1、电能的输送(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1某校为了确保教学的正常进行，学校领导决定对全校的旧电网进行改造并购置了一台备用发电机。发电机房到教学区距离较远，为了减少输电线路上的电能损耗，以下措施中切实可行的是()A提高输电电压 B用超导材料做输电线C提高输送功率 D减小输电线的横截面【解析】选A。 提高输电电压，根据I，知输送电流较小，根据P损I2R，知损失的功率较小，故A正确；应用超导材料做输电线，根据P损I2R，知损失的功率为0，但成本太高且常温超导暂不能实现，故B错误；提高输送功率，根据I，知输送电流较大，根据P损I2R，知损失的功率较大，故C错误；减小输
2、电线导线的横截面积，增大了电阻，根据P损I2R，知损失的功率较大，故D错误。2.每年冬季，我国北方总会迎来冰冻雨雪天气，如图为电力公司工作人员监测高压电线覆冰厚度，为清除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路，利用电流的热效应除冰，若在正常供电时，高压线上输电电压为U，电流为I，热损耗功率为P；除冰时，输电功率，输电线电阻不变，输电线上的热损耗功率为4P，则除冰时()A输电电压为 B输电电流为C输电电压为4U D输电电流为4I【解析】选A。高压线上的热耗功率PI2R线，电阻不变，若热耗功率变为4P，则4PI2R线，解得I2I，B、D错误；输送功率不变，由PUIUI，解得UU，C错误，A正
3、确。3(多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图，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R10 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为41，副线圈与用电器R0组成闭合电路。若T1、T2均为理想变压器，降压变压器T2的副线圈两端电压u220sin100t(V)，当用电器电阻R011 时()A.通过用电器R0的电流有效值是20 AB当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小C发电机中的电流变化频率为100 HzD升压变压器T1的输入功率为4 650 W【解析】选A、D。 降压变压器T2副线圈两端交变电压有效值为U V220 V，负载电阻为11 ，所以通过R0电流
4、的有效值是20 A，故A正确；当用电器的电阻R0减小时，由于电压不变，电流增大，输出功率增大，则发电机的输出功率也增大，故B错误；交流电经过变压器，频率不变，则交流电的频率f Hz50 Hz，故C错误；根据I3I4n4n3得，输电线上的电流I35 A，则输电线上损耗的功率P损IR2510 W250 W，降压变压器的输入功率P3U4I422020 W4 400 W，则升压变压器的输出功率PP3P4 400250 W4 650 W。故D正确。4(2021济南高二检测)输电线路改造前，傍晚时分家里的灯光昏暗，夜深人静时灯光变得亮一些。如图所示是家庭电路的简图，设家庭电路电压为220 V不变，两条输电
5、线电阻分别为r(电阻较小)。下列说法正确的是()A.傍晚时分，用电器个数增多，输电线上损耗的电压变大B夜深人静时，用电器个数减少，输电线上损耗的功率变大C想要减小输电线上电能的损耗，可以换细一点的输电线D想要减小输电线上电能的损耗，可以把铜质输电线换成镍铜合金线【解析】选A。傍晚时分，用电器个数增多，输电线上的电流增大，则输电线上损耗的电压变大，选项A正确；夜深人静时，用电器个数减少，输电线上的电流减小，则输电线损耗的功率变小，选项B错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，即增加输电线的横截面积，即可以换粗一点的输电线，选项C错误；想要减小输电线上电能的损耗，要减小输电线的电阻，
6、把铜质输电线换成镍铜合金线电阻变得更大，输电线的电能损耗更大，选项D错误。【加固训练】照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时()A总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失的电压大D干路电流一定，支路比深夜时多分去了一部分电流【解析】选C。晚上七八点钟用电高峰时开灯，由于负载增多，各个负载是并联，则总电阻减小，根据欧姆定律，输电线上的电流增大，输电线上损失的电压变大，由于照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，所以
7、用电高峰时用户获得的电压减小，每盏灯两端的电压降低，故C正确，A、B、D错误。5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T1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T2，经降低电压后再输送至各用户。设T1、T2都是理想变压器，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致()A.升压变压器初级线圈中的电流变小B升压变压器次级线圈两端的电压变小C高压输电线路的电压损失变大D降压变压器次级线圈两端的电压变大【解析】选C。由于升压变压器的输入电压不变，随用电器总功率的增加，则输入功率也增加，所以升压变压器初级线圈中的电流变大，故A错误；升压变压器的
8、目的是提高电线上的电压从而降低电线上的消耗，由于升压变压器的输入电压不变，原、副线圈匝数不变，则副线圈的电压不变，故B错误；当用户用电处于高峰期时，降压变压器的输出功率会增大，从而导致降压变压器的输入电流变大，所以输电线路损失的电压变大，故C正确；当用户用电处于高峰期时，降压变压器的输出功率会增大，从而导致降压变压器的输入电流变大，所以输电线路的电压变大，最终使得降压变压器的次级线圈上的电压变小，故D错误。6随着5G网络建设热潮的开启，中国5G基站的数量快速增长，实现5G网络覆盖的城市也越来越多。但是5G基站单系统功耗量为4 kW(基站用电器功率)，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1 kW。目
9、前困扰5G发展的大难题是供电。如图所示。某基站距离100 kV主供电线路约为5 km，线路电阻为40 。现要将4G基站改造为5G基站，而且线路损耗为总功耗的20%，在只更换变压器(均为理想变压器)的前提下，高压变压器的原、副线圈匝数比应变为()A251 B501 C1001 D4003【解析】选C。总功耗线路损耗基站功耗，线路损耗为总功耗的20%，5G基站功耗为4 kW，则总功耗为P总 kW5 kW，设线路电流为I2，则线路损耗P损IR线，得I25 A，原线圈电流I1 A0.05 A，高压变压器的原、副线圈匝数比，故选C。二、计算题(本题共1小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值
10、计算的要标明单位)7如图1所示，一个小型水力发电站，发电机输出电压U0315 V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm30 kW，它通过总电阻r线2.0 的输电线直接向远处的居民区供电，设居民区所有用电器都是额定电压U用220 V的白炽灯，额定总功率为P用22 kW，不计灯丝电阻随温度的变化。试求：(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的实际电压是多少伏？发电机实际输出的电功率多大？(2)若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗，如图2所示已知用户变压器的降压比为401。当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大？【解析】(1)由P用
11、，求得用户总的电阻R用2.2 ，电路中的电流为I A75 AU灯IR用165 V，P输U0I23 625 W；(2)用户的总功率为P用U4I4，U4220 V用户的总电流I4100 A，根据可得输电电流I32.5 A，输电线上损耗的功率P损Ir线12.5 W。答案：(1)165 V23 625 W(2)12.5 W(15分钟40分)8(9分)(多选)(2020大同高二检测)交流发电机的输出电压为U，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，降压变压器原、副线圈匝数比为n，输电导线电阻为r，用户的工作电压为U。下列说法正确的是()Am1Bn1C输电线上损失的功率为D输电线上损失的功
12、率为【解析】选A、C。升压变压器原线圈匝数小于副线圈匝数，可知原、副线圈匝数比m1，选项A正确，B错误；根据变压器的规律，升压变压器副线圈的电压U2U，降压变压器原线圈电压U3nU，线路损失的电压UU2U3，损失的功率P，由以上式子代入求得P，故选项C正确，D错误。【加固训练】某实验小组模拟远距离输电的原理图如图所示，A、B为理想变压器，R为输电线路的电阻，灯泡L1、L2规格相同，保持变压器A的输入电压不变，开关S断开时，灯泡L1正常发光，则()A仅将滑片P上移，A的输入功率不变B仅将滑片P上移，L1变暗C仅闭合S，L1变亮D仅闭合S，A的输入功率变小【解析】选B。仅将滑片P上移，变压器A的副
13、线圈匝数变小，变压器A的输出电压变小，又因为远距离输电的输送功率不变，根据PUI可知，输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，所以B变压器的输入电压降低，输出电压也降低，所以L1两端电压变小，灯泡L1的实际功率变小，灯泡变暗；A变压器的输入功率也变小，A错误，B正确；仅闭合S，则B变压器的负载电阻变小，变压器B输出总电流变大，输出功率变大，则升压变压器A的输入功率也变大；输电线上的电流变大，输电线上损失的电压变大，B变压器的输入电压变小，输出电压也变小，即灯泡两端的电压变小，灯泡实际功率减小，灯泡变暗，C、D错误。故选B。9(9分)(2021海口高二检测)如图为远距离输电示意图，两变压器均
14、为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2。在T的原线圈两端接入一电压uUmsint的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()A.() B()C4()2()2r D4()2()2r【解析】选C。加在原线圈上的电压U1，根据电压比与匝数比关系，所以U2，根据I可知，输电线上的电流I，输电线上消耗的功率P耗I22r4()2()2r。故C正确，A、B、D错误。10(22分)(2021德州高二检测)人们利用发电机把天然存在的各种形式的能(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能。有条河流，流量Q2 m3/s，落差h50 m，现利用
15、其发电，已知发电机总效率为50%，输出电压为U5 000 V。现直接将发电机和用户连接，测得安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜读数相差2 400 kWh(一昼夜是24 h)。重力加速度g取10 m/s2，水的密度1103 kg/m3，试求：(1)发电机可输送的功率P；(2)输电线的电阻r；(3)若要使输电线损失的功率降到输送功率的0.2%，所加的升压变压器原、副线圈的匝数比；(4)实施(3)后若用户端需要的电压是100 V，则所加的降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？【解析】(1)依题意发电机可输送的功率为P5105 W(2)依题意输电线上损失的功率为P损 kW100 kW又PUI得I100 A，根据P损I2r，所以r10 (3)输电线上损失的功率为P损I2rP0.2%1 000 W得I10 A设升压至U可满足要求，且U得U5104 V则升压变压器原、副线圈匝数比(4)输电线上损失的电压为U损Ir100 V则降压变压器原线圈两端的电压U3UU损49 900 V则降压变压器原、副线圈匝数比为答案：(1)5105 W(2)10 (3)110(4)4991