微专题73远程输电问题

1、微专题72远程输电问题【核心考点提示】1.减少输电电能损失的两种方法(1)理论依据：P损=I2R.(2)减小输电线的电阻：根据电阻定律R=七，要减小输电线的电阻R,在保证输电距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法.(3)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P=UI,要减小电流，必须提高电压.2.远距离高压输电的几个基本关系(以图14为例)*11/升压变小辖降压变出器(1)功率关系：P1=P2,P3=P4,P2=P+P3.Uin1I2U3n3|4(2)电压、电流关系：U7=ni=彳U7=n4=73?U2=AU+U3,|2=|3=I线.P2P3U2U3输电电流：

2、1线=爪=屯=R(4)输电线上损耗的电功率：P损=I线AU=I，R线=(P)2R线.当输送功率一定时，输电电压增大到原来的n倍，输电线上损耗的功率就减小到原来的.n2【微专题训练】【例题】(多选)一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器升压后向远方输电.输电线路总电阻为R=1kQ到目的地经变压器T2降压，负载为多个正常发光的灯泡(220V、60W).若在输电线路上消耗的功率为发电机输出功率的10%,变压器T1和T2的损耗可忽略，发电机处于满负荷工作状态，则()A. T1原、副线圈电流分别为103A和20AB. T2原、副线圈电压分别为1.8X50/和220VC. T1和

3、T2的变压比分别为1：50和40：1D,有6X10盏灯泡(220V、60W)正常发光【解析】远距离输电的模型如图所示.Ti原线圈的电流为gUrSo0d0A=i><i0A，输电线上损失的功率为P损=i/r=”0%Pi,4000x300.i-nil2i0%Pi,所以l2=、773-A=20A,A正确；Ti的变压比为-=-=vRjIAlun2Ii203=-；Ti副线圈的电压为U2=50Ui=2Xi0V,T2原线圈的电压为U3=U2-|2R=2Xi0Vi05020XiGV=i.8X5(V,B正确；T2的变压比为乙=岩=i.8二彳0"0,C错误；能正常n4U4220ii发光的灯泡盏

4、数为N=90%Pi=6Xi0,D正确.60【答案】ABD【例题】（20i8湖北黄冈中学检测）某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长，他将每i00米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路（忽略输电线路的自感作用）。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为Pio第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器Ti与电源相连，其原、副线圈的匝数比为4：9,理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2o下列说法不正确的是（D）A.第二次学生电源输出的只能是交流电B.实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C.若输送功率恒定为P,则P2：Pi=16：

5、81D.理想变压器T2的原、副线圈匝数比为9：4解析变压器只能改变交变电流的电压大小，所以第二次学生电源输出的只能是交流电，选项A正确；根据P=I2R线可知，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失，选项B正确；第一次实验时输电线上的电流Ii=Up,输电线上损耗的功率为Pi=l2KHpiR线，第一n2P次实验时，理想变压器T1副线圈上的电压U2=Ui,输电线上的电流为l2=,输电线上niU2损耗的功率为P2=i2r线=旨线，詈$4=81选项C正确；因输电线路有电压损失，要使用电器正常工作，则T2的原副线圈匝数比不等于9：4,选项D错误。【变式】（20i4福建理综）图为模拟远距离输电实验电路图，两

6、理想变压器的厂匝数ni=n4<n2=n3,四根模拟输电线的电阻Ri、及、R3、R4的阻值均为R,Ai、A2为相同的理想交流电流表，Li、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻Rl>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化.当A、B端接入低压交流电源时（）A. Ai、A2两表的示数相同B. Li、L2两灯泡的亮度相同C. Ri消耗的功率大于R3消耗的功率D. R2两端的电压小于R4两端的电压【解析】设A、B两端所加电压为U.由欧姆定律知，通过A2表的电流大小12=一U.通过2R+Rln2n2升压变压器升压后输出电压U'=n2U,降压变压器获得电压为U-Ii-=-UIiR,灯泡n2n4（-u-Ii

7、-r）Li两端电压为（-U-因哈则通过灯泡Li的电流为Fl-.故由变压器电流变化规律得n4-Ii-R)，n3n4Rln3.又因为ni=n4<n2=n3,解上式得Ii=n3,n2,Li的电流为部/1n倍，关于输电线上的电压损失U.因为Rl>2R,所以Ii<I2.选项A错误.通过灯泡n2niRl十一,Rnin2由一>I2,故灯炮Li亮度更大，选项B错误.由于Ii<I2,根据欧姆定律以及电功率的RL+n?R有关知识可知，选项C错误，选项D正确.【巩固习题】i.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的和功率损失正确的是（）一一一，iA.输电线上的电功率损失是原来

8、的-2C.输电线上的电压损失是原来的12n1D.输电线上的电压损失是原来的孑【答案】A【解析】设输送的电功率一定为P,输送电压为U,输电线上功率损失为AP,电压损失为,右P2P=20x4A=5A,故A错误；输电线上损耗的功率P损=I32R=25X10W250W,降压变压器的输入功率P3=U4I4=220X20W4400W,则升压变压器的输出功率P=P3+P®=(4400+250)W=4650W.故B正确；当Ro增大时，降压变压器的输出电流减小，则输电线上的电流减小，升压变压器原线圈中的电流变小，根据P=UI知，发电机的输出功率减小.故C正确；交流电的频率f=喈&50Hz不变.

9、故D错误.2兀2兀3.(2014浙江理综1期图所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U,用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1,其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流是I2.则()RPRAU,电流为I,输电线总电阻为R.由P=UI知，1=口，则得AP=I2R=寸，AU=IR=,，一1可知输送电压增为原来的n倍，则输电线上电功率损失变为原来的3,损失的电压变为原来心1.一的n.故A正确，B、C、D错误.2.某小型水电站的电能输送示意图如图12所示，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为R=10，降

10、压变压器T2原、副线圈匝数之比为4：1,降压变压器副线圈两端交变电压u=220/2sin100兀tV,降压变压器的副线圈与滑动变阻器组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器，当负载R0=11()A.通过R的电流有效值是20AB.升压变压器的输入功率为4650WC.当负载R0增大时，发电机的输出功率减小D.发电机中电流变化的频率为100Hz【答案】BC【解析】通过Ro的电流有效值I4=U=22以2A=20A,根据，=乎得，输电线上的电流I3Roy2x1114n3.IiUiA用尸端的电压为-72-B.输电线上的电压降为C.理想变压器的输入功率为Ii2rD.输电线路上损失的电功率为IiUIiUi、，一

11、【解析】根据理想变压器的工作原理，得IiUi=I2U2,所以用户端的电压U2=-U-,选项A正确；输电线上的电压降U'=Iir=UUi,选项B错误；变压器白输入功率Pi=IiU112r=hUi,选项C错误；输电线路上损失的功率P'=Ii2r=Ii（U-Ui）,选项D错误.4.如图为发电厂向远处用户的输电电路示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变.若车送功率增大，下列说法中正确的有（）畀压变压器降压变压制A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【解析】已知

12、发电厂的输出电压不变，升压变压器的原、副线圈匝数比不变，则由m=乳知，升压变压器的输出电压U2不变，A错；若输送功率增大，输电电压U2不变，则由P=U2I2知，输电线上电流I2增大，又输电线的电阻不变，由U损=I2R知输电线上损失电压增大，则降压变压器输出电压减小，B错.因输电电流增大，则由P=I22R知，输电线上损耗的功率变大，C对.输电线上损耗功率占总功率的比例（磐=臂）增大，D对.U2I2U2【答案】CD5 .远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器.当S由2改接为i时，下列说法正确的是（）A.电压表读数变大B.电流表读数变大C.电流表读数变小D.输电线损失的功率减小

13、【解析】改接为1时，升压变压器的原线圈匝数不变，副线圈.匝数变大，所以输送电压变大，降压变压器的输入电压和输出电压均变大，电压表示数变大，A正确.降压变压器的输出电压变大时，流过灯泡的电流I灯也变大，输电线上的电流I线随着I灯的变大而变大，所以电流表读数变大，B正确，C错误.I线变大时，输电线损失的功率P线=I，R变大，D错误.【答案】AB6 .（2014四川理综阿图所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则（）A.用户用电器上交流电的频率是100HzB.发电机输出交流电的电压有效值是500VC.输电线上的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D.当用户用电器的总

14、电阻增大时，输电线上损失的功率减小1【解析】由ut图象可知，交流电的周期T=0.02s,故频率f=T=50Hz,选项A错误；交流电的电压最大值Um=500V,故有效值u=u2=250V2V,选项B错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电阻和降压变压器原副线圈的匝数比决定，选项C错误；当用户用电器的总电阻增大时，副线圈上的电流减小，根据I=n2,原线圈（输电线）上的电流减小，根据P=I2R得，输电线损失的功率减小，选项D正确.【答案】D7.某发电厂发电机的输出功率为P=100kW,发电机端电压为U=250V,向远处送电的输电线的总电阻R=8Q,要使输电线上的功率损失不超过输送功率的5%,用户

15、得到的电压又正好是220V,则：（1）应该怎样安装变压器？画出输电线路的示意图.（2）所用的变压器的原、副线圈的匝数比是多少？【解析】（1）只要安装一台升压变压器和一台降压变压器，输电线路示意图如图所示：(2)由题意知：P损=5%P=0.05100M03W=5X103W.设输电线路中的电流为I,则p损=|2r,代入数值得=25A输送电压为U2=P=10黑0V=4000VI25所以对升压变压器有niUi2501n2U2400016输电线上损失的电压为U线=IR=200V所以降压变压器原线圈两端的电压为U3=U2-U线=3800V即对降压变压器有n3=U3=3.800=W0n4U422011.所以

16、升压变压器的原、副线圈的匝数比为116.降压变压器的原、副线圈的匝数比为19011.【答案】(1)见解析(2)升压变压器的原、副线圈匝数比为116,降压变压器的原副线圈的匝数比为19011.8.一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=250V,内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm=30kW,它通过总电阻为R线=2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为U=220V的白炽灯，总功率为P用=22kW,不计灯丝电阻随温度的变化.(1)当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏？发电机实际输出的电功率为多大？(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.已知用户端变压器的降压比为401,当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功