資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
3.4 電能的輸送
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 1
知識點一　輸電線上的電壓和功率損失 1
知識點二　遠距離高壓輸電過程的分析與計算 4
模塊三 鞏固提高 7
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.遠距離輸電時輸電線的損失與哪些因素有關,高壓輸電的原理. 2.遠距離輸電線路的基本構成，遠距離輸電線路的定量計算. 本講內容屬高考間歇性考點,多以選擇題形式呈現.以遠距離輸電線路功率的損耗、動態變化分析為主要考查點平均難度中等及以下,與實際生產或科技應用相結合漸成主流.分值為 4~6 分
模塊二 知識掌握
知識點一　輸電線上的電壓和功率損失
【情境導入】假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導線的總電阻是r.在圖中，輸電線的電阻集中畫為一個電阻r.
(1)怎樣計算輸電線路損失的功率？
(2)在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？
(3)通過對第(2)問的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效？
(4)怎樣計算用戶消耗的功率P？
(5)在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？
【知識梳理】
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：保證電能的質量—— 和 穩定．
3．經濟：指輸電線路建造和運行的費用 ，電能損耗 ．
二、降低輸電損耗的兩個途徑
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，應當選用電阻率 的金屬材料，還要盡可能 導線的橫截面積．
(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 輸電電壓．
【重難詮釋】
1．輸電線路的電壓損失
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為輸電線的電阻．
2．輸電線路的功率損失
(1)遠距離輸電時，輸電線有電阻，電流的熱效應引起功率損失，損失的電功率ΔP＝I2r.
(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.
3．減小電壓、功率損失的方法
(1)減小輸電線的電阻
由R＝ρ可知，距離l一定時，使用電阻率小的材料，增大導體橫截面積可減小電阻．
(2)減小輸電電流I
根據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的n倍，輸送電流可減為原來的，輸電線上的功率損耗將降為原來的.
（2023春 荔灣區期末）我國遠距離輸送交流電用的電壓有110kV、220kV和330kV，輸電干線已經采用500kV的超高壓，西北電網的電壓甚至達到750kV，遠距離輸電線路的示意圖如圖所示，若輸送的總功率P，輸電電壓為U，輸電線的總電阻為R，則正確的是 （　　）
A．采用高壓輸電是為了加快輸電的速度
B．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
C．輸電線上的電流I
D．輸電線上損失的功率P線＝（）2R
（2023春 松江區校級期末）“張北的風點亮北京的燈”，中國外交部發言人趙立堅這一經典語言深刻體現了2022年北京冬奧會的“綠色奧運”理念。張北可再生能源示范項目，把張北的風轉化為清潔電力，并入冀北電網，再輸向北京、延慶、張家口三個賽區。遠距離輸電過程，我們常常采用高壓輸電。某風力發電站，通過遠距離輸送一定功率的交流電，若將輸送電壓升高為原來的n倍，則輸電線上的電功率損失為（　　）
A．原來的 B．原來的 C．原來的n倍 D．原來的n2倍
（2023春 房山區期中）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、損耗低等突出優勢。遠距離輸送一定功率的交流電，若輸送電壓提高到原來的3倍，則（　　）
A．輸電線上的電流增大為原來的3倍
B．輸電線上損失的電壓降低為原來的
C．輸電線上的電能損失增大為原來的9倍
D．用戶得到的電功率增大為原來的3倍
（2023春 紅橋區校級期中）用高壓輸電技術遠距離輸電，如果發電廠輸出功率為P，輸電電壓為U，輸電線的總電阻為R，則輸電線上損失的功率為（　　）
A． B． C． D．
（2022秋 五華區校級期末）某電站向遠處輸電，輸電線的總電阻為50Ω，輸送功率為1.0×105kW，若采用500kV的高壓輸電，下列說法正確的是（　　）
A．采用高壓輸電，是為了增加輸電線上的電流
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1kV
D．輸電線上電阻造成的功率損失為2.0×103kW
知識點二　遠距離高壓輸電過程的分析與計算
【情境導入】
某發電站向遠處送電的示意圖如圖所示，其中各部分的物理量已在圖上標注，在這個電路中包括三個回路。
(1)結合閉合電路的知識，分別分析三個回路中各物理量之間的關系(發電機內阻，n1、n2、n3、n4線圈的電阻均忽略不計)。
(2)若兩個變壓器均為理想變壓器，則每個變壓器中的電流、電壓、功率有什么關系？
【知識梳理】
電網供電
1．遠距離輸電的基本原理：在發電站內用 變壓器升壓，然后進行遠距離輸電，在用電區域通過 變壓器降到所需的電壓．
2．電網：通過網狀的輸電線、 ，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區性的輸電 ．
3．電網輸電的優點
(1)降低一次能源的運輸成本，獲得最大的 ．
(2)減小斷電的風險，調劑不同地區 的平衡．
(3)合理調度電力，使 的供應更加可靠，質量更高．
【重難詮釋】
解決遠距離高壓輸電問題的基本方法
1．首先應畫出遠距離輸電的電路圖(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．常用關系
(1)功率關系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.
(2)電壓關系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝.
(3)電流關系：＝，I2＝I線＝I3，＝.
(4)輸電電流：I線＝＝＝.
(5)輸電線上損耗的電功率：
ΔP＝P2－P3＝I線2 R線＝＝ΔU·I線．
(6)輸電線上的電壓損失：
ΔU＝I線R線＝U2－U3.
(7)輸電效率η＝×100%.
（2023 河北模擬）如圖所示為遠距離輸電的原理圖，發電機輸出電壓恒定，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，其中降壓變壓器的變壓比為n；圖中電表均為理想電表；兩變壓器間輸電線的總電阻為R。假如用戶設備發生變化，導致輸電線上的電壓增加了ΔU，下列說法正確的是（　　）
A．電壓表示數增大
B．輸電線上消耗的電功率增加
C．用戶設備消耗的電功率減少
D．電流表示數增大了
（2023春 荔灣區校級月考）如圖所示為遠距離輸電示意圖，線路總電阻為r，發電廠輸出電壓不變，三個回路的電流依次為I1、I2、I3，兩變壓器均為理想變壓器，左側變壓器輸入電壓為U1，輸出電壓為U2；右側變壓器輸入電壓為U3，輸出電壓為U4，以下選項錯誤的是（　　）
A．若用戶消耗的功率增大，I2隨之增大
B．若用戶消耗的功率增大，U4隨之增大
C．U2＝U3+I2r
D．U1I1r+U4I3
（2023 山東）某節能儲能輸電網絡如圖所示，發電機的輸出電壓U1＝250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數比n3：n4＝50：1，輸電線總電阻R＝62.5Ω，其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（　　）
A．發電機的輸出電流為368A
B．輸電線上損失的功率為4.8kW
C．輸送給儲能站的功率為408kW
D．升壓變壓器的匝數比n1：n2＝1：44
（2023春 思明區校級期中）為建設美麗鄉村，某興建的小型水電站交流發電機輸出功率恒為P，輸電線總電阻為R線；升壓變壓器、降壓變壓器均為理想變壓器。如圖為發電站為用戶供電的電路圖及相關物理量。則輸電線上的電流大小為（　　）
A．
B．
C．
D．
（2023春 常熟市期中）如圖所示，有一臺交流發電機E，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為r。T1的輸入電壓和輸入功率分別為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分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。設T1的輸入電壓U1一定，當用戶消耗的電功率變大時，有（　　）
A．U2不變，U3變小 B．U2減小，U4變大
C．P2不變，P3變大 D．P1不變，P2變小
模塊三 鞏固提高
（2022秋 葫蘆島期末）某特高壓交流線路工程進行檢測，在輸送功率一定時，分別用500千伏和1000千伏對同一段線路輸電。下列說法正確的是（　　）
A．高壓輸電線輸送電流之比為1：2
B．輸電線路上電壓損失之比為1：4
C．高壓輸電線路電阻損耗功率之比4：1
D．用戶得到的功率之比為1：2
（2022秋 寧波期末）馬先生投資85萬建了一個小水電站。已知該水電站的輸出功率為100kW，發電機的電壓為250V，通過升壓變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線的總電阻為8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220V。已知輸電過程中輸電線上損失的功率為5kW。則下列說法正確的是（　　）
A．輸電線上通過的電流為625A
B．升壓變壓器的輸出電壓為4000V
C．降壓變壓器的匝數比為200：11
D．升壓變壓器的匝數比為5：76
（2022秋 濟南期末）我國已經成功掌握并實際應用了特高壓輸電技術。假設從A地到B地原采用超高壓輸電，在保持輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，當換用電壓更高的特高壓輸電后，下列說法正確的是（　　）
A．輸電線兩端的電壓變大
B．輸電線流過的電流變大
C．輸電線損失的電功率變小
D．輸送到B處的電功率變小
（2022秋 溫州期末）如圖所示，高壓輸電線是遠距離傳輸電能的重要組成部分，下列關于高壓輸電線的說法正確的是（　　）
A．輸電線應選用電阻率大的金屬材料制作
B．高壓輸電線比普通導線粗，目的是增大導線電阻
C．輸電線上方還有兩條導線，其作用是把高壓線屏蔽起來免遭雷擊
D．在輸送功率一定時，輸電線上損失的功率跟輸送電壓平方成正比
（多選）（2023春 重慶期末）發電廠通過較長距離輸電線直接向學校供電，發電機的輸出電壓為U1，發電廠至學校的輸電線總電阻為R，通過輸電線的電流為I，學校的輸入電壓為U2，下列計算輸電線損耗功率的表達式中正確的是（　　）
A． B．
C．I2R D．I（U1﹣U2）
（多選）（2023春 思明區校級期末）東陽橫錦水庫水電站的電能對外輸送示意圖如圖甲所示，發電機的內部原理簡化圖如圖乙所示，面積為S的矩形線圈ABCD共N匝，勻速轉動周期T，勻強磁場磁感應強度B，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數分別為n1、n2。降壓變壓器原、副線圈匝數分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。則下列說法正確的是（　　）
A．從圖乙位置開始計時發電機電動勢的瞬時值表達式為
B．若升變壓器線圈n1兩端電壓和用電器額定電壓都是220V，需滿足
C．為節約變壓器制造成本，降壓變壓器線圈n4可以采用比線圈n3更細的導線繞制
D．當用電高峰期用電器增多時，用電器兩端電壓會降低
（多選）（2023 淄博模擬）高考期間，為保障考場用電，供電部門為學校配備應急供電系統，輸電電路如圖所示，發電機的矩形線框ABCD處于磁感應強度大小為的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.25m2，匝數n＝100匝，電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO'勻速轉動，其輸出端通過電刷與升壓變壓器的原線圈相連，圖中電壓表示數為250V，降壓變壓器原、副線圈的匝數之比為5：1，降壓變壓器的副線圈接入到考場供電，兩變壓器間的輸電線等效電阻R＝20Ω，變壓器均為理想變壓器。學校有44個考場用電，用電設備額定工作電壓均為U＝220V，每個考場的正常用電功率P＝500W。當44個考場正常用電，下列說法正確的是（　　）
A．線框繞軸OO'的轉速為3000r/min
B．輸電線上損失的電壓為400V
C．升壓變壓器原、副線圈匝數之比為1：8
D．發電機的輸出功率為28kW
（多選）（2023 河西區模擬）為了減少遠距離輸電過程中的電能損失，往往采用高壓輸電，當高壓到達用戶端時再變為低壓。若某變電站將電壓的交流電降為220V供居民小區用電，則變電所變壓器（　　）
A．原、副線圈匝數比為50：1
B．副線圈中電流的頻率是100Hz
C．相同材質的副線圈的導線比原線圈的要粗
D．輸入原線圈的電流等于居民小區各用電器電流的總和
（多選）（2023 河西區校級模擬）如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖。發電機輸出功率恒定，升、降壓變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入A、B兩個理想互感器，互感器原、副線圈的匝數比分別為100：1和1：10，電壓表的示數為220V，電流表的示數為5A，線路總電阻r＝10Ω，則下列說法正確的是（　　）
A．線路上損耗的功率25000W
B．發電機輸出的電功率110kW
C．互感器A是電壓互感器，互感器B是電流互感器
D．用戶使用的用電設備變多，降壓變壓器輸出電壓U4大小不會改變
（多選）（2023春 湖南期中）如圖甲為遠距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器。其電源輸入電壓如圖乙所示，輸電線的總電阻為r＝100Ω，降壓變壓器右側部分為一路燈控制電路的一部分，其中R1為一定值電阻，R2為光敏電阻（阻值隨光照強度的增大而減小），電壓表為理想交流電表。路燈控制電路兩端電壓超過一定值時接通路燈電路（圖甲中未畫出）。白天路燈未亮時，測量發現當升壓變壓器的輸入功率為660kW，降壓變壓器副線圈的輸出功率為570kW，電壓表示數為380V，下列說法正確的是（　　）
A．路燈控制電路可以接在R1兩端
B．降壓變壓器原、副線圈的匝數比為50：1
C．降壓變壓器副線圈輸出的交流電方向每秒鐘改變100次
D．當光線變暗時，電壓表的示數變大，輸電線消耗的功率增大
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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3.4 電能的輸送
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 1
知識點一　輸電線上的電壓和功率損失 1
知識點二　遠距離高壓輸電過程的分析與計算 5
模塊三 鞏固提高 11
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.遠距離輸電時輸電線的損失與哪些因素有關,高壓輸電的原理. 2.遠距離輸電線路的基本構成，遠距離輸電線路的定量計算. 本講內容屬高考間歇性考點,多以選擇題形式呈現.以遠距離輸電線路功率的損耗、動態變化分析為主要考查點平均難度中等及以下,與實際生產或科技應用相結合漸成主流.分值為 4~6 分
模塊二 知識掌握
知識點一　輸電線上的電壓和功率損失
【情境導入】假定輸電線路中的電流是I，用戶端的電壓是U，兩條導線的總電阻是r.在圖中，輸電線的電阻集中畫為一個電阻r.
(1)怎樣計算輸電線路損失的功率？
(2)在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？
(3)通過對第(2)問的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效？
(4)怎樣計算用戶消耗的功率P？
(5)在保證用戶的電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？
答案　(1)輸電線路損失的功率P損＝I2r.
(2)在輸電電流一定的情況下，如果線路的電阻減為原來的一半，則損失的功率減為原來的二分之一；在線路電阻不變的情況下，當電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的四分之一．
(3)由第(2)問可知，減小電流對于降低輸電線路損耗更為有效．
(4)用戶消耗的功率P＝UI.
(5)由P＝UI可知I＝，所以在保證電功率不變的前提下，提高輸電電壓，可減小輸電電流．
【知識梳理】
一、輸送電能的基本要求
1．可靠：指保證供電線路可靠地工作，故障少．
2．保質：保證電能的質量——電壓和頻率穩定．
3．經濟：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，應當選用電阻率小的金屬材料，還要盡可能增加導線的橫截面積．
(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．
【重難詮釋】
1．輸電線路的電壓損失
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為輸電線的電阻．
2．輸電線路的功率損失
(1)遠距離輸電時，輸電線有電阻，電流的熱效應引起功率損失，損失的電功率ΔP＝I2r.
(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.
3．減小電壓、功率損失的方法
(1)減小輸電線的電阻
由R＝ρ可知，距離l一定時，使用電阻率小的材料，增大導體橫截面積可減小電阻．
(2)減小輸電電流I
根據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的n倍，輸送電流可減為原來的，輸電線上的功率損耗將降為原來的.
（2023春 荔灣區期末）我國遠距離輸送交流電用的電壓有110kV、220kV和330kV，輸電干線已經采用500kV的超高壓，西北電網的電壓甚至達到750kV，遠距離輸電線路的示意圖如圖所示，若輸送的總功率P，輸電電壓為U，輸電線的總電阻為R，則正確的是 （　　）
A．采用高壓輸電是為了加快輸電的速度
B．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓
C．輸電線上的電流I
D．輸電線上損失的功率P線＝（）2R
【解答】解：A、采用高壓輸電是為了減少能量的損失，故A錯誤；
B、由于輸電線上有電壓損失，則升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，故B錯誤；
C、輸電線上的電流應為I
故C錯誤；
D、輸電線上損失的功率P線＝I2R＝（）2R
故D正確。
故選：D。
（2023春 松江區校級期末）“張北的風點亮北京的燈”，中國外交部發言人趙立堅這一經典語言深刻體現了2022年北京冬奧會的“綠色奧運”理念。張北可再生能源示范項目，把張北的風轉化為清潔電力，并入冀北電網，再輸向北京、延慶、張家口三個賽區。遠距離輸電過程，我們常常采用高壓輸電。某風力發電站，通過遠距離輸送一定功率的交流電，若將輸送電壓升高為原來的n倍，則輸電線上的電功率損失為（　　）
A．原來的 B．原來的 C．原來的n倍 D．原來的n2倍
【解答】解：由公式P＝UI可得，輸送電流為：
輸電線上的電功率損失為：
解得：
若將輸送電壓升高為原來的n倍，輸電電流變為原來的倍，則輸電線上的電功率損失為原來的，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
（2023春 房山區期中）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、損耗低等突出優勢。遠距離輸送一定功率的交流電，若輸送電壓提高到原來的3倍，則（　　）
A．輸電線上的電流增大為原來的3倍
B．輸電線上損失的電壓降低為原來的
C．輸電線上的電能損失增大為原來的9倍
D．用戶得到的電功率增大為原來的3倍
【解答】解：A、根據P＝UI，當輸送功率一定時，若輸送電壓提高到原來的3倍，輸電線上的電流將變為原來的，故A錯誤；
B、輸電線上損失的電壓：ΔU＝Ir，由A得，若輸送電壓提高到原來的3倍，輸送電流變為原來的，則輸電線上損失的電壓也為原來的，故B正確；
C、輸電線上損失的功率：ΔP＝I2r，由A得，若輸送電壓提高到原來的3倍，輸送電流變為原來的，則輸電線上的電能損失E＝Pt減少為原來的，故C錯誤；
D、原來用戶得到的功率：，升壓后得到的功率：，用戶得到的電功率不是原來的3倍，故D錯誤。
故選：B。
（2023春 紅橋區校級期中）用高壓輸電技術遠距離輸電，如果發電廠輸出功率為P，輸電電壓為U，輸電線的總電阻為R，則輸電線上損失的功率為（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：已知輸送功率為P，輸送電壓為U，則輸送電流為I，則輸電線上損失的功率為：P'＝I2R，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
（2022秋 五華區校級期末）某電站向遠處輸電，輸電線的總電阻為50Ω，輸送功率為1.0×105kW，若采用500kV的高壓輸電，下列說法正確的是（　　）
A．采用高壓輸電，是為了增加輸電線上的電流
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1kV
D．輸電線上電阻造成的功率損失為2.0×103kW
【解答】解：A．由輸送功率P＝UI，可知功率一定時，采用高壓輸電則會降低電流I，故采用高壓輸電是為了降低輸電線上的電流，故A錯誤；
B．根據功率P＝UI，可解得，故B錯誤；
C．根據歐姆定律U＝IR，可得到輸電線上的電壓損失為U＝200×50V＝1.0×104V＝10kV，故C錯誤；
D．根據焦耳定律可知，造成的功率損失即為電阻產生熱的功率，
解得：
故D正確。
故選：D。
知識點二　遠距離高壓輸電過程的分析與計算
【情境導入】
某發電站向遠處送電的示意圖如圖所示，其中各部分的物理量已在圖上標注，在這個電路中包括三個回路。
(1)結合閉合電路的知識，分別分析三個回路中各物理量之間的關系(發電機內阻，n1、n2、n3、n4線圈的電阻均忽略不計)。
(2)若兩個變壓器均為理想變壓器，則每個變壓器中的電流、電壓、功率有什么關系？
【答案】
(1)第一個回路：P1＝U1I1
第二個回路：U2＝ΔU＋U3，P2＝ΔP＋P3＝IR＋P3
第三個回路：P4＝U4I4。
(2)＝、＝、P1＝P2；＝、＝、P3＝P4。
【知識梳理】
電網供電
1．遠距離輸電的基本原理：在發電站內用升壓變壓器升壓，然后進行遠距離輸電，在用電區域通過降壓變壓器降到所需的電壓．
2．電網：通過網狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區性的輸電網絡．
3．電網輸電的優點
(1)降低一次能源的運輸成本，獲得最大的經濟效益．
(2)減小斷電的風險，調劑不同地區電力供需的平衡．
(3)合理調度電力，使電力的供應更加可靠，質量更高．
【重難詮釋】
解決遠距離高壓輸電問題的基本方法
1．首先應畫出遠距離輸電的電路圖(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．常用關系
(1)功率關系：P1＝P2，P2＝ΔP＋P3，P3＝P4.
(2)電壓關系：＝，U2＝ΔU＋U3，＝.
(3)電流關系：＝，I2＝I線＝I3，＝.
(4)輸電電流：I線＝＝＝.
(5)輸電線上損耗的電功率：
ΔP＝P2－P3＝I線2 R線＝＝ΔU·I線．
(6)輸電線上的電壓損失：
ΔU＝I線R線＝U2－U3.
(7)輸電效率η＝×100%.
（2023 河北模擬）如圖所示為遠距離輸電的原理圖，發電機輸出電壓恒定，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，其中降壓變壓器的變壓比為n；圖中電表均為理想電表；兩變壓器間輸電線的總電阻為R。假如用戶設備發生變化，導致輸電線上的電壓增加了ΔU，下列說法正確的是（　　）
A．電壓表示數增大
B．輸電線上消耗的電功率增加
C．用戶設備消耗的電功率減少
D．電流表示數增大了
【解答】解：A、正弦交流發電機輸出電壓保持不變，升壓變壓器的輸出電壓不變，輸電線上電壓增加ΔU，所以降壓變壓器的原線圈電壓減少ΔU，則降壓變壓器的副線圈電壓減少 ，故A錯誤；
BC、輸電線電阻不變，電壓增加，說明輸電線上電流增加，而輸電線損耗功率增加 ，ΔU＝U2﹣U1，用戶設備消耗的電功率減少不是，故BC錯誤；
D、若降壓變壓器原、副線圈電流分別為 I1、I2，則 nI1＝I2，變壓比n不變，所以 nΔI1＝ΔI2，輸電線上電流增加 ，可知降壓變壓器輸出電流增加 ，故D正確。
故選：D。
（2023春 荔灣區校級月考）如圖所示為遠距離輸電示意圖，線路總電阻為r，發電廠輸出電壓不變，三個回路的電流依次為I1、I2、I3，兩變壓器均為理想變壓器，左側變壓器輸入電壓為U1，輸出電壓為U2；右側變壓器輸入電壓為U3，輸出電壓為U4，以下選項錯誤的是（　　）
A．若用戶消耗的功率增大，I2隨之增大
B．若用戶消耗的功率增大，U4隨之增大
C．U2＝U3+I2r
D．U1I1r+U4I3
【解答】解：A、若用戶消耗的功率增大，則I3增大，根據電流與匝數成反比可知，I2隨之增大，故A正確；
B、若用戶消耗的功率增大，則I3增大，根據電流與匝數成反比可知，I2隨之增大，輸電線上損失電壓U損＝I2r也增大，所以U3＝U2﹣U損減小，所以U4隨之減小，故B錯誤；
C、根據閉合電路歐姆定律可知：U2＝U3+I2r
故C正確；
D、根據功率關系可得：U1I1r+U4I3
故D正確；
本題要求選錯誤的，
故選：B。
（2023 山東）某節能儲能輸電網絡如圖所示，發電機的輸出電壓U1＝250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數比n3：n4＝50：1，輸電線總電阻R＝62.5Ω，其余線路電阻不計，用戶端電壓U4＝220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（　　）
A．發電機的輸出電流為368A
B．輸電線上損失的功率為4.8kW
C．輸送給儲能站的功率為408kW
D．升壓變壓器的匝數比n1：n2＝1：44
【解答】解：A、發電機的輸出電壓U1＝250V，輸出功率P1＝500kW＝5.0×105W，根據P1＝U1I1可得發電機的輸出電流為：I1＝2000A，故A錯誤；
B、用戶端電壓U4＝220V，功率P2＝88kW＝8.8×104W，根據P2＝U4I4可得降壓變壓器線圈中的電流為：I4＝400A
根據I3：I4＝n4：n3可得降壓變壓器原線圈中的電流為：I3＝8A
輸電線上損失的功率為：ΔPR＝82×62.5W＝4000W＝4.0kW，故B錯誤；
C、輸送給儲能站的功率為：P儲存＝P1﹣P2﹣ΔP＝500kW﹣88kW﹣4.0kW＝408kW，故C正確；
D、升壓變壓器副線圈兩端電壓為U2，根據功率計算公式可得：P2+ΔP＝U2I3，解得：U2＝11500V
升壓變壓器的匝數比n1：n2＝U1：U2＝250：11500＝1：46，故D錯誤。
故選：C。
（2023春 思明區校級期中）為建設美麗鄉村，某興建的小型水電站交流發電機輸出功率恒為P，輸電線總電阻為R線；升壓變壓器、降壓變壓器均為理想變壓器。如圖為發電站為用戶供電的電路圖及相關物理量。則輸電線上的電流大小為（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：A.輸電線上的功率損失，輸電線上的電流，而ΔP＝P﹣I線U3，因此，故A錯誤；
B.輸電線上的電壓損失ΔU＝U2﹣U3，根據歐姆定律，輸電線上的電流，故B錯誤；
C.根據理想變壓器電流與匝數比的關系，對升壓變壓器
對降壓變壓器
聯立解得，故C正確；
D.升壓變壓器的輸出功率P2＝P
根據功率公式P2＝I線U2
聯立解得，故D錯誤。
故選：C。
（2023春 常熟市期中）如圖所示，有一臺交流發電機E，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為r。T1的輸入電壓和輸入功率分別為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分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。設T1的輸入電壓U1一定，當用戶消耗的電功率變大時，有（　　）
A．U2不變，U3變小 B．U2減小，U4變大
C．P2不變，P3變大 D．P1不變，P2變小
【解答】解：AB、使用戶消耗的電功率變大，由于是理想變壓器，則P3也會變大；由于T1的輸入電壓U1一定時，U2也不變，則P2必須變大，線路上的電流變大，導致電阻R消耗的功率也變大，電阻兩端電壓也變大，所以U3變小，U4變小，故A正確，B錯誤；
CD、由于兩變壓器均是理想的，所以輸入功率與輸出功率相等，當P1變大，P2也變大，加之T1的輸入電壓U1一定，則輸出電壓也一定，通過電阻R的電流變大，所以U3電壓變小，要使用戶消耗的電功率變大，由于是理想變壓器，則P3也會變大；由于T1的輸入電壓U1一定時，U2也不變，則P2必須變大，故CD錯誤；
故選：A。
模塊三 鞏固提高
（2022秋 葫蘆島期末）某特高壓交流線路工程進行檢測，在輸送功率一定時，分別用500千伏和1000千伏對同一段線路輸電。下列說法正確的是（　　）
A．高壓輸電線輸送電流之比為1：2
B．輸電線路上電壓損失之比為1：4
C．高壓輸電線路電阻損耗功率之比4：1
D．用戶得到的功率之比為1：2
【解答】解：A、輸送功率一定時，根據P＝UI，有I1：I2＝U2：U1＝1000：500＝2：1
故A錯誤；
B、輸電線路上的損失的電壓ΔU＝IR
則ΔU1：ΔU2＝I1：I2＝2：1
故B錯誤；
C、高壓輸電線路電阻損耗的功率為ΔP＝I2R
損耗的功率之比ΔP1：ΔP2：22：1＝4：1
故C正確；
D、用戶得到的功率為P用戶＝P﹣ΔP
則用戶得到的功率之比為P1：P2＝（P﹣ΔP1）：（P﹣ΔP2）
其中P為輸送功率，故D錯誤。
故選：C。
（2022秋 寧波期末）馬先生投資85萬建了一個小水電站。已知該水電站的輸出功率為100kW，發電機的電壓為250V，通過升壓變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線的總電阻為8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為220V。已知輸電過程中輸電線上損失的功率為5kW。則下列說法正確的是（　　）
A．輸電線上通過的電流為625A
B．升壓變壓器的輸出電壓為4000V
C．降壓變壓器的匝數比為200：11
D．升壓變壓器的匝數比為5：76
【解答】解：A、輸電線上損失的功率P損＝5kW＝5000WR
解得，輸電線上通過的電流為I2＝25A
故A錯誤；
BD、該水電站的輸出功率為P＝100kW＝1×105W
升壓變壓器原線圈的電流I1A＝400A
升壓變壓器原副線圈電壓比等于匝數比，電流比等于匝數的反比，有：U1：U2＝n1：n2＝I2：I1＝25：400＝1：16
解得，升壓變壓器的輸出電壓為U2＝4000V
故B正確、D錯誤；
C、輸電線上損失的電壓為U損＝I2R＝25×8V＝200V
降壓變壓器原線圈電壓為U3＝U2﹣U損＝4000V﹣200V＝3800V
降壓變壓器的匝數比為n3：n4＝U3：U4＝3800：220＝190：11
故C錯誤；
故選：B。
（2022秋 濟南期末）我國已經成功掌握并實際應用了特高壓輸電技術。假設從A地到B地原采用超高壓輸電，在保持輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，當換用電壓更高的特高壓輸電后，下列說法正確的是（　　）
A．輸電線兩端的電壓變大
B．輸電線流過的電流變大
C．輸電線損失的電功率變小
D．輸送到B處的電功率變小
【解答】解：AB．在保持輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，當換用電壓更高的特高壓輸電，根據功率公式P＝UI，可知輸電線上電流減小，則輸電線兩端的電壓也變小，故AB錯誤；
C．根據ΔP＝I2R可知在輸電線電阻不變的情況下，隨著電流的減小，輸電線上損失的功率也在減小，故C正確；
D．由于電能輸送中總功率不變，當輸電線上損失的功率變小，則輸送到B處的電功率變大，故D錯誤。
故選：C。
（2022秋 溫州期末）如圖所示，高壓輸電線是遠距離傳輸電能的重要組成部分，下列關于高壓輸電線的說法正確的是（　　）
A．輸電線應選用電阻率大的金屬材料制作
B．高壓輸電線比普通導線粗，目的是增大導線電阻
C．輸電線上方還有兩條導線，其作用是把高壓線屏蔽起來免遭雷擊
D．在輸送功率一定時，輸電線上損失的功率跟輸送電壓平方成正比
【解答】解：A．輸電線路上損失的功率為ΔP＝I2R，所以輸電線應選用電阻率小的金屬材料制作，故A錯誤；
B．高壓輸電線比普通導線粗，目的是減小導線電阻，故B錯誤；
C．輸電線上方還有兩條導線，其作用是把高壓線屏蔽起來免遭雷擊，故C正確；
D．在輸送功率一定時，電流
輸電線上損失的功率為ΔP＝I2R
所以輸電線上損失的功率跟輸送電壓的平方反比，故D錯誤。
故選：C。
（多選）（2023春 重慶期末）發電廠通過較長距離輸電線直接向學校供電，發電機的輸出電壓為U1，發電廠至學校的輸電線總電阻為R，通過輸電線的電流為I，學校的輸入電壓為U2，下列計算輸電線損耗功率的表達式中正確的是（　　）
A． B．
C．I2R D．I（U1﹣U2）
【解答】解：輸電線上損失的電壓為ΔU＝U1﹣U2
根據歐姆定律得：
輸電線損耗功率為：P損＝I（U1﹣U2）＝I2R
故AB錯誤，CD正確。
故選：CD。
（多選）（2023春 思明區校級期末）東陽橫錦水庫水電站的電能對外輸送示意圖如圖甲所示，發電機的內部原理簡化圖如圖乙所示，面積為S的矩形線圈ABCD共N匝，勻速轉動周期T，勻強磁場磁感應強度B，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數分別為n1、n2。降壓變壓器原、副線圈匝數分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。則下列說法正確的是（　　）
A．從圖乙位置開始計時發電機電動勢的瞬時值表達式為
B．若升變壓器線圈n1兩端電壓和用電器額定電壓都是220V，需滿足
C．為節約變壓器制造成本，降壓變壓器線圈n4可以采用比線圈n3更細的導線繞制
D．當用電高峰期用電器增多時，用電器兩端電壓會降低
【解答】解：A．圖示位置線圈平面與磁場方向垂直，為中性面位置，從中性面開始計時發動機電動勢瞬時值的表達式為：
e＝Emsinωt
其中Em＝NBSω，
聯立解得：，故A正確；
B．根據電壓與匝數比關系得：
而U2＝U3+I2r，U1＝U4
所以
故B錯誤；
C．降壓變壓器原、副線圈匝數n3＞n4，由知降壓變壓器線圈n3的電流小于線圈n4的電流，由知越細的線圈截面積S越小，線圈電阻越大，根據電流相同情況下電阻越大發熱功率越大，為節約變壓器制造成本，應該電流大的線圈用粗導線，電流小的線圈用細導線，降壓變壓器線圈n3可以采用比線圈n4更細的導線繞制，故C錯誤；
D．當用電高峰期用電器增多時，總電阻減小，干路上的電流變大，輸電線路電流變大，線路上電阻不變，線路上損失的電壓變大，由U3＝U2﹣I2r可知U3變小，
根據知U4減小，用電器兩端電壓會降低，故D正確。
故選：AD。
（多選）（2023 淄博模擬）高考期間，為保障考場用電，供電部門為學校配備應急供電系統，輸電電路如圖所示，發電機的矩形線框ABCD處于磁感應強度大小為的水平勻強磁場中，線框面積S＝0.25m2，匝數n＝100匝，電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO'勻速轉動，其輸出端通過電刷與升壓變壓器的原線圈相連，圖中電壓表示數為250V，降壓變壓器原、副線圈的匝數之比為5：1，降壓變壓器的副線圈接入到考場供電，兩變壓器間的輸電線等效電阻R＝20Ω，變壓器均為理想變壓器。學校有44個考場用電，用電設備額定工作電壓均為U＝220V，每個考場的正常用電功率P＝500W。當44個考場正常用電，下列說法正確的是（　　）
A．線框繞軸OO'的轉速為3000r/min
B．輸電線上損失的電壓為400V
C．升壓變壓器原、副線圈匝數之比為1：8
D．發電機的輸出功率為28kW
【解答】解：A、感應電動勢的最大值為，又有ω＝2πn轉，解得n轉＝3000r/min，故A正確；
B、根據題意可知，每個考試用電的電流為I0AA，則降壓變壓器副線圈的電流為I4＝44I0＝44A＝100A，由電流與線圈匝數關系有，解得，輸電線上的電流為I3＝20A，輸電線上損失的電壓為ΔU＝I3R＝20×20V＝400V，故B正確；
C、由電壓與線圈匝數關系有，則降壓變壓器原線圈的輸入電壓為U3＝1100V，則升壓變壓器副線圈的電壓為U2＝U3+ΔU＝1100V+400V＝1500V，升壓變壓器原、副線圈匝數之比為，故C錯誤；
D、由電流與線圈匝數的關系有，其中I2＝I3＝20A，則升壓變壓器輸入電流為I1＝120A，發電機的輸出功率P入＝I1UV＝20×1.5×103W＝30kW，故D錯誤。
故選：AB。
（多選）（2023 河西區模擬）為了減少遠距離輸電過程中的電能損失，往往采用高壓輸電，當高壓到達用戶端時再變為低壓。若某變電站將電壓的交流電降為220V供居民小區用電，則變電所變壓器（　　）
A．原、副線圈匝數比為50：1
B．副線圈中電流的頻率是100Hz
C．相同材質的副線圈的導線比原線圈的要粗
D．輸入原線圈的電流等于居民小區各用電器電流的總和
【解答】解：A、由交流電瞬時值表達式可知，最大值為11000V，則有效值為11000V，
，則變壓器原副線圈匝數比為50：1，故A正確；
B、原副線圈中交變電流頻率相同，頻率為，故B錯誤；
C、原副線圈功率相同，由P＝IU知副線圈電壓低則電流大，則副線圈導線要粗些，故C正確；
D、變壓器輸入功率等于輸出功率，原副線圈兩端的電壓不等，則電流不相等，故D錯誤。
故選：AC。
（多選）（2023 河西區校級模擬）如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖。發電機輸出功率恒定，升、降壓變壓器均為理想變壓器。在輸電線路的起始端接入A、B兩個理想互感器，互感器原、副線圈的匝數比分別為100：1和1：10，電壓表的示數為220V，電流表的示數為5A，線路總電阻r＝10Ω，則下列說法正確的是（　　）
A．線路上損耗的功率25000W
B．發電機輸出的電功率110kW
C．互感器A是電壓互感器，互感器B是電流互感器
D．用戶使用的用電設備變多，降壓變壓器輸出電壓U4大小不會改變
【解答】解：ABC、互感器A并聯接入電路是電壓互感器，互感器A原、副線圈的匝數比為nA1：nA2＝100：1，電壓表的示數為UV＝220V
由理想變壓器原、副線圈電壓關系得：，代入數據得U2＝2.2×104V；
互感器B串聯接入電路是電流互感器，互感器B原、副線圈的匝數比為nB1：nB2＝1：10，電流表的示數為IA＝5A
由理想變壓器原、副線圈電流關系得：，代入數據得輸電線中的電流I＝50A。
可得線路上損耗功率：P損＝I2r＝502×10W＝25000W
發電機輸出電功率：P發＝U2I＝2.2×104×50W＝1100kW
故AC正確，B錯誤；
D、用戶使用的用電設備越多，降壓變壓器的副線圈的電流會增大，輸電電流和升壓變壓器的原線圈的電流均會增大，發電機輸出功率恒定，則U1、U2均均減小，由U3＝U2﹣Ir，可得降壓變壓器輸入電壓U3減小，降壓變壓器輸出電壓U4減小，故D錯誤。
故選：AC。
（多選）（2023春 湖南期中）如圖甲為遠距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器。其電源輸入電壓如圖乙所示，輸電線的總電阻為r＝100Ω，降壓變壓器右側部分為一路燈控制電路的一部分，其中R1為一定值電阻，R2為光敏電阻（阻值隨光照強度的增大而減小），電壓表為理想交流電表。路燈控制電路兩端電壓超過一定值時接通路燈電路（圖甲中未畫出）。白天路燈未亮時，測量發現當升壓變壓器的輸入功率為660kW，降壓變壓器副線圈的輸出功率為570kW，電壓表示數為380V，下列說法正確的是（　　）
A．路燈控制電路可以接在R1兩端
B．降壓變壓器原、副線圈的匝數比為50：1
C．降壓變壓器副線圈輸出的交流電方向每秒鐘改變100次
D．當光線變暗時，電壓表的示數變大，輸電線消耗的功率增大
【解答】解；A.光敏電阻R2的阻值隨光照強度的減小而增大，若路燈控制電路接在定值電阻R1兩端，根據串聯電路的電壓的分配與電阻的關系，電阻R1兩端電壓會隨光照強度減小而減小，控制電路不接通，與題意不符；若路燈控制電路接在R2兩端，當光線變暗時，R2阻值變大，R2兩端電壓增大，控制電路接通，與題意符合，故A錯誤；
D.光線變暗時，R2阻值變大，則降壓變壓器的等效電阻變大，輸電線上的電流變小，則輸電線消耗的功率變小，故D錯誤；
B.依題意，輸電線上損失的功率為ΔP＝P1﹣P4＝660kW﹣570kW＝90kW
又根據功率公式
代入數據解得I2＝30A，即降壓變壓器的輸入電流I3＝30A
設降壓變壓器的輸出電流為I4，根據功率公式
根據理想變壓器電流與匝數比的關系，故B正確；
C.根據圖像可知交流電的周期為0.02s，則交流電的頻率為f＝50Hz，變壓器不改變交流電的頻率，所以降壓變壓器副線圈輸出的交流電方向每秒鐘改變100次，故C正確。
故選：BC。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

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