根據(jù)歐姆定律，輸電電流變?yōu)樵瓉淼?.5倍 D．若改用50kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為8×106kW【分析】用P＝UI計算輸電線上電流大小；用歐姆定律U＝IR計算輸電線損失的功率?！窘獯稹拷猓狠旊娋€總電阻為：R＝r×2L＝2.5×10﹣4Ω/m×2×10×103m＝5ΩA、由P＝UI可得，輸電線上輸送的電流大小為：，故A錯誤；B、由U＝IR可得，輸電線上損失的電壓大小為：△U＝IR＝6000A×5Ω＝30kV，故B正確；C、若改用500kV的輸電電壓，輸電電流為：，輸電電流變?yōu)樵瓉淼谋稊?shù)為：2400÷6000＝0.4，故C錯誤；D、若改用50kV的電壓輸電壓，輸電電流為：輸電線損失的功率為：△P＝I2R＝（2.4×104A）2×5Ω＝2.88×106kW，故D錯誤。故選：B?！军c評】本題考查的是電能的輸送，解題的突破點在于利用P＝UI計算輸電線的電流。16．（2021?河北模擬）“西電東送”就是把煤炭、水能資源豐富的西部省區(qū)的能源轉(zhuǎn)化成電力資源，輸送到電力緊缺的東部沿海地區(qū)。如圖是遠(yuǎn)距離輸電的電路示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1：n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n3：n4，發(fā)電廠輸出電壓為U1，輸出功率為P，升壓變壓器和降壓變壓器之間輸電線總電阻為R，下列說法正確的是（）A．若用戶獲得的電壓也為U1，則＝ B．用戶獲得的電壓不可能大于U1 C．當(dāng)用戶用電器總電阻增大時，輸電線R上損失的功率增大 D．輸電線R上損失的功率為ΔP＝（）2R【分析】根據(jù)變壓器相關(guān)知識，假設(shè)升壓變壓器原副線圈兩端電壓電流分別為U1I1、U2I2，根據(jù)電壓電流比和匝數(shù)比關(guān)系可以判斷電路中電壓電流關(guān)系，再根據(jù)功率公式計算損失功率以及用戶得到的功率即可?！窘獯稹拷猓篈、輸電線上有電壓損失，要想使用戶獲得的電壓也U1，則應(yīng)有＜，故A錯誤；B、只要降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比合適，用戶獲得的電壓可能大U1，故B錯誤；C、當(dāng)用戶用電器總電阻增大時，降壓變壓器副線圈中電流減小，輸電線中電流減小，輸電線上損失的功率減小，故C錯誤；D、由題意可知I1＝，△P＝R，＝，聯(lián)立得△P＝R，故D正確；故選：D?！军c評】本題考查變壓器相關(guān)內(nèi)容，比較簡單，但是要注意在輸電線上有功率損失。17．（2020秋?杭州期末）某水電站用總電阻為2.5Ω的輸電線輸電給500km外的用戶，其輸出電功率是3×106kW。現(xiàn)用500kV電壓輸電，則下列說法正確的是（）A．輸電線上輸送的電流大小為2×105A B．輸電線上由電阻造成的損失電壓為15kV C．若改用250kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為原來的2倍 D．若改用250kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為原來的8倍【分析】由P＝UI計算導(dǎo)線上的電流，再根據(jù)P＝I2R，△U＝IR，計算損失功率以及損失電壓。【解答】解：AB、由P＝UI得輸電線上輸送的電流I＝＝A＝6×103A，由△U＝IR得輸電線上的電壓損失為，△U＝IR＝6×103×2.5V＝1.5×104V＝15kV，故A錯誤，B正確；CD、輸電線上損失的功率△P＝I2R＝，500kV電壓輸電改為250kV電壓輸電，電壓變?yōu)樵瓉淼模瑒t損失的功率變?yōu)樵瓉淼?倍，故C、D錯誤；故選：B。【點評】遠(yuǎn)距離輸電過程中輸電電壓越高損失功率越小，注意計算的準(zhǔn)確性。18．（2021春?鼓樓區(qū)校級月考）如圖是某小型電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機的輸出功率為20kW。在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1：10，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻為10Ω，下列說法錯誤的是（）A．輸電線中電流的有效值為10A B．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2kV C．用戶獲得的功率為19kW D．將P下移，用戶獲得的電壓將增大【分析】根據(jù)電流互感器得到輸電線上的電流，再由輸電功率得到升壓變壓器輸出電壓，算出導(dǎo)線上損失功率即可得到用戶獲得的功率，最后根據(jù)原副線圈匝數(shù)比的變化判斷P下移后用戶獲得電壓如何變化?！窘獯稹緼、電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1：10，電流表的示數(shù)為1A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比＝，可得輸電線中電流的有效值為10A，故A正確，不符合題意；B、發(fā)電機的輸出功率為20kW，根據(jù)變壓器原、副線圈功率相等的關(guān)系，則升壓變壓器的輸出功率也為20kW，則升壓變壓器的輸出電壓為U2＝＝＝2kV，故B正確，不符合題意；C、用戶獲得的功率為P用＝P2﹣r，解得P用＝19kW，故C正確，不符合題意；D、將P下移，則降壓變壓器的原線圈匝數(shù)增大，所以用戶獲得的電壓將減小，故D錯誤，符合題意；本題選錯誤的，故選：D。【點評】本題考查遠(yuǎn)距離輸電相關(guān)內(nèi)容，解題時注意電壓互感器和電流互感器的區(qū)別，用好電壓比等于匝數(shù)比，電流比與匝數(shù)比成反比這一規(guī)律。19．（2021?讓胡路區(qū)校級一模）如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的電路圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出的電壓為U，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為k1，降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為k2，輸電線上損耗的功率為輸送功率的，用戶得到的電壓為U4，則為（）A．k1k2 B． C． D．【分析】理想變壓器原副線圈電壓之比與線圈匝數(shù)成正比，在輸電線路上損失的功率△P＝△UI，即可求得【解答】解：根據(jù)理想變壓器可得：，，設(shè)輸送的功率為P，則P＝U2I2損失的功率聯(lián)立解得，故ACD錯誤，B正確；故選：B?！军c評】對于遠(yuǎn)距離輸電問題，要明確整個過程中的功率、電壓關(guān)系，尤其要注意導(dǎo)線上損失的功率與哪些因素有關(guān)20．（2021?福州一模）如圖所示為研究遠(yuǎn)距離輸電的裝置。理想變壓器T1、T2的匝數(shù)比相等（n1：n2＝n4：n3），變壓器T1的輸入電壓u1＝e＝50sin100πt（V），輸電線的總電阻為r，則（）A．閉合開關(guān)后，燈泡兩端的電壓為50V B．閉合開關(guān)后，通過燈泡電流的頻率為100Hz C．閉合的開關(guān)數(shù)越多，所有燈泡獲得的總功率越大 D．依次閉合開關(guān)S1、S2、S3…，燈泡L1越來越暗【分析】根據(jù)變壓器的規(guī)律和歐姆定律可知燈泡兩端電壓的判斷需要知道輸電線電阻；根據(jù)f＝判斷頻率；判斷燈泡亮度變化可根據(jù)功率P＝UI判斷；根據(jù)P＝I2R可判斷輸電線消耗的功率?！窘獯稹拷猓篈、對于升壓變壓器有U2＝，遠(yuǎn)距離輸電造成電壓損失有U3＝U2﹣I′r，降壓變壓器有U4＝，又n1：n2＝n4：n3，聯(lián)立解得U4＝（U1﹣I′r）＝U1﹣I′r＜U1，所以閉合開關(guān)后燈泡兩端的電壓小于50V，故A錯誤；B、通過燈泡電流的頻率為f＝＝＝Hz＝50Hz，故B錯誤；C、設(shè)燈泡總電阻為R，流過燈泡的總電流為I，流過輸電線的電流為I'，根據(jù)A選項中的推導(dǎo)U4＝U1﹣I′r，又U4＝IR，則有：P總＝I2R＝IU1﹣II′r，根據(jù)電流關(guān)系I'：I＝n4：n3，故P總＝I′U1﹣I′?r，而n1：n2＝n4：n3，故P總＝I′2r+U1I′＝﹣r（I′﹣）2+，當(dāng)I′＝時，P總最大，與閉合的開關(guān)數(shù)無關(guān)，故C錯誤；D、依次閉合開關(guān)S1、S2、S3…，燈泡的總電阻R減小，則流過燈泡的總電流I增大，流過輸電線的電流I'增大，由U4＝U1﹣I′r知，I'增大，則U4減小，即燈泡兩端的電壓減小，故燈泡L1越來越暗，故D正確。故選：D。【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握變壓器的原理和特點，以及掌握遠(yuǎn)距離輸電過程中電壓損失和輸入電壓、輸出電壓的關(guān)系。二．多選題（共10小題）21．（2021?武昌區(qū)校級模擬）如圖所示為某水電站遠(yuǎn)距離輸電的原理圖。升壓變壓器的原副線圈匝數(shù)比為k，輸電線的總電阻為R，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠輸出的電壓恒為U，若由于用戶端負(fù)載變化，使發(fā)電廠輸出功率增加了ΔP。下列說法正確的是（）A．電壓表V1的示數(shù)不變，電壓表V2的示數(shù)增大 B．電流表A1、A2的示數(shù)均增大 C．輸電線上損失的電壓增加了 D．輸電線上損失的功率增加【分析】發(fā)電機輸出的電壓恒為U，即升壓變壓器的輸入電壓為定值，根據(jù)變壓器原理可得升壓變壓器的輸出電壓不變，即電壓表V1的示數(shù)不變；根據(jù)電壓表V2的示數(shù)增大了ΔU，計算出降壓變壓器原線圈兩端電壓增大的數(shù)值，再計算電流表A2和電流表A1的示數(shù)變化；根據(jù)電流表A1的示數(shù)變化，計算輸電線損失的功率。【解答】解：A、B由于發(fā)電廠輸出電壓恒為U，根據(jù)理想變壓器的規(guī)律，對于升壓變壓器，，故電壓表V1的示數(shù)不變，發(fā)電廠輸出功率增加了ΔP，則發(fā)電廠輸出電流增加了，根據(jù)理想變壓器的規(guī)律，對于升壓變壓器，，A1示數(shù)增加了，由于A1示數(shù)增加，A2示數(shù)也將增加，降壓變壓器的輸入電壓將減少ΔU'＝ΔI1R，故V2示數(shù)也將減小，故A錯誤，B正確；C、根據(jù)歐姆定律，輸電線上損失的電壓增加了，故C正確；D、輸電線上損失的功率增加了，由于I1未知，故無法計算，故D錯誤。故選：BC?！军c評】對于遠(yuǎn)距離輸電問題，要明確整個過程中的功率、電壓關(guān)系，尤其要注意導(dǎo)線上損失的電壓和功率與哪些因素有關(guān)。22．（2021?泉州模擬）福建省第一座500kV變電站﹣﹣泉州變電站的建成，標(biāo)志著福建電網(wǎng)邁進了超高壓時代。福建電網(wǎng)主網(wǎng)架由220kV升級到500kV超高壓，有力地支撐了泉州500億kW?h的年用電量。遠(yuǎn)距離輸電時，首先要把電廠發(fā)電機組產(chǎn)生的500V電壓通過升壓變壓器升高到500kV，以40萬kW的功率遠(yuǎn)距離送往泉州變電站，不同的輸送電壓、所用的導(dǎo)線及相應(yīng)的線損率如表所示，則升級后（）電壓等級（kV）導(dǎo)線截面（mm2）線損率（%）2201*57035003*5701A．送往泉州變電站遠(yuǎn)距離輸電線的電流約是8000A B．電廠的升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為1：1000 C．送往泉州變電站的輸電線損耗功率比升級前減少約8000kW D．送往泉州變電站的輸電線的電壓損失為500V【分析】對A選項，應(yīng)用P＝UI分析；B選項，利用原、副線圈匝數(shù)之比等于原、副線圈電壓之比分析；C選項由圖表給出的線損率分析；D選項需綜合利用和U線＝IR以及進行處理。【解答】解：A、送往泉州變電站遠(yuǎn)距離輸電線的電流約是，故A錯誤.B、電廠的升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為，故B正確.C、升級后導(dǎo)線上功率損失減小2%，即減小△P＝4×108×2%W＝8000KW，故C正確.D、導(dǎo)線上的功率損失為，電壓損失，解得，故D錯誤.故選：BC?！军c評】處理本題需要掌握遠(yuǎn)距離送電的電路圖，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)該清楚計算導(dǎo)線上損失功率時應(yīng)用，而計算線圈提供功率時應(yīng)該應(yīng)用P＝UI.處理原副線圈匝數(shù)比可用電壓正比計算也可用電流反比計算。23．（2021春?大竹縣校級期中）一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻R＝1kΩ.到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈泡（220V，60W）。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機輸出功率的10%，變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則（）A．T1原、副線圈電流分別為103A和20A B．T2原、副線圈電壓分別為2×105V和220V C．T1和T2的變壓比分別為1：50和40：1 D．有6×104盞燈泡（220V，60W）正常發(fā)光【分析】根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，電流與匝數(shù)成反比，可以求得降壓變壓器的電流和輸電線上的電流的大小，從而可以求得輸電線和用電器消耗的功率的大小。由于降壓變壓器的負(fù)載能正常工作，則可算出降壓變壓器的原線圈的匝數(shù)之比，同時能確定接入多少個燈泡才正常發(fā)光。【解答】解：A、一臺發(fā)電機最大輸出功率為4000kW，即P＝4000kW＝4×106W，由P＝UI可得升壓變壓器輸入電流為：I1＝＝A＝1×103A由得升壓變壓器的輸出電流為：I2＝＝A＝20A，即T1原、副線圈電流分別為103A和20A，故A正確；B、由U1I1＝U2I2得：U2＝2×105V輸電線上的電壓損失為：U損＝I2R＝20×1000V＝2×104V降壓變壓器的輸入電壓為：U3＝U2﹣I2R＝2×105V﹣20×1000V＝1.8×105V負(fù)載為多個正常發(fā)光的燈泡（220V，60W），則T2副線圈電壓為220V即T2原、副線圈電壓分別為1.8×105V和220V，故B錯誤；C、根據(jù)變壓器的原理，T1的變壓比為＝＝＝＝＝＝，故C錯誤；D、用戶得到的功率P3＝P2﹣10%P2＝0.9×4000kW＝3600kW可供燈泡正常發(fā)光的盞數(shù)n＝＝＝6×104盞，故D正確；故選：AD。【點評】本題考查遠(yuǎn)距離輸電中的能量損失及功率公式的應(yīng)用，要注意功率公式中P＝UI中的電壓U應(yīng)為輸電電壓，不是發(fā)電機的輸出電壓。本題突破點是由輸電線上的損失功率，從而算出電線上的電流。24．（2021春?朝陽區(qū)校級月考）如圖所示為某小型電站輸電示意圖，發(fā)電廠發(fā)出U1＝311sin100πt（V）的交流電通過升壓變壓器進行高壓輸電，接近用戶時再通過降壓變壓器給用戶供電。圖中高壓輸電線部分總電阻為r，負(fù)載端的電壓表是理想交流電表，下列說法正確的是（）A．若開關(guān)S1、S2都斷開，則電壓表示數(shù)為零 B．負(fù)載端所接收到交流電的頻率為25Hz C．用戶增多時，高壓輸電線上損失的功率會變大 D．可通過增加升壓變壓器副線圈的匝數(shù)來提高輸電效率【分析】明確變壓器原理，知道輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定；抓住通過變壓器交流電的頻率不變得出用戶得到的交變電壓的頻率；遠(yuǎn)距離輸電，輸電線上有能量損失、電壓損失?！窘獯稹拷猓篈、開關(guān)都斷開時變壓器空載，副線圈兩端有電壓，電壓表示數(shù)不為零，故A錯誤；B、變壓器不能改變頻率，由發(fā)電廠發(fā)電的電壓U1＝311sin100πt（V）可知，ω＝2πf＝100π，則頻率f＝50Hz，故負(fù)載端交流電的頻率還是50Hz，故B錯誤；C、用戶增多時，負(fù)載端總電流增大，輸電線上的電流增大，故高壓輸電線上損失的功率會變大，故C正確；D、根據(jù)理想變壓器的規(guī)律可知，升壓變壓器的電壓之比等于匝數(shù)之比即＝，所以增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)n2時，可提高輸電電壓U2，由輸電線上的電流I線＝，以及線損△P＝可知，增加升壓變壓器副線圈匝數(shù)可減小輸電損失，從而提高輸電效率，故D正確。故選：CD?！军c評】解決本題的關(guān)鍵是知道原副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，知道輸入電壓決定輸出電壓，輸出功率決定輸入功率，輸出電流決定輸入電流；同時知道用戶增多時輸電線上電流較大，輸電線上損失的功率和電壓較多。25．（2021?峨山縣校級模擬）遠(yuǎn)距離輸電原理圖如圖所示，原線圈輸入電壓及輸電功率恒定，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，當(dāng)S由2改接為1時，下列說法正確的是（）A．電壓表讀數(shù)增大 B．電流表讀數(shù)增大 C．輸電線上損耗的功率減小 D．用戶的功率減小【分析】升壓變壓器中，根據(jù)U2＝U1，結(jié)合副線圈匝數(shù)n2增大，可知U2變化，根據(jù)U1I1＝U2I2，判斷升壓變壓器副線圈電流變化，故B錯誤；根據(jù)△U＝I2R線判斷線路損失的電壓情況，根據(jù)U3＝U2﹣△U判斷降壓變壓器原線圈的電壓變化，再根據(jù)U4＝U3判斷電壓表的讀數(shù)變化；根據(jù)△P＝I22R線判斷輸電線上損耗的功率變化；根據(jù)P4＝P1﹣△P判斷用戶的功率變化?！窘獯稹拷猓築、原線圈輸入電壓及輸電功率恒定，當(dāng)S由2改接為1時，根據(jù)U2＝U1，升壓變壓器副線圈匝數(shù)n2增大，則U2增大，由于U1I1＝U2I2，則升壓變壓器副線圈電流I2減小，所以電流表讀數(shù)減小，故B錯誤；A、線路損失的電壓△U＝I2R線減小，則降壓變壓器原線圈的電壓U3＝U2﹣△U增大，則降壓變壓器副線圈的電壓U4＝U3增大，所以電壓表的讀數(shù)增大，故A正確；C、輸電線上損耗的功率△P＝I22R線，由于升壓變壓器副線圈電流I2減小，所以輸電線上損耗的功率減小，故C正確；D、用戶的功率P4＝P1﹣△P，輸電線上損耗的功率減小，所以用戶的功率增大，故D錯誤。故選：AC?！军c評】本題考查變壓器的應(yīng)用，考查知識點有針對性，重點突出，充分考查了學(xué)生掌握知識與應(yīng)用知識的能力。26．（2021?道里區(qū)校級二模）高壓輸電可大大節(jié)能，我國目前已經(jīng)全面掌握了特高壓輸電核心技術(shù)并已應(yīng)用在電路傳輸中。一個水電站，其交流發(fā)電機的輸出電壓U1一定，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電，如圖甲所示。輸電線的總電阻為R，T1的輸入電壓和輸入功率為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2，T2的輸入電壓和輸入功率為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4，T2的原副線圈線圈的匝數(shù)比為4：1，U4隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．輸電線上損失的功率為且隨用戶使用的電器增加而增大 B．當(dāng)用戶使用的電器增加時，U2、U3、U4均變小 C．降壓變壓器原線圈的輸入電壓為800V D．要減小線路的損耗，應(yīng)減小升壓變壓器的匝數(shù)比，同時應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比【分析】利用輸電線的功率，通過電流I的變化確定其功率變化；利用U1判斷U2，利用U2和輸電線電壓變化判斷U3和U4的變化；輸入電壓指電壓的有效值；升高送電電壓，可減小損耗功率?！窘獯稹拷猓篈、由串聯(lián)電路，電流處處相等知，輸電線的電流等于變壓器T2的原線圈中的電流，即，輸電線上損失的功率，當(dāng)用戶電器增加時，用戶的總功率變大，變壓器T2的原線圈中電流增大，輸電線上損失功率增大，故A正確；B、由于U1一定，變壓器T1的原副線圈匝數(shù)都不變，故U2不變，當(dāng)用戶使用的電器增加時，由于R中電流I變大，故R的電壓UR變大，而U3＝U2﹣UR，故U3變小，U3和U4的比值不變，故U4變小，B錯誤；C、由乙圖知電壓的有效值為200V，即U4＝200V，故U3＝800V，故C錯誤.D、減小升壓變壓器的匝數(shù)比，可使U2增大，當(dāng)輸送功率一定時，可減小輸電線中的電流，從而減小輸電線的功率損耗；U2不變，輸電線電壓減小，故U3變大，為使用戶仍然得到220V電壓，應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比，故D正確。故選：AD。【點評】本題為變壓器和遠(yuǎn)距離送電相結(jié)合的題目，涉及電壓、電流、功率的動態(tài)變化分析。解答時，分別在“三個回路“以及“兩個變壓器“上找各物理量的關(guān)系，特別注意以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈組成的回路，在此回路中利用電路知識分析電壓關(guān)系和功率關(guān)系。27．（2021?梅州一模）如圖所示為電能輸送的示意圖，升壓、降壓變壓器均為理想變壓器，輸電線總電阻為R，設(shè)發(fā)電廠輸出電壓不變，則用戶端負(fù)載增加（用電高峰期）時（）A．輸電線上損失的電壓增大 B．升壓變壓器輸出電壓增大 C．降壓變壓器