专题七交流电.docx
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专题七交流电
专题七交流电、变压器、远距离输电（各地试题精选）
1.一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头（ ）
A．副线圈输出电压的频率为50Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
2.如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:
1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。
则下列说法中正确的有
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1V
B．当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A
C．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz
D．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大
3．如图所示，一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO
匀速转动。
转轴OO
过AD边和BC边的中点。
若从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量
随时间t的变化关系可以表示为
（Wb），时间t的单位为s。
已知矩形线圈电阻为2.0Ω。
下列说法正确的是
A．线圈中电流的有效值约为3.14A
B．穿过线圈的磁通量的最大值为
Wb
C．在任意1s时间内，线圈中电流的方向改变10次
D．在任意1s时间内，线圈克服安培力所做的功约为9.86J
4．（2012年河北衡水中学期末）如图是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接交流电压U，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列
说法正确的是（）
A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大
B．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗
C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大
D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗
5．如图2甲所示，一个理想变压器原、
副线圈的匝数比n1：
n2=6：
1，副线圈
两端接三条支路，每条支路上都接有
一只灯泡，电路中L为电感线圈、C
为电容器、R为定值电阻。
当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。
如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（）
A．副线圈两端的电压有效值均为216VB．副线圈两端的电压有效值均为6V
C．灯泡Ⅰ变亮D．灯泡Ⅲ变亮
6．（2012年唐山调研）2011年入夏以来，中国南方贵州、云南、重庆等省市部分地区出现持续高温、少雨天气，引起不同程度旱情，导致大面积农作物受灾，造成群众饮水短缺等基本生活困难。
目前旱情仍在持续中，电力部门全力确保灾区的用电供应。
如下图所示，发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器均不变，如果发电厂欲增大输出功率，则下列说法正确的是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减少
7．（2012年河北衡水第五次调研）如右图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO/以角速度ω匀速转动，从图示位置转900的过程中，下列说法正确的是
A．通过电阻R的电量
B．通过电阻R的电量Q=
C．外力做功平均功率P=
D．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsinωt
8．如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=
T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m2，线框电阻不计。
线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是
A．图示位置穿过线框的磁通量为零
B．线框中产生交变电压的有效值为500
V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25︰11
D．变压器输出端最多能并联83只60瓦的灯泡
9．一交流发电机的线圈电阻为1Ω，将其输出端接在电阻为10Ω的电阻丝上，其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示，则A．线圈转动的角速度为100rad/s
B．交流发电机的电动势最大值为200V
C．电阻丝的发热功率为2kW
D．若将此发电机接在匝数比为1∶2的理想变压器上可使输出频率提高1倍
10．一台发电机的结构示意图如图I所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。
M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。
磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。
若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（）
11．某种位移传感器的工作原理如图（a）所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片P一起平移，通过理想电压表的示数来反映物体M的位移x。
已知电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总长为L，物体M以O为平衡位置做简谐运动（取向右为正方向），振幅为
，物体经过O时P恰好位于滑动变阻器的中点。
若电压表的示数U随时间t的变化关系如图（b）所示，则在图示0—t1时间内，下列说法正确的是（）
A．物体M的速度为正方向且不断增大
B．物体M的速度为负方向且不断减小
C．物体M的加速度为正方向且不断增大
D．物体M的加速度为负方向且不断减小
13.（2012年年2月西安五校联考）如右图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表
和二极管D。
二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。
下列说法正确的是（）
A．图示位置电流为0B．R两端电压的有效值U=
NBS
C．一个周期内通过R的电荷量q=2BS/RD．交流电流表的示数I=
NBS
14．（2012年年2月河北省五校联盟模拟）“5·12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机。
该发电机说明书的部分内容如表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示．发电机到安置区的距离是400m，,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω。
安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时：
型号
AED6500S
最大输出功率
60kW
输出电压范围
220～300V
A．输电线路中的电流为20A
B．发电机的实际输出电压为300V
C．在输电线路上损失的电功率为8kW
D．如果该柴油发电机发的电是正弦式交变电流，则其输出电压最大值是300V
15．（2012年年2月深圳第一次调研）如图，用理想变压器给电灯L供电，如果只增加副线圈匝数，其它条件不变，则
A．电灯L亮度减小
B．电流表示数增大
C．电压表示数增加
D．变压器输入功率不变
16.（2012年南京一模）如图所示，一只理想变压器原线圈与频率为50Hz的正弦交流电源相连，两个阻值均为20Ω的电阻串联后接在副线圈的两端。
图中的电流表，电压表均为理想交流电表，原副线圈分别为200匝和100匝，电压表的示数为5V。
则（ ）
A．电流表的读数为0.5A
B．流过电阻的交流电的频率为100Hz
C．交流电源的输出电压的最大值为20
V
D．交流电源的输出功率为2.5W
17利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是（）
A．电势差UCD仅与材料有关
B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＞0
C．仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平
18．（2012年年2月山西四校联考）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1：
n2＝4：
1，电源电压u=220
sin314t（V），原线圈电路中接入熔断电流I0＝1A的保险丝，副线圈电路中接入一可变电阻R，则（ ）
A．电压表的读数为77V
B．当可变电阻R的阻值变大时，电源的输入功率变大
C．可变电阻R的阻值低于13.75Ω时保险丝将熔断
D．副线圈的输出功率一定是200W
19.（河北省唐山市2012年届高三下学期第一次模拟）一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，则
A.t1时刻穿过线圈的磁通量为零
B.t2时刻穿过线圈的磁通量为零
C.t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为零
D.t4时刻穿过线圈的磁通量变化率为零
20．（2012年陕西师大附中第四次模拟）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交流电的图象，当只改变线圈的转速后，产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下说法正确的是
A．线圈先后两次转速之比为2∶3
B．通过线圈的磁通量最大值之比为3∶2
C．先后两次交流电的最大值之比为3∶2
D．先后两次交流电的有效值之比为
∶
21．（2012年年2月江西九江市七校联考）如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。
当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。
如果加在原线圈两端的交流电的峰值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（）
A．副线圈两端的电压有效值均为6VB．副线圈两端的电压有效值均为216V
C．灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅲ变亮D．灯泡Ⅰ变亮，灯泡Ⅱ变亮
22．如图所示，某变电站用10kV的高压向10km外的小区供电，输送的电功率为200kW。
现要求在输电线路上损耗的功率不超过输送电功率的2%，下列不同规格的输电线中，符合要求的是
选项
型号
千米电阻（Ω/km）
A
DYD30/C
1
B
DYD50/C
0.6
C
DYD100/C
0.3
D
DYD150/C
0.2
23．如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电u＝20
sin100πt（V），则加在R2上的电压有效值为
A．10VB．20VC．15VD．5
V
24.（2012年年开封二模）如图所示，T为理想变压器，A1,A2为理想交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当变阻器的滑动触头向下滑动时
A.A1的读数变大，A2读数变大
B.A1的读数变大，A2读数变小
C.A1的读数变小，A2读数变大
D.A1的读数变小，A2的读数变小
25．如图所示，两平行光滑金属导轨处于竖直面内，相距d=0．50m，磁感应强度B=1．0T的匀强磁场垂直于导轨平面。
金属棒ab垂直于导轨放置，并与导轨始终保持良好接触。
导轨的右端用导线与一理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈两端接有一个“10V、2．0W”的小灯泡L。
现用外力使金属棒ab沿导轨左右运动，速度的变化规律为v=10sin50πtm/s，此时小灯泡恰好正常发光。
不计导轨、导线及金属棒的电阻，下列说法中正确的是（）
A．变压器原、副线圈的匝数比为1∶2
B．变压器副线圈中电流的最大值为0．20A
C．变压器原线圈中电流的最大值为0．80A
D．金属棒所受的最大安培力为0．40N
26.（2012年年2月山东潍坊重点中学联考）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为10∶1，R＝1Ω，与原线圈相连的熔断器（保险丝）的熔断电流为1A，通过电压传感器测得副线圈两端电压图像如图所示，则下列说法正确的是
A．原线圈输入电压的有效值为220V
B．原线圈两端交流电的频率为500Hz
C．原、副线圈铁芯中磁通量变化率之比为10∶1
D．为保证电路安全工作，滑动变阻器的阻值不得小于1.2Ω
专题七交流电、变压器、远距离输电（教师版）
1.（2010·山东理综）一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头（ ）
A．副线圈输出电压的频率为50Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
[答案] AD[解析] 该题考查了描述交变电流的物理量和变压器的综合问题．由图象可知f＝50Hz，有效值为220V，故A对B错．因
＝
，所以C不正确．P出＝
当P向右滑动时，R总减小，P出增大，D正确．
2.如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为10:
1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R=10Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压。
则下列说法中正确的有
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1V
B．当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A
C．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz
D．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大
2.答案：
BCD解析：
当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V，选项A错误；当单刀双掷开关与b连接且在0.01s时，电流表示数为2.2A，选项B正确；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率仍为50Hz，选项C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压为44V，副线圈输出功率增大，原线圈的输入功率变大，选项D正确。
3．如图所示，一单匝矩形金属线圈ABCD在匀强磁场中绕转轴OO
匀速转动。
转轴OO
过AD边和BC边的中点。
若从图示位置开始计时，穿过线圈的磁通量
随时间t的变化关系可以表示为
（Wb），时间t的单位为s。
已知矩形线圈电阻为2.0Ω。
下列说法正确的是
A．线圈中电流的有效值约为3.14A
B．穿过线圈的磁通量的最大值为
Wb
C．在任意1s时间内，线圈中电流的方向改变10次
D．在任意1s时间内，线圈克服安培力所做的功约为9.86J
3.答案：
D解析：
穿过线圈的磁通量最大值为BS=0.1Wb，选项B错误；转动角速度ω=20π，产生的感应电动势最大值为BSω=2πV，线圈中电流的最大值约为3.14A，选项A错误；在任意1s时间内，线圈中电流的方向改变20次，选项C错误；在任意1s时间内，产生电能W=EIt=3.142=9.86J，线圈克服安培力所做的功约为9.86J，选项D正确。
4．如图是一种理想自耦变压器示意图．线圈绕在一个圆环形的铁芯上，P是可移动的滑动触头．AB间接交流电压U，输出端接通了两个相同的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头．当开关S闭合，P处于如图所示的位置时，两灯均能发光．下列说法正确的是（）
A．P不动，将Q向右移动，变压器的输入功率变大
B．P不动，将Q向左移动，两灯均变暗
C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大
D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗
4.答案：
C解析：
P不动，将Q向右移动，变压器输出电流减小，输出功率减小，变压器的输入功率变小，选项A错误；P不动，将Q向左移动，变压器输出电流增大，两灯均变亮，选项B错误；Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的副线圈匝数增多，输出电压增大，输出功率增大，输入功率变大，选项C正确；P、Q都不动，断开开关S，L1将变亮，选项D错误。
5．如图2甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：
n2=6：
1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。
当原线圈两端接有如图2乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。
如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（）
A．副线圈两端的电压有效值均为216VB．副线圈两端的电压有效值均为6V
C．灯泡Ⅰ变亮D．灯泡Ⅲ变亮
5.答案：
BD解析：
由变压器变压公式，将其频率变为原来的2倍，副线圈输出电压不变，副线圈两端的电压有效值均为6V，选项A错误B正确；将其频率变为原来的2倍，灯泡Ⅰ亮度不变。
由于容抗变小，感抗变大，灯泡Ⅲ变亮，灯泡II变暗，选项C错误D正确。
6．2011年入夏以来，中国南方贵州、云南、重庆等省市部分地区出现持续高温、少雨天气，引起不同程度旱情，导致大面积农作物受灾，造成群众饮水短缺等基本生活困难。
目前旱情仍在持续中，电力部门全力确保灾区的用电供应。
如下图所示，发电厂的输出电压和输电线的电阻、变压器均不变，如果发电厂欲增大输出功率，则下列说法正确的是（）
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减少
6.答案：
C解析：
如果发电厂欲增大输出功率，输电线中电流一定增大，输电线上损耗的功率增大，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项C正确D错误；升压变压器的输出电压不变，输电线上电压损失增大，降压变压器的输入电压减小，输出电压减小，选项AB错误。
7．如右图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO/以角速度ω匀速转动，从图示位置转900的过程中，下列说法正确的是
E．通过电阻R的电量
F．通过电阻R的电量Q=
G．外力做功平均功率P=
H．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsinωt
7.答案：
BC解析：
从图示位置转900的过程中，磁通量变化△Ф=BS，通过电阻R的电量Q=I△t=
△t=N
=
，选项A错误B正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO/以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势最大值Em=NBSω，感应电流有效值为I=
，外力做功平均功率P=EI=I2（R+r）=
，选项C正确；从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsin（ωt+π/2）,选项D错误。
8．如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=
T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m2，线框电阻不计。
线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是
A．图示位置穿过线框的磁通量为零
B．线框中产生交变电压的有效值为500
V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25︰11
D．变压器输出端最多能并联83只60瓦的灯泡
8.答案：
CD解析：
图示位置穿过线框的磁通量最大，选项A错误；线框中产生交变电压的最大值为NBSω=50×
×0.5×200V=500
V，有效值为500V，选项B错误；由变压公式可知，变压器原、副线圈匝数之比为25︰11，选项C正确；变压器允许输入最大功率为500×10W=5000W，变压器输出端最多能并联5000/60=83只60瓦的灯泡，选项C正确。
9．一交流发电机的线圈电阻为1Ω，将其输出端接在电阻为10Ω的电阻丝上，其输出电压从某时刻开始随时间变化的图象如图所示，则
A．线圈转动的角速度为100rad/s
B．交流发电机的电动势最大值为200V
C．电阻丝的发热功率为2kW
D．若将此发电机接在匝数比为1∶2的理想变压器上可使输出频率提高1倍
9．答案：
C解析：
根据
得
rad/s，A项错；图象中输出电压最大值为200V，由于线圈有内阻，则其电动势最大值大于200V，B项错；电阻丝的发热功率为
=2kW，C项正确；理想变压器可以改变输出电压，不能改变输出频率，D项错。
10．一台发电机的结构示意图如图I所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。
M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。
磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。
若从图示位置开始计时电动势为正值，下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是（）
10.答案：
D解析：
由于磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动过程中，都垂直切割磁感线，所以能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是图D。
11．某种位移传感器的工作原理如图（a）所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片P一起平移，通过理想电压表的示数来反映物体M的位移x。
已知电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总长为L，物体M以O为平衡位置做简谐运动（取向右为正方向），振幅为
，物体经过O时P恰好位于滑动变阻器的中点。
若电压表的示数U随时间t的变化关系如图（b）所示，则在图示0—t1时间内，下列说法正确的是（）
A．物体M的速度为正方向且不断增大
B．物体M的速度为负方向且不断减小
C．物体M的加速度为正方向且不断增大
D．物体M的加速度为负方向且不断减小
11.答案：
A解析：
由0—t1时间内，电压表的示数U随时间t的变化关系可知，物体M的速度为正方向且不断增大，加速度为正方向且不断减小，选项A正确。
13.如右图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想电流表
和二极管D。
二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。
下列说法正确的是（）
A．图示位置电流为0B．R两端电压的有效值U=
NBS
C．一个周期内通过R的电荷量q=2BS/RD．交流电流表的示数I=
NBS
13.答案：
D解析：
图示位置电流不为0，选项A错误；由于接有二极管，二极管D具有单向导电性，由（
NBS）2RT/2=U2/R·T解得R两端电压的有效值U=ωNBS/2，交流电流表的示数I=
NBS，选项B错误D正确；一个周期内通过R的电荷量q=2NBS/R，选项C错误。
14．（2012年年2月河北省五校联盟模拟）“5·12”汶川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机。
该发电机说明书的部分内容如表所示，现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示．发电机到安置区的距离是400m，,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型号导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω。
安置区家用电器的总功率为44kW，当这些额定电压为220V的家用电器都正常工作时：
型号
AED6500S
最大输出功率
60kW
输出电压范围
220～300V
A．输电线路中的电流为20A
B．发电机的实际输出电压为300V
C．在输电线路上损失的电功率为8kW
D．如果该柴油发电
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