【2020秋备课】高中物理练习新人教版选修3-2-5.3-电感和电容对交变电流的影响.docx

5.3 电感和电容对交变电流的影响1如图1所示，电键接直流上灯泡的亮度_(填大于、小于或等于)接到沟通上灯泡亮度，说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同图1电感对交变电流阻碍作用的大小，用_来表示，线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就_；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗_，电感有_的作用2如图2所示，开关S接到直流电源上，观看的现象是灯泡_；接通交变电流源，观看的现象是灯泡_，说明白直流电_电容器，交变电流能够“_”电容器电容对交变电流的阻碍作用的大小用_来表示，电容越大，容抗就_；交变电流的频率越高，容抗_，电容器有“_”的作用图23电感和电容对沟通电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟沟通电的频率有关，下列说法中正确的是()A电感是通直流、阻沟通，通高频、阻低频B电容是通直流、阻沟通，通高频、阻低频C电感是通直流、阻沟通，通低频、阻高频D电容是通沟通、隔直流，通低频、阻高频4如图3所示的电路中，正弦沟通电源电压的有效值为220 V，则关于沟通电压表的示数，以下说法中正确的是()图3A等于220 V B大于220 VC小于220 V D等于零5如图4甲、乙两图是电子技术中的常用电路，a、b是各部分电路的输入端，其中输入的沟通高频成分用“”表示，沟通低频成分用“”表示，直流成分用“”表示关于两图中负载电阻R上得到的电流特征是()图4A图甲中R得到的是沟通成分B图甲中R得到的是直流成分C图乙中R得到的是低频成分D图乙中R得到的是高频成分【概念规律练】学问点一电感对交变电流的阻碍作用图51如图5所示的电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零电压表内阻无限大，沟通电源的电压u220sin 10t V若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为25 Hz，下列说法中正确的是()A电流表示数增大B电压表示数减小C灯泡变暗D灯泡变亮2一个灯泡通过一个线圈与一沟通电源相连接，如图6所示一个铁块插进线圈之后，该灯泡将()图6A变亮 B变暗 C对灯泡没影响 D无法推断学问点二电容器对交变电流的阻碍作用3如图7所示的电路，F为一沟通发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增加，可行的方法是()图7A使发电机F的转速增加B使发电机F的转速减小C在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质D使电容器两极板间距离增大4如图8所示，(a)、(b)两电路是电容器的两种不同连接方式，它们各在什么状况下接受？应当怎样选用电容器？图8学问点三电阻、电感、电容器在电路中的不同特点5在图9所示的电路中，a、b两端连接的沟通电源既含高频沟通，又含低频沟通；L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻下列说法正确的是图9AL的作用是“通低频，阻高频”BC的作用是“通沟通，隔直流”CC的作用是“通高频，阻低频”D通过R的电流中，低频沟通所占的百分比远远大于高频沟通所占的百分比6如图10所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220 V,50 Hz的沟通电源，以下叙述中正确的是()图10A改接220 V,100 Hz的沟通电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变B改接220 V,100 Hz的沟通电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯变亮C改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变D改接220 V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗【方法技巧练】电感、电容的处理技巧7如图11所示，输入端ab的输入电压既有直流成分，又有沟通成分，以下说法中，正确的是(L的直流电阻不为零)()图11A直流成分只能从L通过B沟通成分只能从R通过C通过R的既有直流成分又有沟通成分D通过L的直流成分比通过R的直流成分要大图128如图12所示的电路中，正弦沟通电源电压的有效值为220 V，则关于沟通电压表的示数，以下说法中正确的是()A等于220 V B大于220 VC小于220 V D等于零1对于扼流圈的以下说法，正确的是()A扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的B低频扼流圈用来“通低频、阻高频”C高频扼流圈用来“通直流、阻沟通”D高频扼流圈对低频交变电流阻碍作用较小，对高频交变电流的阻碍作用很大2对沟通电通过电容器的理解正确的是()A交变电流能够使电容器极板间的绝缘介质变成导体B交变电流定向移动的电荷通过电容器两板间的绝缘介质C交变电流能够使电容器交替进行充电、放电，电路中就有了电流，表现为交变电流通过了电容器D交变电流通过了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器极板间的绝缘介质(击穿除外)3如图13所示，平行板电容器与灯泡串联，接在沟通电源上，灯泡正常发光，则()图13A把电介质插入电容器，灯泡确定变亮B把电容器两极板间距离增大，灯泡确定变亮C把电容器两极板间距离减小，灯泡确定变亮D使沟通电频率增大，灯泡变暗4如图14所示，白炽灯和电容器串联后接在交变电源的两端，当交变电源的频率减小时()图14A电容器电容增加 B电容器电容减小C电灯变暗 D电灯变亮5交变电流通过一段长直导线时，电流为I，假如把这根长直导线绕成线圈，再接入原电路，通过线圈的电流为I，则()AII BIICII D无法比较6在频率为f的交变电流电路中，如图15所示，当开关S依次分别接通R、C、L支路，这时通过各支路的电流有效值相等若将交变电流的频率提高到2f，维持其他条件不变，则下列几种状况不正确的是()图15A通过R的电流有效值不变B通过C的电流有效值变大C通过L的电流有效值变小D流过R、C、L的电流有效值都不变7如图16甲、乙所示，从某一装置中输出的电流既有沟通成分，又有直流成分，现要把沟通成分输送给下一级，有关甲、乙图的说法正确的是()图16A应选用甲图电路，其中C的电容要大B应选用甲图电路，其中C的电容要小C应选用乙图电路，其中C的电容要大D应选用乙图电路，其中C的电容要小8. 两个相同的灯泡L1和L2，接到如图17所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦沟通电源时，两灯都发光，且亮度相同更换一个新的正弦沟通电源后，灯L1的亮度高于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是()图17A最大值仍为Um，而频率大于fB最大值仍为Um，而频率小于fC最大值大于Um，而频率仍为fD最大值小于Um，而频率仍为f9如图18所示，“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器，它们的固有频率分别处于高音、低音频段，分别称为高音扬声器和低音扬声器，音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分别出来，送往相应的扬声器，以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动图为音箱的电路图，高、低频混合电流由a、b端输入，L1和L2是线圈，C1和C2是电容器()图18A甲扬声器是高频扬声器BC2的作用是阻碍低频电流通过乙扬声器CL1的作用是阻碍低频电流通过甲扬声器DL2的作用是削减通过乙扬声器的低频电流10彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路图如图19所示，主要元件是两个线圈L1、L2，它们的自感系数很大，F是保险丝，R是压敏电阻(正常状况下阻值很大，但电压超过设定值时，阻值会快速减小，可以疼惜与其并联的元件)，C1、C2是电容器，S为电视机开关，某一次用户没有先关电视机(没有断开S)就拔掉电源插头，结果烧坏了图中的电路元件，可能被烧坏的元件是()图19AR BL1或L2CC2 DC111在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分，经放大后送给下一级，需要把低频成分和高频成分分开，只让低频成分输入给下一级，我们接受了如图20所示装置电路，其中代号a、b应选择的元件是()图20Aa是电容较大的电容器，b是低频扼流线圈Ba是电容较大的电容器，b是高频扼流线圈Ca是电容较小的电容器，b是高频扼流线圈Da是电容较小的电容器，b是低频扼流线圈题号1234567891011答案12如图21所示，是一个判定AB之间电源性质的仪器，自感系数和电容都较大若接通电源后只有绿灯亮，则AB之间是什么电源？若只有红灯亮或黄灯亮，AB之间电源又如何？图21第3节电感和电容对交变电流的影响 答案课前预习练1大于感抗越大越大通低频，通直流，阻高频2不亮亮不能通过通过容抗越小越小隔直流，通沟通3C电感线圈的作用是“通直流、阻沟通，通低频、阻高频”，电容器的作用是“通沟通、隔直流，通高频、阻低频”，所以C项正确4C电感对交变电流有阻碍作用，线圈与灯泡串联，其电压之和等于电源电压，即ULURU，故沟通电压表的示数小于220 V，C正确5AC当交变电流加在电容器上时，有“通沟通、隔直流，通高频、阻低频”的特性，甲图中电容器隔直流，R得到的是沟通成分A正确，B错误；乙图中电容器能通过沟通高频成分，阻碍沟通低频成分，R得到的是低频成分，C正确，D错误课堂探究练1C依据所加的沟通电u220sin 10t V，可知10，由2f可得f5 Hz.若只将电源的频率改为f25 Hz，则可知电感线圈对交变电流的阻碍作用变大，即感抗变大，电感线圈跟灯泡串联，由串联分压原理知，线圈两端电压变大，所以电压表示数变大，电流表示数变小，灯泡变暗点评电感线圈对交变电流的阻碍作用跟交变电流的频率有关：频率越高阻碍作用就越大2B加入铁芯转变了电感线圈的自感系数，自感系数增大，感抗增大，降落在电感线圈上的电压增大，降落在灯上的电压减小，所以灯变暗点评电感线圈的自感系数与线圈大小、外形、圈数以及是否有铁芯等因素有关加入铁芯后，自感系数增大，自感系数增大，对沟通的阻碍作用变大3A当发电机转速增加时，交变电流的频率增大，容抗减小，电流表A的读数增大，A项正确，B项错误；在平行板电容器间换用介电常数较小的电介质时，电容器的电容减小；使电容器两极板间距离增大时，电容也减小，当电容减小时，容抗增大，对交变电流的阻碍作用增大，电流表A示数减小，C、D两项均错误故正确答案为A.点评容抗由电容和沟通电的频率来打算电容越大，容抗越小，沟通电的频率越高，容抗越小4见解析解析(a)C1起隔直的作用，对下级输出的是沟通，应选用电容较大的电容器(b)C2起过滤高频的作用：若对下级输出直流，C2选用容量大的；若对下级输出低频，C2选用容量小的图中的C1串联在电路中，它的作用是“通沟通、隔直流”，为了使沟通成分都能顺当地通过，容抗必需较小，应选用电容较大的电容器图中的C2并联在电路中，假如输入端输入的电流中包含有高频和低频两种沟通成分，该电容器的作用是“通高频、阻低频”，即对高频电流起旁路作用，而让需要的低频信号输入到下一级，一般取电容较小的电容器；假如输入的电流是直流和沟通两种成分，该电容器的作用是滤去沟通成分，把直流成分输入到下一极，这时要选用电容较大的电容器另外，选用电容器还须留意它的耐压值，以防被击穿点评沟通电路中常包含有直流成分和沟通成分，电容器在电路中有“通沟通、隔直流”或“通高频、阻低频”的作用5ACDL是一个自感系数很小的高频扼流圈，其作用是“通低频，阻高频”，A正确；C是一个电容很小的电容器，在题图所示电路中，对高频沟通的容抗远小于对低频沟通的容抗，其作用是“通高频、阻低频”，C正确；因电路中无直流电流，B错误；由于L对高频沟通的阻碍作用和C对高频沟通的旁路作用，使得通过R的电流中，低频沟通所占的百分比远大于高频沟通的百分比，D正确点评(1)电阻对沟通、直流有相同的阻碍作用，交变电流频率变化时，阻碍作用不变(2)电感线圈通直流阻沟通，通低频阻高频(3)电容器通沟通隔直流，通高频阻低频6AC电源由“220 V,50 Hz”改为“220 V,100 Hz”时，由XL2fL，XC可知XL变大，XC减小，A变亮，B变暗，C不变，A对，改接220 V直流电源时，电容器处于断路，A灯熄灭，C灯亮度不变，由于L对直流没有感抗，所以B灯变亮，C对点评沟通电频率变大时，感抗变大，容抗变小，电阻不受影响；电感对直流的阻碍作用几乎为零，电容不通直流7CD由于线圈直流电阻不为零，所以有直流通过R，而线圈对沟通有阻碍作用，因此也有沟通成分通过R，B错，C正确；由于R对沟通也有阻碍作用，所以也有沟通成分通过L，A错；由于一般导线的直流电阻都很小，所以通过线圈的直流要比通过R的要大，D正确方法总结当电感线圈对直流电阻很小时，在直流电路中可做为一个小电阻来理解，当电感线圈对直流电阻为零时，在直流电路中可做为一根导线来理解8C虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，依据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确方法总结电容对直流有“隔断”作用，对沟通有阻碍作用，当沟通电“通过”时，电容器两端也有电压课后巩固练1AD低频扼流圈用来“通直流、阻沟通”，对低频电流阻碍作用也很大，而高频扼流圈是对高频阻碍作用很大，对低频阻碍作用较小，用来“通低频，通直流，阻高频”高频扼流圈的自感系数较小，低频扼流圈的自感系数较大2CD电流能“通过”电容器，并非电荷真的通过电容器两板间的电介质，而是交变电流交替对电容器充放电，电容器中并未有电荷通过，但电路中有了电流，表现为交变电流通过了电容器3AC在电容器中插入电介质或把电容器两极间距离减小，电容C增大，容抗减小，电流增加，灯泡变亮；当频率增加时，容抗减小，灯泡也变亮；把电容器两板间的距离增大，将使电容器C减小，容抗增加，灯泡将变暗4C电容器的电容是由电容器本身的特性所打算的，与外加的交变电源的频率无关，故选项A和B是错误的，当交变电源的频率减小时，电容器充放电的速度减慢，电容器的容抗增大，电流减小，电灯变暗，故C对，D错5B当交变电流通过长直导线时，对交变电流的阻碍作用相当于一个电阻器，当导线绕成线圈后，就成了一个电感器，电流除受电阻的阻碍作用外，还受到电感器的阻碍作用，电流减小6D电阻对交变电流阻碍作用的大小与电流的频率无关，因此，通过电阻的电流的有效值不变电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示，线圈的自感系数越大，电流的频率越高，自感电动势就越大，即线圈对电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大，因此，通过电感的电流有效值变小电容器对交变电流阻碍作用的大小用容抗表示，电容确定时，在相同的电压下电容器容纳的电荷确定，频率越高，充、放电的时间越短，充、放电的电流越大，容抗越小，因此，通过电容器的电流有效值变大7C电容器在电路中要起到“隔直流、通沟通”的作用，应选乙图电路要使沟通成分都顺当通过电容器而输送到下一级，则电容器的容抗要小，容抗与电容成反比，故C的电容要大8A电压最大值不变，则其有效值也不变，当频率变大时，容抗变小，感抗变大，故L1变亮，L2变暗，即灯L1的亮度高于灯L2的亮度，A项正确，B项错误；若最大值大于Um，频率不变，容抗、感抗均不变，故L1、L2的亮度都增大，但亮度相同，C项错误，同理知D项错误9BD这是一个实际应用问题，考查对电感、电容在高频、低频同时存在的电路中的综合作用只要抓住基础学问点，就可进行综合分析电路中的电感和电容作用可以简洁概括为：电感通直流，阻沟通，通低频，阻高频；电容通沟通，隔直流，通高频，阻低频10BC由于L1和L2的自感作用，R，C2，L2，L1所构成的闭合回路中产生较大的电流，C2，L1，L2可能烧坏，而C1与R元件并联，由于R的疼惜C1不会烧坏，选B、C.11C电容器具有通高频、阻低频的作用，这样的电容器电容应较小电感线圈在该电路中要求做到通低频、阻高频，所以它是一个高频扼流圈(自感系数较小的电感线圈)12绿灯亮AB间接沟通；红灯亮AB间接直流且A端为正极，黄灯亮AB间接直流且B端为正极解析由于电容器C具有隔直流的特性，故只有绿灯亮时AB之间必是沟通电源，至于此时为什么红灯和黄灯不亮，则是由于线圈L具有阻沟通的作用当AB之间接入直流电时，绿灯不亮是显见的，此时红灯亮还是黄灯亮，则必需考虑二极管D1和D2的单向导电性故AB间接交变电流时，绿灯亮；AB间接直流电且A端是正极时红灯亮；AB间接直流电且B端是正极时黄灯亮