資源簡介

4.電能的輸送
【學習目標】
學科知識 學科能力 學科素養
1.遠距離輸電過程中的損耗 2．遠距離輸電 1.會計算輸電線上的功率損耗和電壓損失 2．推理高壓輸電的原因 3．構建遠距離輸電模型，區分發電效率和傳輸效率，計算輸電線上的電流、發電廠輸送功率和電壓、用戶端得到的功率和電壓 1.物理觀念：認識遠距離輸電能量守恒關系 2．科學思維：通過降低輸電損耗的分析，體會科學思維在構建物理模型中的重要作用 3．科學態度與責任：通過對簡單的遠距離輸電線路分析與計算，體會科技對社會發展的推動作用
知識點一　降低輸電損耗的兩個途徑
如圖所示，假定發電廠輸出的電壓為U，輸送功率為P，輸電線路中的電流是I，兩條導線的總電阻是r（在圖中把導線電阻集中畫為r）。那么：
（1）輸送到用戶兩端的電壓U′與U、P、I及r之間有哪些關系式？
（2）用戶得到的電能與發電廠輸出的電能相等嗎？為什么？
（3）功率損失的表達式是什么？降低功率損失有哪些途徑？
提示：（1）U′＝U－ΔU＝U－Ir＝U－r。
（2）不相等。由于輸電線有電阻，有一部分電能轉化為電熱損耗掉了。
（3）ΔP＝I2r＝r。降低功率損失的兩個途徑：①減小輸電線的電阻r；②減小輸電電流I，即提高輸送電壓U。
1．輸送電能的基本要求
2．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減小輸電導線中的電流：為減小輸電電流，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。
【判斷正誤】
1．輸電線上功率的損失與輸電線的電阻成正比，與輸電線電流的平方成正比。（√）
2．由P＝可知，輸電電壓越小，輸電線上電功率的損失就越小。（×）
3．高壓輸電線應選用電阻率小的金屬材料，導線的橫截面積越大越好。（×）
1．輸電線上的電壓損失ΔU
輸電線上的電壓損失ΔU是輸電線路始端電壓U與輸電線路末端電壓U′的差值，ΔU＝U－U′＝IR線＝R線。
2.輸電線上的功率損失ΔP
（1）原因：輸電線有電阻R線，電流I流過輸電線時，電流的熱效應引起電功率的損失。
（2）計算式：①ΔP＝I2R線；
②ΔP＝ΔUI；
③ΔP＝。
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線：根據R線＝ρ知，可減小電阻率ρ，目前一般用電阻率較小的銅或鋁作為導線材料；也可增大導線的橫截面積S，但這要多耗費金屬材料，增加成本，同時給輸電線的架設帶來很大的困難。
（2）減小輸電電流I：根據I＝可知，在輸送功率P與輸電線電阻R線一定的條件下，輸電電壓提高到原來的n倍，輸送電流可減為原來的，輸電線上的功率損失將降為原來的。
1．（多選）我國領先全球的特高壓輸電技術將為國家“碳中和”做出獨特的貢獻。2021年6月28日白鶴灘水電站首批初裝機正式并網發電。在傳輸電能總功率不變的情況下，從原先150kV高壓輸電升級為1350kV特高壓輸電，則下列說法正確的是（　　）
A．若輸電線不變，則輸電線上損失的電壓變為原先的
B．若輸電線不變，則輸電線上損失的功率變為原先的
C．如果損失的功率不變，相同材料、傳輸到相同地方所需導線橫截面積是原先的
D．如果損失功率不變，相同材料、粗細的輸電線傳輸距離是原先的9倍
特別提醒
計算功率損失和電壓損失的三點提醒
1．輸電電壓是指加在高壓輸電線起始端的電壓U，損失電壓是指在輸電線路上損失的電壓ΔU＝I輸R線。
2．輸送功率是指高壓輸電線起始端輸出的功率，損失功率是輸電線上損失的功率。
3．輸電線上的電流由I輸＝計算，而不能由I輸＝計算。　　
2．針對練：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電壓損失為15kV
C．輸電線上損失的功率為ΔP＝，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻
D．輸電線上損失的功率為9×107kW
3．針對練（多選）特高壓輸電可使輸送中的電能損耗和電壓損失大幅降低。我國已成功掌握并實際應用了特高壓輸電技術。假設從A處采用550kV的超高壓向B處輸電，輸電線上損耗的電功率為ΔP，到達B處時電壓下降了ΔU。在保持A處輸送的電功率和輸電線電阻都不變的條件下，改用1100kV特高壓輸電，輸電線上損耗的電功率變為ΔP′，到達B處時電壓下降了ΔU′。不考慮其他因素的影響，則（　　）
A．ΔP′＝ΔPB．ΔP′＝ΔP
C．ΔU′＝ΔUD．ΔU′＝ΔU
4．針對練：從發電站輸出的功率為200kW，輸電線的總電阻為0.05Ω，用11kV和1100V兩種電壓輸電。則兩種情況下輸電線上由電阻造成的電壓損失和功率損失之比分別是（　　）
A．1：10，1：100B．1：10，1：10
C．1：100，1：100D．1：100，1：10
知識點二　電網供電
我們的日常生產、生活用電是由發電廠產生的。為了合理地利用自然資源，火力發電廠通常建在煤礦附近，水電站建在水力資源豐富的河流上，但用電的地方可能距離很遠，需要將電能安全、保質地由發電廠送往遠方，同時又不能浪費太多的電能。請探究以下幾個問題：
（1）火力發電廠或水電站發電的電壓一定很高嗎？怎樣才能提高輸送電壓？
（2）大型發電機發出的電壓不符合遠距離輸電的要求，怎么辦？而到達目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？
提示：（1）電廠發電的電壓最大值由公式Em＝NBSω決定，因機械制造等因素，電壓不會很高，通常借助變壓器將低電壓變為高電壓。
（2）在發電機處用升壓變壓器升高電壓，在用戶處用降壓變壓器降低電壓。
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，保障供電的質量。
（3）合理調度電力，使電力的供應更加可靠，質量更高。
4．高壓輸電
（1）現代遠距離輸電都采用高壓輸電。目前我國遠距離輸電采用的電壓有110kV、220kV、330kV，輸電干線已采用500kV和750kV的超高壓，西北電網甚至達到1100kV的特高壓。
（2）輸電電壓也不是越高越好。電壓越高，對輸電線路絕緣性能和變壓器的要求就越高，線路修建費用會增多。
（3）實際輸送電能時，要綜合考慮輸送功率的大小、距離的遠近、技術和經濟等要求，選擇合適的輸電電壓。
【判斷正誤】
1．使用變壓器進行遠距離輸電，用戶得到的電壓可以高于發電機輸出的電壓。（√）
2．遠距離輸電時，若升壓變壓器匝數比為1：n，降壓變壓器匝數比為n：1，則降壓變壓器的輸出電壓等于升壓變壓器的輸入電壓。（×）
3．電網輸電使電力供應更加可靠，質量更高。（√）
1．電網供電示意圖
2．電網供電中四個電壓的區別
（1）發電站電壓：發電站的輸出電壓，也是升壓變壓器的輸入電壓，圖中的U1。
（2）輸電電壓：輸電線始端電壓，也是升壓變壓器的輸出電壓，如圖中的U2。
（3）用戶電壓：最終用戶得到的電壓，也是降壓變壓器的輸出電壓，如圖中的U4。
（4）損失電壓：輸電線上的電壓損失，即輸電線始端電壓與末端電壓的差值（ΔU＝U2－U3＝I2r）。
3.電網供電中的基本關系
（1）功率關系：P1＝P2，P2＝P線＋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）輸電導線上損耗的電功率：P線＝I線ΔU＝Ir＝r。
5．有一臺內阻為1Ω的發電機，為一個學校提供照明用電，如圖所示，升壓變壓器的匝數比為1：4，降壓變壓器的匝數比為4：1，輸電線的總電阻R＝4Ω。全校共22個班，每班有“220V；40W”的燈6盞，若保證全部電燈正常發光，則：
（1）發電機的輸出功率為多大？
（2）發電機的電動勢為多大？
（3）輸電線損耗的電功率為多大？
（4）輸電效率是多少？
（5）若使電燈數減半并正常發光，發電機的輸出功率是否減半？
6．針對練（多選）輸電能耗演示電路如圖所示。左側變壓器原、副線圈匝數比為1：3，輸入電壓為7.5V的正弦式交流電。連接兩理想變壓器的導線總電阻為r，負載R的阻值為10Ω。開關S接1時，右側變壓器原、副線圈匝數比為2：1，R上的功率為10W；接2時，匝數比為1：2，R上的功率為P。以下判斷正確的是（　　）
A．r＝10ΩB．r＝5Ω
C．P＝45WD．P＝22.5W
7．針對練：如圖所示，交流發電機的輸出電壓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。下列說法正確的是（　　）
A．當用戶的用電器增多時，U2減小，U4減小
B．當用戶的用電器增多時，P1增大，P3減小
C．輸電線上損失的功率為ΔP＝
D．要減小線路的損耗，應增大升壓變壓器的匝數比，同時應增大降壓變壓器的匝數比
8．針對練（多選）（2022 浙江舟山高二期末）如圖為某小型發電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發電機輸出功率為20kW。在輸電線路上接入一小型理想升壓變壓器用來測量電路中的電流，其原、副線圈的匝數比為1：10，電流表的示數為1A，輸電線的總電阻為5Ω，則下列說法中正確的是（　　）
A．采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流
B．升壓變壓器的輸出電壓U2＝2000V
C．用戶獲得的功率為19kW
D．將P下移，用戶獲得的電壓將減小
9．浙北—福州1000千伏特高壓交流輸變電工程是國家電網公司投運的第三條特高壓交流工程，也是福建電網首個特高壓線路工程。浙福線的投運讓福建電網實現了從500千伏超高壓到1000千伏特高壓的跨越，福建從此進入“特高壓”時代。在傳輸電能總功率不變的情況下，從原來的500千伏超高壓輸電升級為1000千伏的特高壓輸電，只考慮輸電線電阻產生的能量損失，下列說法正確的是（　　）
A．若輸電線不變，則輸電線上損失的電壓變為原來的2倍
B．若輸電線不變，則輸電線上損失的功率變為原來的4倍
C．若損失功率不變，傳輸相同距離，用相同材料制成的輸電線橫截面積變為原來的
D．若損失功率不變，相同材料，相同粗細的輸電線的傳輸距離是原來的2倍
10．（多選）如圖為遠距離交流輸電的簡化電路圖。發電廠的輸出電壓是U，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是I1，其末端間的電壓為U1。在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為I2。則（　　）
A．用戶端的電壓為
B．輸電線上損失的電壓為U1－U
C．輸電線路上損失的電功率為Ir
D．輸電線路上損失的電功率為I1U
11．某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0＝11Ω的純電阻用電器供電。已知輸電線的總電阻R＝10Ω，T2的原、副線圈匝數比為4：1，用電器兩端的電壓u＝220sin（100πt）V，將T1、T2均視為理想變壓器。下列說法正確的是（　　）
A．降壓變壓器的輸入功率為4400W
B．升壓變壓器中電流的頻率為100Hz
C．輸電線消耗的功率為500W
D．當用電器的電阻減小時，輸電線消耗的功率減小
12．（多選）（2022 青島市高二月考）如圖所示，發電機線圈繞垂直于磁場的軸勻速轉動，產生的電動勢e＝100sin（100πt）V。線圈與理想升壓變壓器相連進行遠距離輸電，理想降壓變壓器的原、副線圈匝數之比為5：2，降壓變壓器副線圈接入一臺“220V；1100W”的電動機恰好正常工作，電動機內阻為10Ω，輸電線路總電阻為25Ω，線圈及其余導線電阻不計，電表均為交流理想電表，則下列說法正確的是（　　）
A．圖示位置時電壓表示數為100V
B．升壓變壓器原、副線圈匝數比為1：5
C．輸電線路中的電流是12.5A
D．發電機線圈的輸出功率為1200W
課時精練（十八）　電能的輸送
13．2022年12月1日起河北省執行新的分時電價政策。分時電價政策把全天用電分成高峰、平段、低谷三個時間段，按用電的不同時段來收取不同價格的電費，起到優化用電方式的作用。若發電站向某城市輸電時，用電高峰時段的輸送功率是低谷段的n倍，假設輸電線電阻不變，若要使輸電線損失功率不變，則高峰段輸送電壓為低谷段輸送電壓的（　　）
A．n倍B．n2倍
C．D．
14．如果用220V和11kV兩種電壓來輸電，設輸送的電功率、輸電線上的功率損失、導線的長度和電阻率都相同，則兩次輸電導線的橫截面積之比為（　　）
A．1：2500B．2500：1
C．1：250D．250：1
15．如圖甲、乙為我國的白鶴灘水電站及輸電線路原理圖，水電站輸出電壓穩定的正弦式交流電，升至特高壓U后向四川供電，輸送的總功率為P。用戶端理想變壓器原副線圈匝數分別為n1、n2，R1為輸電線總電阻，R2為固定用戶的電阻（可視為定值電阻），R為可變用戶的電阻（可視為可變電阻）。當可變電阻R減小時，電壓表和電流表示數變化的絕對值分別為ΔU、ΔI，電壓表和電流表均為理想電表，下列說法正確的是（　　）
A．＝R2
B．＝R1
C．對于原線圈回路，虛線框所圈部分的等效電阻為R′＝（R2＋R）
D．輸電線路上損耗的功率為P損＝P
16．（多選）某發電廠原來用11kV的交變電壓輸電，后來改用升壓變壓器將電壓升到220kV輸電，輸送的電功率都是P。若輸電線路的電阻為R，則下列說法正確的是（　　）
A．根據公式I＝，提高電壓后輸電線上的電流降為原來的
B．根據公式I＝，提高電壓后輸電線上的電流增為原來的20倍
C．根據公式P損＝I2R＝R，提高電壓后輸電線上的功率損失減為原來的
D．根據公式P＝，提高電壓后輸電線上的功率損耗將增大為原來的400倍
17．（多選）電網供電的示意圖如圖所示，下列表述正確的是（　　）
A．增加輸電導線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損耗
B．高壓輸電是通過減小輸電電流來減小電路的發熱損耗
C．在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸電過程中的電能損耗越小
D．高壓輸電必須綜合考慮各種因素，不一定是電壓越高越好
18．（多選）某興趣小組為探究電能輸送中的問題，設計并組建了如圖所示電路。其中E為可提供恒定電壓的交流電源，電阻r模擬輸電線上的電阻，A為交流電流表，V為交流電壓表，R為滑動變阻器，L1、R以及一系列燈泡L2至Ln模擬家庭用電器，降壓變壓器右側電路統稱用電電路，下列說法正確的是（　　）
A．若減少除L1以外的燈泡數，電壓表示數將增大，電流表示數將減小
B．將滑動變阻器滑片向上移動，所有燈泡都變亮
C．模擬用電高峰期的情況，增加燈泡數，原燈泡將變暗
D．為保證用電高峰期每個用電器正常工作，可將降壓變壓器的原線圈匝數適當增大
19．（2022 浙江紹興高二期末）如圖為某實驗室研究遠距離輸電的模擬裝置。理想變壓器的匝數比n1：n2＝n4：n3，交流電源的電動勢e＝50sin（10πt）V，r為輸電線的電阻，則（　　）
A．閉合開關后，燈泡兩端的電壓為50V
B．閉合開關后，通過燈泡的電流的頻率為10Hz
C．依次閉合開關S1、S2、S3，在此過程中燈泡L1越來越亮
D．依次閉合開關S1、S2、S3，輸電線消耗的電功率越來越大
20．（多選）如圖所示，某小型發電站發電機輸出的交流電壓為500V，輸出的電功率為50kW，用總電阻為3Ω的輸電線向遠處送電，要求輸電線上損失功率為輸電功率的0.6%，則發電站要安裝一升壓變壓器，到達用戶再用降壓變壓器變為220V供用戶使用（兩個變壓器均為理想變壓器）。對整個送電過程，下列說法正確的是（　　）
A．輸電線上的損失功率為300W
B．升壓變壓器的匝數比為1：100
C．降壓變壓器的輸入電壓為4970V
D．降壓變壓器的匝數比為100：1
21．2021年6月28日，白鶴灘水電站正式并網發電，使用了我國領先全球的特高壓輸電技術。若發電機的輸出電壓不變，遠距離輸電的示意圖如圖所示。則下列敘述中正確的是（　　）
A．用戶接入電路的用電器越多，用電器兩端電壓越大
B．用戶接入電路的用電器越多，發電機的輸出功率越大
C．用戶接入電路的用電器越多，升壓變壓器輸出電壓變大
D．用戶接入電路的用電器越多，輸電線電阻r兩端電壓越小
22．（多選）在小明的家鄉有一座某小型發電站，高壓輸電過程如圖所示。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互感器，兩個互感器原、副線圈的匝數比分別為20：1和1：20，各互感器和電表均為理想的，則下列說法正確的是（　　）
A．若電壓表的示數為220V，電流表的示數為10A，則線路輸送電功率為880kW
B．兩互感器均起到降壓作用
C．若保持發電機輸出電壓U1一定，僅將滑片Q下移，則輸電線損耗功率減少
D．若保持發電機輸出電壓U1一定，僅將滑片Q下移，則輸電線損耗功率增加
23．（2022 湖北武漢高二月考）作為北京奧運會主場館之一的國家體育館“鳥巢”擁有9.1萬個座位，其扇型屋面和大面積的玻璃幕墻不僅給人以賞心悅目之感，還隱藏著一座太陽能光伏發電系統，供給體育館內的照明燈等使用。假如該發電系統的輸出功率為1×105W，輸出電壓為250V，現準備向遠處輸電，輸電示意圖如所示。所用輸電線的總電阻為8Ω，要求輸電時在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%。用戶獲得220V電壓，求：
（1）升壓變壓器的匝數比；
（2）降壓變壓器的匝數比。
24．如圖所示，某小型水電站發電機的輸出功率為10kW，輸出電壓為400V，向距離較遠的用戶供電。為了減少電能損失，使用2kV高壓輸電，最后用戶得到220V、9.5kW的電力，求：
（1）水電站升壓變壓器的原、副線圈匝數之比；
（2）輸電線路導線電阻R；
（3）降壓變壓器的原、副線圈匝數之比。
【題號】1
【答案】BC
【解析】
【詳解】
在功率不變時，電壓升高9倍，則傳輸電流變為原來的，若輸電線不變，則到線上損失電壓ΔU＝Ir，即變為原來，A錯誤；輸電線損失功率ΔP＝I2r，因此輸電線損失功率變為原先的，B正確；如果損失功率不變r＝r′，r＝ρ，如果相同輸電線，則電阻率不變，傳輸距離不變時，所需導線橫截面只有原先的，C正確；如果損失功率不變，相同材料、粗細的輸電線傳輸距離是原先的81倍，D錯誤。故選B、C。
【題號】2
【答案】B
【解析】
【詳解】
由P＝IU得用500kV電壓輸電時輸電線上輸送的電流I＝＝A＝6×103A，故A錯誤；由ΔU＝Ir得輸電線上的電壓損失ΔU＝6×103×2.5V＝15×103V＝15kV，故B正確；輸電線上損失的功率為ΔP＝，U為輸電線上損失的電壓，故C錯誤；輸電線上損失的功率ΔP＝I2r＝（6×103）2×2.5W＝9×107W，故D錯誤。
【題號】3
【答案】AD
【解析】
【詳解】
由電功率公式得ΔP＝I2R，輸電線上電壓下降ΔU＝IR，輸電電流為I＝，在輸送的電功率和輸電線電阻都不變時，U變為原來的2倍，電流變為原來的，則ΔP′＝ΔP，ΔU′＝ΔU，A、D正確，B、C錯誤。
【題號】4
【答案】A
【解析】
【詳解】
輸電電流為I＝，電壓損失和功率損失分別可表示為ΔU＝IR＝ R，ΔP＝I2R＝R，可得＝＝，＝＝，故選A。
【題號】5
【答案】（1）5424W；（2）250V；（3）144W；（4）97.3%；（5）見解析
【解析】
【詳解】
（1）降壓變壓器輸出的功率為P4＝22×6×40W＝5280W，且U3＝×U4＝×220V＝880V，所以I2＝I3＝＝A＝6A
對升壓變壓器，發電機的輸出功率
P1＝P2＝U2I2＝（U3＋I2R）I2＝U3I2＋IR＝5424W。
（2）因為U2＝U3＋I2R＝880V＋6×4V＝904V，所以U1＝U2＝226V，而U1I1＝U2I2，則I1＝＝4I2＝24A，所以發電機的電動勢E＝U1＋I1r＝226V＋24×1V＝250V。
（3）輸電線損耗的電功率P損＝IR＝62×4W＝144W。
（4）輸電效率η＝×100%＝×100%≈97.3%。
（5）電燈減少一半時，n′P燈＝2640W
I2′＝＝A＝3A
所以P出′＝n′P燈＋I2′2R＝2640W＋32×4W＝2676W<，發電機的輸出功率減少了一半還要多，這是因為輸電線上的電流減少了一半，輸電線上電功率的損失減少為原來的。
答案：（1）5424W；（2）250V；（3）144W；（4）97.3%；（5）見解析
【題號】6
【答案】BD
【解析】
【詳解】
當開關S接1時，左側變壓器次級電壓U2＝3×7.5V＝22.5V，電阻R上的電壓，即右側變壓器的次級電壓U4＝＝10V，電流I4＝＝1A，則右側變壓器初級電壓U3＝×10V＝20V，電流I3＝×1A＝0.5A，則r＝＝5Ω；當開關S接2時，設輸電電流為I，則右側變壓器的次級電流為0.5I；由右側變壓器兩邊電壓關系可知＝，解得I＝3A，則R上的功率P＝（0.5I）2R＝22.5W，故選B、D。
【題號】7
【答案】D
【解析】
【詳解】
交流發電機的輸出電壓U1一定，T1匝數比不變，根據＝，則U2不變，故A錯誤；當用戶的用電器增多時，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯誤；輸電線上損失的功率為ΔP＝R，故C錯誤；輸送功率一定時，根據P＝UI，P損＝I2R，則要減小線路的損耗，應增大輸送電壓，又U1一定，應增大升壓變壓器的匝數比，由U3＝U2－I2R，U2增大，I2減小，所以U3增大，用戶電壓U4不變，根據＝，應增大降壓變壓器的匝數比，故D正確。故選D。
【題號】8
【答案】BD
【解析】
【詳解】
根據P＝UI，P不變的情況下，U增大，I減小，即采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流，故A錯誤；根據理想變壓器原、副線圈電流關系有n1：n2＝I2：I1＝1：10，得I1＝10I2＝10A，又因為P2＝P＝U2I1，解得U2＝2000V，故B正確；輸電線上損耗的電功率為ΔP＝IR＝102×5W＝500W，根據能量守恒有P用戶＝P－ΔP＝19.5kW，故C錯誤；根據理想變壓器原、副線圈電壓關系有n3：n4＝U3：U4，P下移，n3變大，n4、U3不變，所以U4將減小，故D正確。
【題號】9
【答案】C
【解析】
【詳解】
輸電線上損失的電壓為ΔU＝Ir，輸電線上損失的功率為ΔP＝I2r，在功率不變時，電壓升高為原來的2倍，則傳輸電流變為原來的，若輸電線不變，則ΔU變為原來的，ΔP變為原來的，故A、B錯誤；如果損失功率不變，則有r＝r′，解得r′＝4r，如果輸電線材料相同，則電阻率不變，根據電阻定律R＝可知，傳輸距離不變時，輸電線橫截面積要變為原來的；輸電線橫截面積不變時，傳輸距離是原來的4倍，故C正確，D錯誤。故選C。
【題號】10
【答案】AC
【解析】
【詳解】
由理想變壓器輸入、輸出功率相等可知P1＝P2，即U1I1＝U2I2，U2＝，A正確；輸電線上的電壓降為U損＝U－U1，B錯誤；輸電線路上損失的電功率為P損＝Ir＝I1U－I1U1，C正確，D錯誤。
【題號】11
【答案】A
【解析】
【詳解】
由題可知，用電器兩端電壓有效值為220V，由電功率公式可知，降壓變壓器輸出功率P＝＝4400W，理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，A正確；交變電流頻率f＝＝Hz＝50Hz，理想變壓器不改變交變電流的頻率，頻率一直是50Hz，B錯誤；由變壓規律＝可知，降壓變壓器輸入電壓為880V，由電功率定義式P＝UI可知，降壓變壓器輸入電流I＝5A，由焦耳定律可知，輸電線電阻消耗的功率PR＝I2R＝250W，C錯誤；當用電器的電阻減小時，輸出功率增大，故降壓變壓器輸入功率增大，從而輸入電流增大，再由PR＝I2R可知，輸電線消耗的功率增大，D錯誤。
【題號】12
【答案】AD
【解析】
【詳解】
電壓表示數為原線圈輸入電壓有效值，由于線圈電阻不計，則有U1＝＝V＝100V，A正確；由于電動機恰好正常工作，可知降壓變壓器副線圈的輸出電壓為U4＝220V，降壓變壓器副線圈的電流為I4＝＝A＝5A，根據變壓器電流與匝數關系可得＝＝，解得輸電線路中的電流為I2＝I4＝2A，C錯誤；根據變壓器電壓比等于匝數比＝＝，可得降壓變壓器原線圈的輸入電壓為U3＝U4＝550V，則升壓變壓器副線圈的輸出電壓為U2＝I2R線＋U3＝600V，升壓變壓器原、副線圈匝數比為＝＝＝，B錯誤；發電機線圈的輸出功率為P出＝U1I1＝U2I2＝600×2W＝1200W，D正確。故選A、D。
【題號】13
【答案】A
【解析】
【詳解】
輸電線上的損失功率為ΔP＝I2r，若要使輸電線損失功率不變，則輸電線中的電流保持不變，由于高峰時段的輸送功率為低谷段的n倍，根據P＝UI可知，高峰段輸送電壓變為低谷段的n倍。故選A。
【題號】14
【答案】B
【解析】
【詳解】
根據公式I＝，可得P損＝I2R＝R，即R＝，因為輸送的電功率、輸電線上的功率損失相同，可得電阻之比為＝＝，導線的長度和電阻率相同，根據R＝ρ，可得導線的橫截面積之比為2500：1。故選B。
【題號】15
【答案】B
【解析】
【詳解】
設用戶端理想變壓器原、副線圈兩端電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，則根據理想變壓器特點有U1I1＝U2I2，U1：U2＝n1：n2，得U1＝U2，I1＝I2，對原線圈電路有U＝I1R1＋U1＝I2R1＋U2，可得＝＝R1，故A錯誤，B正確；由U1＝I1R′，結合U1＝U2，I1＝I2，聯立可得R′＝（R2＋R），故C錯誤；根據選項C中分析可知，虛線框所圈部分的等效電阻為R′，則R1上消耗的功率為P損＝P＝P，故D錯誤。故選B。
【題號】16
【答案】AC
【解析】
【詳解】
輸電線上電流為I＝，也可以用I＝來表示，其中ΔU為輸電線上電阻R兩端的電壓，而不是輸送電壓，選項A正確，B錯誤；輸電線上的功率損失為P損＝I2R＝R，選項C正確；如果用P損＝，則U應為R上的分壓ΔU，選項D錯誤。
【題號】17
【答案】ABD
【解析】
【詳解】
輸電線損失的功率P損＝I2R線，減小I或R線均可減小輸電線損失的功率，減小R線可增大導線的橫截面積；由I＝知，當電壓一定時，功率增大則電流增大，P損增大；輸電過程不一定是電壓越高越好。故A、B、D正確，C錯誤。
【題號】18
【答案】AC
【解析】
【詳解】
減少除L1以外的燈泡數，輸電線路中的電流I將減小，電流表示數減小，由U＝Ir可知輸電線路分得的電壓將會減小，又由電源電壓恒定知，電壓表示數增大，A正確；將滑動變阻器滑片向上移動，用電電路總電阻增大，總電流降低，輸電線路中電流I減小，最終用電電路獲得的電壓增大，則經過L2至Ln的電流增大，又因為總電流減小，流經L1的電流減小，L2至Ln變亮而L1變暗，B錯誤；模擬用電高峰期的情況，增加燈泡數，用戶端干路電流變大，輸電線路分得的電壓將會增大，又由電源電壓恒定可知，降壓變壓器兩端電壓減小，原燈泡將變暗，C正確；用電高峰期用電器分得的電壓小于正常工作電壓，根據變壓器原理，可將降壓變壓器原線圈匝數適當減小，或者將降壓變壓器副線圈匝數適當增大，D錯誤。故選A、C。
【題號】19
【答案】D
【解析】
【詳解】
輸電線有電阻，則輸電線上有電壓降，燈泡兩端電壓一定小于50V，A錯誤；通過燈泡的電流的頻率為f＝＝Hz＝5Hz，B錯誤；依次閉合開關S1、S2、S3，降壓變壓器副線圈上的電流I4增大，則I3增大，即輸電線中電流增大，U3減小，U4減小，燈泡L1兩端的電壓減小，L1變暗，C錯誤；依次閉合開關S1、S2、S3，I4增大，I3增大，即輸電線中電流增大，由Pr＝Ir可知，輸電線消耗的電功率增大，D正確。
【題號】20
【答案】AC
【解析】
【詳解】
輸電線上損失的功率為P損＝P×0.6%＝50kW×0.6%＝300W，A項正確；輸電線上的電流為I2＝＝A＝10A，升壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2＝＝V＝5×103V，由＝＝，B項錯誤；輸電線上損失的電壓為U損＝I2R＝10×3V＝30V，降壓變壓器輸入電壓為U3＝U2－U損＝5000V－30V＝4970V，C項正確；由＝得＝，D項錯誤。
【題號】21
【答案】B
【解析】
【詳解】
根據發電機的輸出電壓U1不變，由＝可知升壓變壓器輸出電壓U2不變，用戶接入電路的用電器越多，用電器所消耗的功率增大，發電機的輸出功率也增大，根據P＝U1I1可知I1增大，由＝，可得I2增大，由U2＝U3＋Ur，Ur＝I2r，可得Ur增大，U3減小，由＝可知，隨著U3減小，U4也應該減小，即用電器兩端電壓減小。故選B。
【題號】22
【答案】AD
【解析】
【詳解】
由題意，根據理想變壓器變壓和變流規律可得＝20，＝20，解得U2＝4400V，I2＝200A，所以線路輸送的電功率為P＝U2I2＝4400×200W＝880kW，故A正確；兩個互感器原、副線圈的匝數比分別為20：1和1：20，電壓互感器電壓與匝數成正比，起到降壓的作用，電流互感器電流與匝數成反比，起到降流的作用，故B錯誤；由理想變壓器變壓規律＝，可得U2＝U1，則若保持發電機輸出電壓U1一定，僅將滑片Q下移，n2增大，U2增大。根據閉合電路歐姆定律有U3＝U2－I2r，根據理想變壓器變壓和變流規律有＝，＝，設用戶端總電阻為R，則有I4＝，聯立解得I2＝，若保持發電機輸出電壓U1和用戶數一定，僅將滑片Q下移，則輸電電壓U2增大，R不變，所以輸電電流I2增大，而輸電線損耗功率為ΔP＝Ir，所以輸電線損耗功率增大，故C錯誤，D正確。故選A、D。
【題號】23
【答案】（1）；（2）
【解析】
【詳解】
（1）升壓變壓器原線圈中的電流I1＝＝A＝400A
當輸電線上損失的電功率為輸送電功率的5%時，輸電線中的電流為I2，則IR線＝5%×P
所以I2＝＝A＝25A
升壓變壓器T1的匝數比為＝＝＝。
（2）降壓變壓器T2副線圈中電流I4，即為提供給所有用戶的總電流I總，用戶獲得的總功率為P用＝P－5%×P＝95%×P
又P用＝U4I總＝U4I4
所以I4＝＝A
其原線圈中電流I3＝I2＝25A
降壓變壓器的匝數比為＝＝。
答案：（1）；（2）
【題號】24
【答案】（1）；（2）20Ω；（3）
【解析】
【詳解】
（1）升壓變壓器的原、副線圈匝數之比＝＝＝。
（2）升壓變壓器原線圈中電流
I1＝＝A＝25A
由＝得副線圈中電流
I2＝I1＝×25A＝5A
輸電線上損失的電功率
P損＝（10000－9500）W＝500W
故輸電線路導線電阻
R＝＝Ω＝20Ω。
（3）降壓變壓器原線圈上的電壓
U3＝U2－I2R＝V＝1900V
所以降壓變壓器的原、副線圈匝數之比
＝＝＝。
答案：（1）；（2）20Ω；（3）

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