2022年高二物理下學期 第4周 電感器、電容器對交變電流的作用導學案

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1、2022年高二物理下學期 第4周 電感器、電容器對交變電流的作用導學案 課時計劃 第1節(jié)課 電感器、電容器對交變電流的作用 第2節(jié)課 認識傳感器、傳感器的原理 第3節(jié)課 傳感器的應用 第4節(jié)課 動量守恒定律 導學案、課件、教學設計 第一節(jié)課電感器、電容器對交變電流的作用 一、電感器對交變電流的作用 1．認識電感器 電感器由絕緣導線一圈緊靠一圈地繞制而成，又被稱為電感線圈．它能把外部電路的電能儲存在電感器內(nèi)部的磁場中． 2．電感器對交變電流的作用 (1)電感器對恒定電流是導通的，對交變電流有阻礙作用． (2)電感器的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感器對

2、交變電流的阻礙作用就越大． (3)低頻扼流圈和高頻扼流圈 ①低頻扼流圈：通直流、阻交流． ②高頻扼流圈：通直流、通低頻、阻高頻． 二、電容器對交變電流的作用 1．電容器僅讓交變電流通過． 2．電容器對交變電流的作用 電容器的電容越大，交變電流的頻率越高，電容器對交變電流的阻礙作用就越?。? 3．隔直電容器和高頻旁路電容器 隔直電容器：通交流、隔直流．高頻旁路電容器：通高頻、阻低頻． 一、電感器對交變電流的作用 [問題設計] 如圖1所示，把帶鐵芯的線圈L與小燈泡串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上，取直流電源的電壓與交流電壓的有效值相等． 圖1

3、 (1)對比兩種情況下燈泡的亮度有什么不同？說明了什么？ (2)乙圖中換用自感系數(shù)更大的線圈或調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡的亮度有何變化？說明了什么？ 答案　(1)甲圖中燈泡比乙圖中燈泡更亮，說明電感器對交變電流有阻礙作用． (2)不論是換用自感系數(shù)更大的線圈還是調(diào)換頻率更高的交流電源，燈泡均變得更暗，說明線圈的自感系數(shù)越大，交流電的頻率越高，線圈對交流電的阻礙作用越大． [要點提煉] 1．電感器的感抗是由變化的電流在線圈中產(chǎn)生的感應電動勢引起的，與制成線圈導體的電阻無關． 2．感抗的兩個決定因素： (1)線圈的自感系數(shù)；(2)交變電流的頻率． 3．電感線圈在電路中的作用

4、(1)通直流，阻交流；(2)通低頻，阻高頻． 二、電容器對交變電流的作用 [問題設計] 如圖2甲、乙所示，把燈泡和電容器串聯(lián)起來，先把它們接到直流電源上，再把它們接到交流電源上，觀察燈泡的發(fā)光情況． 圖2 (1)分析電容器能通交流的原因． (2)若把圖乙中的電容器去掉，變成圖丙所示電路，會發(fā)生什么現(xiàn)象？說明了什么？ (3)在圖乙中，改變電容器的電容和電源頻率，燈泡亮度會有什么變化？ 答案　(1)把交流電源接到電容器兩個極板上后，當電源電壓升高時，電源給電容器充電，電荷向電容器極板上聚集，在電路中，形成充電電流；當電源電壓降低時，電容器放電，電荷從極板上流出，在電路中形成放電

5、電流．電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，好像是交流“通過”了電容器，但實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質． (2)燈泡變得比乙中亮，說明電容器對交變電流有阻礙作用． (3)電容變大時，燈泡變亮；電源頻率增大時，燈泡變亮． [要點提煉] 1．電容器能通交變電流，并不是電荷真的穿過了電容器． 2．電容器對交變電流的阻礙作用 電源電壓推動自由電荷定向移動時，電容器極板上積累的電荷會阻礙自由電荷向此方向做定向運動，這就產(chǎn)生了電容器對交變電流的阻礙作用． 3．決定容抗的兩個因素： 電容器的電容和交流電的頻率． 4．電容器在電路中的作用： 通交流，阻直流，通高頻

6、，阻低頻． 一、對感抗的理解 例1　(雙選)如圖3所示實驗電路中，若直流電壓和交變電壓的有效值相等，S為雙刀雙擲開關，下面敘述正確的是(　　) 圖3 A．當S擲向a、b時燈較亮，擲向c、d時燈較暗 B．當S擲向a、b時燈較暗，擲向c、d時燈較亮 C．S擲向c、d，把電感線圈中的鐵芯抽出時燈變亮 D．S擲向c、d，電源電壓不變，而使頻率減小時，燈變暗 答案　AC 二、對容抗的理解 例2　(雙選)如圖4所示，接在交流電源上的燈泡正常發(fā)光，以下說法正確的是 (　　) 圖4 A．把電介質插入電容器，燈泡變暗 B．增大電容器兩極板間的距離，燈泡變亮 C．減小電容器

7、兩極板間的正對面積，燈泡變暗 D．使交變電流頻率減小，燈泡變暗 答案　CD 三、電阻、感抗、容抗的對比 例3　(單選)如圖5所示，電路中完全相同的三只燈泡L1、L2、L3分別與電阻R、電感L、電容C串聯(lián)，然后再并聯(lián)到220 V、50 Hz的交流電路上，三只燈泡亮度恰好相同．若保持交變電壓不變，將交變電流的頻率增大到60 Hz，則發(fā)生的現(xiàn)象是(　　) 圖5 A．三燈亮度不變 B．三燈均變亮 C．L1不變、L2變亮、L3變暗 D．L1不變、L2變暗、L3變亮 答案　D 四、電感器、電容器在電路中的應用 例4　(單選)在收音機線路中，經(jīng)天線接收下來的電信號既有高頻成分，又

8、有低頻成分，經(jīng)放大后送到下一級，需要把低頻成分和高頻成分分開，只讓低頻成分輸送到再下一級，可以采用如圖6所示電路，其中a、b應選擇的元件是 (　　) 圖6 A．a(chǎn)是電容較大的電容器，b是低頻扼流圈 B．a(chǎn)是電容較大的電容器，b是高頻扼流圈 C．a(chǎn)是電容較小的電容器，b是低頻扼流圈 D．a(chǎn)是電容較小的電容器，b是高頻扼流圈 答案　D 1. (對感抗的理解)(雙選)在如圖7所示的電路中，L為電感線圈，R為燈泡的電阻值，電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u＝220sin (100πt) V．若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下列說法

9、正確的是(　　) 圖7 A．電流表示數(shù)增大 B．電壓表示數(shù)增大 C．燈泡變暗 D．燈泡變亮 答案　BC 2．(對容抗的理解)(單選)如圖8所示，白熾燈和電容器串聯(lián)后接在交流電源的兩端，當交流電源的頻率增大時 (　　) 圖8 A．電容器電容增大 B．電容器電容減小 C．燈變暗 D．燈變亮 答案　D 3.(電阻、感抗、容抗的對比)(單選)如圖9所示，三個燈泡相同，而且足夠耐壓，電源內(nèi)阻忽略．單刀雙擲開關S接A時，三個燈亮度相同，那么S接B時(　　) 圖9 A．三個燈亮度相同 B．甲燈最亮，丙燈不亮 C．甲燈和乙燈亮度相同，丙燈不亮 D．

10、只有丙燈不亮，乙燈最亮 答案　D 題組一　對感抗的理解 1．(單選)一個燈泡通過一個粗導線的線圈與一交流電源相連接，如圖1所示．一鐵棒插進線圈后，該燈將(　　) 圖1 A．變亮 B．變暗 C．對燈的亮度沒影響 D．無法判斷 答案　B 2．(雙選)如圖2所示，輸入端ab的輸入電壓既有直流成分，又有交流成分，以下說法中正確的是(L的直流電阻不為零)(　　) 圖2 A．直流成分只能從L通過 B．交流成分只能從R通過 C．通過R的既有直流成分又有交流成分 D．通過L的直流成分比通過R的直流成分要大 答案　CD 題組二　對容抗的理解 3．(雙選)對交變電流

11、通過電容器的理解正確的是(　　) A．交變電流能夠使電容器極板間的絕緣介質變成導體 B．交變電流定向移動的電荷能通過電容器兩極板間的絕緣介質 C．交變電流能夠使電容器交替進行充電、放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交變電流通過了電容器 D．交變電流通過了電容器，實際上自由電荷并沒有通過電容器極板間的絕緣介質(擊穿除外) 答案　CD 4．(單選)有兩個電容器的電容分別為C1＝5 μF和C2＝3 μF，分別加在峰值一定的正弦交流電源上，在下列各種情況下，哪一種情況電路的電流最大(　　) A．在C1上所加交變電流的頻率為50 Hz B．在C2上所加交變電流的頻率為50 Hz C．在C1

12、上所加交變電流的頻率為100 Hz D．在C2上所加交變電流的頻率為100 Hz 答案　C 5．(單選)如圖3所示的電路，F(xiàn)為一交流發(fā)電機，C為平行板電容器，為使電流表A的示數(shù)增大，可行的辦法是 (　　) 圖3 A．使發(fā)電機F的轉速增大 B．使發(fā)電機F的轉速減小 C．在平行板電容器間換用介電常數(shù)較小的電介質 D．使電容器兩極板間的距離增大 答案　A 題組三　電阻、感抗、容抗的對比 6．(單選)如圖4所示，甲、乙是規(guī)格相同的燈泡，接線柱a、b接電壓為U的直流電源時，無論電源的正極與哪一個接線柱相連，甲燈均能正常發(fā)光，乙燈完全不亮．當a、b接電壓的有效值為U的交流電源時，

13、甲燈發(fā)出微弱的光，乙燈能正常發(fā)光，則下列判斷正確的是(　　) 圖4 A．與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器，與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈 B．與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器 C．與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管，與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器 D．與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈，與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管 答案　B 7．(單選)如圖5所示，在電路兩端加上正弦交流電，保持電壓有效值不變，使其頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈L1變亮，燈L2變暗，燈L3不變，則M、N、L中所接元件可能是 (　　) 圖5 A．M為電阻，N為電容器，L為電感線圈 B．M為電感線圈，N

14、為電容器，L為電阻 C．M為電容器，N為電感線圈，L為電阻 D．M為電阻，N為電感線圈，L為電容器 答案　C 題組四　電感器、電容器在電路中的應用 8．(單選)在電子技術中，從某一裝置輸出的電流既有高頻成分又有低頻成分，如果只需把低頻成分輸送到下一級裝置，如圖6所示，則下列做法合理的是(　　) 圖6 A．在a、b間接入一個電容器 B．在a、b間接入一個低頻扼流圈 C．在a、b間接入一個高頻扼流圈 D．在a、b間接入一個電容器或高頻或低頻扼流圈都可以 答案　C 9．(雙選)如圖7甲、乙所示是電子技術中的常用電路，a、b是各部分電路的輸入端，其中輸入的交流高頻成分用“”

15、表示，交流低頻成分用“～”表示，直流成分用“－”表示．關于兩圖中負載電阻R上得到的電流特征，下列判斷正確的是 (　　) 圖7 A．圖甲中R得到的是交流成分 B．圖甲中R得到的是直流成分 C．圖乙中R得到的是低頻成分 D．圖乙中R得到的是高頻成分 答案　AC 10．(雙選) “二分頻”音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚聲器，它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段，分別稱為高音揚聲器和低音揚聲器．音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往相應的揚聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機械振動．圖8為音箱的電路圖，高、低頻混合電流由a、b端輸入，

16、L1和L2是線圈，C1和C2是電容器，則(　　) 圖8 A．甲揚聲器是高音揚聲器 B．C2的作用是阻礙低頻電流通過乙揚聲器 C．L1的作用是阻礙低頻電流通過甲揚聲器 D．L2的作用是減弱乙揚聲器的低頻電流 答案　BD 11．(雙選)如圖9所示，甲、乙兩圖中用交流電源，丙、丁兩圖中用直流電源，各電路圖中燈泡、電容器、電壓表示數(shù)都相同，則下列說法正確的是(　　) 圖9 A．燈L1比燈L2亮 B．燈L3也能發(fā)光，但亮度最暗 C．燈L2和L4亮度相同 D．燈L4比燈L1亮 答案　CD 12．(單選)在頻率為f的交變電流電路中，如圖10所示，當開關S依次分別接通R、C、L所在的支路，這時通過各支路的電流有效值相等．若將交變電流的頻率提高到2f，維持其他條件不變，則下列幾種說法不正確的是(　　) 圖10 A．通過R的電流有效值不變 B．通過C的電流有效值變大 C．通過L的電流有效值變小 D．流過R、C、L的電流有效值都不變 答案　D