2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第二冊(cè)）3.4電能的輸送（原卷版）

3.4電能的輸送

課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

1.理解遠(yuǎn)距離輸電線上的

能量損失與哪些因素有

物理觀念：建立遠(yuǎn)距離輸電模型。

關(guān).

科學(xué)思維：了解提高輸電電壓是降低遠(yuǎn)距離輸電損耗的有效途徑，會(huì)用相關(guān)

2.應(yīng)用理想變壓器、電路

知識(shí)解釋實(shí)際的輸電問(wèn)題。

知識(shí)對(duì)簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)距離輸電

科學(xué)探究：探究降低輸電損耗的兩個(gè)途徑。

線路進(jìn)行定量計(jì)算.

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：理解工程技術(shù)要兼顧科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多種因素，知道

3.了解交變電流從發(fā)電站

電網(wǎng)供電是遠(yuǎn)距離輸電的重要發(fā)展。

到用戶的輸電過(guò)程．

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：

一、輸送電能的基本要求

1．可靠：指保證可靠地工作，故障少．

2．保質(zhì)：保證電能的質(zhì)量——和穩(wěn)定．

3．經(jīng)濟(jì)：指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用，電能損耗．

二、降低輸電損耗的兩個(gè)途徑

1．輸電線上的功率損失：P＝，I為輸電電流，r為輸電線的電阻．

2．降低輸電損耗的兩個(gè)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)選用電阻率的金屬材料，還要盡

可能導(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(shí)又要保證向用戶提供一定的電功率，就要輸電電壓．

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)用變壓器升壓，然后進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，在用電區(qū)域通過(guò)變

壓器降到所需的電壓．

2．電網(wǎng)：通過(guò)網(wǎng)狀的輸電線、，將許多電廠和廣大用戶連接起來(lái)，形成全國(guó)性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)

絡(luò)．

3．電網(wǎng)輸電的優(yōu)點(diǎn)

(1)降低一次能源的運(yùn)輸成本，獲得最大的．

(2)減小斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)的平衡．

(3)合理調(diào)度電力，使的供應(yīng)更加可靠，質(zhì)量更高．

【題型一】輸電線上的電壓和功率損失

1．輸電線路的電壓損失

P

輸電線始端電壓U與輸電線末端電壓U′的差值．ΔU＝U－U′＝Ir＝r，其中I為輸電線上的電流，r為

U

輸電線的電阻．

2．輸電線路的功率損失

(1)遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，輸電線有電阻，電流的熱效應(yīng)引起功率損失，損失的電功率ΔP＝I2r.

ΔU2

(2)若輸電線上損失的電壓為ΔU，則功率損失還可以表示為ΔP＝，ΔP＝ΔU·I.

r

3．減小電壓、功率損失的方法

(1)減小輸電線的電阻

l

由R＝ρ可知，距離l一定時(shí)，使用電阻率小的材料，增大導(dǎo)體橫截面積可減小電阻．

S

(2)減小輸電電流I

P

根據(jù)I＝，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(lái)的n倍，輸送電流可減

U

11

為原來(lái)的，輸電線上的功率損耗將降為原來(lái)的.

nn2

【典型例題1】浙福線的投運(yùn)讓福建電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了從500千伏超高壓到1000千伏特高壓的跨越，福建從此進(jìn)

入“特高壓”時(shí)代。在輸送功率不變、不考慮其它因素影響的情況下，采用“特高壓”輸電后，輸電線上的電壓

損失減少到“超高壓”的（）

A．10%B．25%C．50%D．75%

【典型例題2】我國(guó)在高壓輸電方面具有國(guó)際領(lǐng)先水平，早在2011年我國(guó)就正式投產(chǎn)了世界首條商業(yè)運(yùn)營(yíng)

的特高壓交流輸電工程——“1000kV晉東南—南陽(yáng)—荊門(mén)特高壓交流試驗(yàn)示范工程”。假設(shè)某地原來(lái)采用

200kV的高壓輸電，輸電線損耗功率為P，后改用800kV的特高壓輸電，輸電功率不變，則輸電線損耗功率

為（）

PP

A．B．C．4PD．16P

416

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】照明供電線路的路端電壓基本上是保持不變的．可是我們?cè)谕砩掀甙它c(diǎn)鐘用電高峰時(shí)開(kāi)燈，

電燈比深夜時(shí)要顯得暗些．這是因?yàn)橛秒姼叻鍟r(shí)()

A．總電阻比深夜時(shí)大，供電線路上的電流小，每盞燈兩端的電壓較低

B．總電阻比深夜時(shí)大，供電線路上的電流小，通過(guò)每盞燈的電流較小

C．總電阻比深夜時(shí)小，供電線路上的電流大，輸電線上損失的電壓較大

D．供電線路上的電流恒定，但開(kāi)的燈比深夜時(shí)多，通過(guò)每盞燈的電流小

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】特高壓交流輸電是指100kV及以上的交流輸電，具有輸電容量大、距離遠(yuǎn)、損耗低等突出優(yōu)

勢(shì)。遠(yuǎn)距離輸送功率恒定的交流電時(shí)，若輸送電壓由原來(lái)的50kV提高到200kV的特高壓，下列說(shuō)法正確的

是（）

A．若輸電線不變，輸電線上的電流增大為原來(lái)的4倍

1

B．若輸電線不變，輸電線上損失的電壓降低為原來(lái)的

4

1

C．若輸電線不變，相同時(shí)間內(nèi)，輸電線上損失的電能降低為原來(lái)的

4

D．使用材料、粗細(xì)相同的輸電線時(shí)，若使輸電線上損失的功率不變，傳輸距離可提升到原來(lái)的4倍

【題型二】遠(yuǎn)距離高壓輸電過(guò)程的分析與計(jì)算

解決遠(yuǎn)距離高壓輸電問(wèn)題的基本方法

1．首先應(yīng)畫(huà)出遠(yuǎn)距離輸電的電路圖(如圖)，并將已知量和待求量寫(xiě)在電路圖的相應(yīng)位置．

2．理清三個(gè)回路：

回路1：P1＝U1I1

2

回路2：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝I2R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.

U1n1U3n3

(2)電壓關(guān)系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝.

U2n2U4n4

I1n2I3n4

(3)電流關(guān)系：＝，I2＝I線＝I3，＝.

I2n1I4n3

P2P3ΔU

(4)輸電電流：I線＝＝＝.

U2U3R線

(5)輸電線上損耗的電功率：

2

2ΔU

ΔP＝P2－P3＝I線R線＝＝ΔU·I線．

R線

(6)輸電線上的電壓損失：

ΔU＝I線R線＝U2－U3.

P3

(7)輸電效率η＝×100%.

P2

【典型例題3】如圖為大唐發(fā)電廠供電流程的簡(jiǎn)化圖，理想升壓變壓器將發(fā)電廠的輸出電壓U1升壓為U2，

理想降壓變壓器再把電壓U3降至U4，為用戶設(shè)備供電，發(fā)電廠的輸出電流為I1，升壓變壓器輸出電流為I2，

降壓變壓器輸入電流為I3，此時(shí)用戶設(shè)備的輸入電流為I4。若變壓器的匝數(shù)n2n3，輸送過(guò)程中存在電能

損耗，將輸送電線的電阻等效為R線，則下列正確的是（）

A．U1:U3n1:n3B．U2:U4n2:n4

C．I1:I3n3:n1D．I2:I4n2:n4

【典型例題4】

風(fēng)能是一種清潔無(wú)公害可再生能源，風(fēng)力發(fā)電非常環(huán)保，且風(fēng)能蘊(yùn)量巨大。如圖所示為某風(fēng)力發(fā)電廠向一

學(xué)校供電的線路圖，已知發(fā)電廠的輸出功率為8kW，輸出電壓為400V，用戶端電壓為220V，輸電線總電阻

R=20Ω，升壓變壓器原，副線圈匝數(shù)比n1：n2=1∶10，變壓器均為理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是（）

A．輸電線上損耗的功率為40WB．用戶端的電流為36A

C．降壓變壓器的匝數(shù)比n3：n4=22∶1D．若用戶端的用電器變多，則輸電線上損失的功率會(huì)減小

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】如圖為某實(shí)驗(yàn)小組模擬遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)驗(yàn)電路圖，已知兩理想變壓器的匝數(shù)n1n4n2n3，

定值電阻R1、R2、R3、R4的阻值R1R2R3R4，A1，A2為理想交流電流表，當(dāng)a、b端接入低壓交流電

源時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．A1的示數(shù)大于A2的示數(shù)

B．R3的功率小于R4的功率

C．R3兩端的電壓大于R4兩端的電壓

D．R1兩端的電壓大于R2兩端的電壓

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】“西電東送”的國(guó)家重大工程。如圖為某水電站遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，發(fā)電廠的輸出功率為P，

發(fā)電廠輸出的電壓為U。通過(guò)升壓變壓器升高電壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸送電壓為kU，輸電線的總電阻為R，

在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U。下列說(shuō)法正確的是（）

P

A．輸電線上的電流為

U

PR

B．輸電線上損失電壓為

U

P2R

C．降壓變壓器的輸出功率為

k2U2

PR

D．降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k:1

kU2

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1．某風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為2500V，用戶得到的電功率為141kW，用戶得到的電壓是220V，輸電線的

電阻為90，輸電線路如圖所示。若輸電線因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的6%，變壓器均視為理想變壓

器，已知降壓變壓器副線圈的匝數(shù)為110匝，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．通過(guò)輸電線的電流為10AB．風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為162kW

C．升壓變壓器副線圈的匝數(shù)是原線圈的匝數(shù)的7倍D．降壓變壓器原線圈的匝數(shù)為3525匝

2．2020年9月，中國(guó)發(fā)布“雙碳戰(zhàn)略”，計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。碳排放問(wèn)題的

治本之策是轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式，加快推進(jìn)清潔替代和電能替代，一座小型水電站向山下村鎮(zhèn)供電的示意圖

如圖所示，升壓變壓器T1與降壓變壓器T2都是理想變壓器。已知發(fā)電機(jī)輸出電壓U1250V，兩個(gè)變壓器

的匝數(shù)比n1:n21:100，n3:n4110:1，輸電線電阻R20，輸電線上損失的功率為32kW。則下列說(shuō)

法正確的（）

A．輸電線上損失的電壓為25000V

B．用戶得到的電壓為200V

C．發(fā)電機(jī)輸出功率P1000kW

D．深夜，用戶的用電器減少時(shí)輸電線上損失的功率將變大

3．如圖所示，為某小型發(fā)電站的輸電示意圖。發(fā)電站的輸出功率為P1200kW，經(jīng)升壓變壓器升壓后，輸

出電壓為1104V，發(fā)電站到用戶的輸電線總電阻為r10Ω，經(jīng)過(guò)降壓變壓器給一居民小區(qū)供電。已知變

壓器均為理想變壓器，下列說(shuō)法正確的是（）

A．輸電線路中的電流為100A

B．用戶獲得的功率為4kW

C．若發(fā)電站的輸出電壓減半，線路損耗的電功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍

D．若用戶所需電壓為220V，則降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為480:11

4．春夏秋冬、晝夜之間，工作日與節(jié)假日，對(duì)電力需求量差異很大，會(huì)形成用電高峰和低谷之間的峰谷負(fù)

荷差。如圖所示，為某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)示意圖，可以在用電低谷時(shí)段把電能儲(chǔ)存起來(lái)，高峰時(shí)段輸出，

填補(bǔ)用電缺口。發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=500V，輸出功率為P1=800kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3:n4=50:1，輸電

線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計(jì)，用戶端電壓U4=220V，功率為P4=44kW，所有變壓器均為理想變壓

器。下列說(shuō)法正確的是（）

A．發(fā)電機(jī)的輸出電流為160AB．升壓變壓器的匝數(shù)比n1:n2=1:400

C．輸送給儲(chǔ)能站的功率為756kWD．輸電線上損失的功率為1kW

5．如圖是給用戶供電的電路示意圖，其中R1、R0表示變壓器前后兩側(cè)的輸電線的總電阻，假設(shè)用戶端為純

電阻用電器，總電阻為R。若變壓器視為理想變壓器，U恒定，電表視為理想電表，當(dāng)用戶使用的用電器數(shù)

量增加時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．用戶總電阻R變大

V

B．電壓表示數(shù)1增大

V2

C．電流表示數(shù)A1減小

D．用電器R兩端電壓降低

6．如圖所示，一發(fā)電機(jī)輸出功率為9kW，輸出電壓為500V，輸電線的總電阻為10Ω，允許線路損耗的功率

為輸出功率的4%?，F(xiàn)需要220V電壓時(shí)，若不計(jì)變壓器的損耗，所用升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線

圈的匝數(shù)比為（）

A．1:6；48:7B．1:6；72:11

C．1:3；48:7D．1:3；72:11

【素養(yǎng)提升】

7．（多選）風(fēng)力發(fā)電是一種綠色環(huán)保的發(fā)電方式，我市佛岡縣近年來(lái)大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。若一風(fēng)力發(fā)電裝

置的輸出功率為P100kW、發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1250V，經(jīng)變壓器升壓后用總電阻R線7.5的輸電線

nn

14

向遠(yuǎn)處輸電，在用戶處的降壓變壓器輸出電壓U4220V。若升壓變壓器與降壓變壓器的匝數(shù)比滿足，

n2n3

則以下說(shuō)法正確的是（）

A．降壓變壓器輸出的電流I440A

B．輸電的效率為88%

C．輸電線損失電壓U300V

n1

D．升壓變壓器的匝數(shù)比為1

n212

8．（多選）北京奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)體現(xiàn)了“綠色奧運(yùn)”的理念。國(guó)家體育館“鳥(niǎo)巢”隱藏著一座年發(fā)電量比較大的

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，假設(shè)該發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓恒為250V，通過(guò)理想變壓器向遠(yuǎn)處輸電，如圖所示，所

用輸電線的總電阻為8，升壓變壓器T1原、副線圈匝數(shù)比為1:16，下列說(shuō)法正確的是（）

A．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為1105W，則輸電線的總電阻兩端的電壓為400V

5

B．若該發(fā)電系統(tǒng)輸送功率為110W，用戶獲得220V電壓，則降壓變壓器T2原、副線圈的匝數(shù)比為190:11

C．若用戶消耗功率減少，輸電線的總電阻兩端的電壓變大

D．若用戶消耗功率增加，則用戶電路兩端電壓U4減小

9．（多選）我國(guó)能源分布很不均勻，遠(yuǎn)距離大容量輸電有著特別重要的意義。遠(yuǎn)距離高壓交流輸電的示意

圖如圖所示，升壓變壓器、降壓變壓器均為理想變壓器，降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n，輸電線的總

電阻為。、分別表示電壓表、電流表的示數(shù)，輸入電壓保持不變。下列說(shuō)法正確的是（）

rUIVAU0

A．若僅閉合開(kāi)關(guān)S，則U減小B．若僅閉合開(kāi)關(guān)S，則U增大

C．僅增大R2，則U減小D．僅增大R2，則U增大

10．（多選）如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖。升壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2，

降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4。在輸電線路的起始端接入兩個(gè)互感器，兩個(gè)互感器原、

副線圈的匝數(shù)比分別為10:1和1:10，各互感器和電表均為理想的，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．兩互感器均起到降壓作用

B．若電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則線路輸送電功率為220kW

C．若保持發(fā)電機(jī)輸出電壓U1一定，僅將滑片Q下移，則輸電線損耗功率減少

D．若發(fā)電機(jī)輸出電壓U1一定，若用戶數(shù)增加，為維持用戶電壓U4一定，可將滑片P上移

11．（多選）如圖所示，某水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P100kW，發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1250V，經(jīng)變壓器

升壓后向遠(yuǎn)處輸電，在用戶端用降壓變壓器將電壓降為U4220V。已知輸電電流I線25A，兩條輸電線路

總電阻R線8Ω，變壓器均視為理想變壓器，則（）

A．用戶得到電功率為95kWB．升壓變壓器的匝數(shù)比n1:n24:5

C．降壓變壓器的匝數(shù)比n3:n4190:11D．發(fā)電機(jī)的輸出的電流I140A

12．（多選）遠(yuǎn)距離輸電線路圖如圖所示，升壓變壓器輸入電壓和