2020學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 課時(shí)提升作業(yè)九 5.3 電感和電容對(duì)交變電流的影響 新人教版選修3-2

課時(shí)提升作業(yè) 九 電感和電容對(duì)交變電流的影響 (40分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分)1.(多選)關(guān)于對(duì)感抗的理解,下列說法正確的有()A.感抗是由于電流變化時(shí)在線圈中產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)而對(duì)電流的變化產(chǎn)生的阻礙作用B.感抗僅與電源的頻率有關(guān),與線圈自感系數(shù)無關(guān)C.電感產(chǎn)生的感抗對(duì)交變電流有阻礙作用,但不會(huì)因此消耗電能D.感抗和電阻等效,對(duì)任何交變電流都是一個(gè)確定值【解析】選A、C。感抗產(chǎn)生的機(jī)理就是通過電感的電流發(fā)生變化,電感中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的變化,這種對(duì)變化電流的阻礙作用就是感抗。此過程中電感存儲(chǔ)的電能沒有消耗,交變電流頻率越大,自感電動(dòng)勢(shì)越大,產(chǎn)生的阻礙作用越強(qiáng);感抗越大,自感系數(shù)越大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大,阻礙作用也越大,所以只有A、C正確。2.(多選)(2020·信陽高二檢測(cè))對(duì)電容器能通交變電流的原因,下列說法中正確的是()A.當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí),因?yàn)橛凶杂呻姾赏ㄟ^電容器,電路中才有交變電流B.當(dāng)電容器接到交流電源上時(shí),電容器交替進(jìn)行充電和放電,電路中才有交變電流C.在有電容器的交流電路中,沒有電荷定向移動(dòng)D.在有電容器的交流電路中,沒有電荷能過電容器【解析】選B、D。電容器實(shí)質(zhì)上是通過反復(fù)充、放電來實(shí)現(xiàn)通電的,并無電荷通過電容器,選項(xiàng)B、D正確,A、C錯(cuò)誤。3.(多選)下列關(guān)于低頻扼流圈的說法正確的是()A.自感系數(shù)很小,對(duì)直流有很大的阻礙作用B.自感系數(shù)很大,對(duì)低頻交流有很大的阻礙作用C.自感系數(shù)很大,對(duì)高頻交流有很小的阻礙作用D.自感系數(shù)很大,對(duì)直流無阻礙作用【解析】選B、D。低頻扼流圈自感系數(shù)很大,對(duì)低頻交流有很大的阻礙作用,對(duì)高頻交流阻礙作用更大,但對(duì)直流電除去線圈電阻的作用外,沒有阻礙作用。4.如圖甲、乙所示,從某一裝置中輸出的電流既有交流成分又有直流成分,現(xiàn)要只把交流成分輸送給下一級(jí),有關(guān)甲圖、乙圖的說法正確的是()A.應(yīng)選用甲圖電路,其中C的電容要大B.應(yīng)選用甲圖電路,其中C的電容要小C.應(yīng)選用乙圖電路,其中C的電容要大D.應(yīng)選用乙圖電路,其中C的電容要小【解析】選C。電容器在電路中要起到“隔直流,通交流”的作用,應(yīng)選乙圖電路。要使交流成分都順利通過電容器而輸送到下一級(jí),則電容器的容抗要大,故C的電容要大。5. (2020·安慶高二檢測(cè))如圖所示交流電源的電壓有效值跟直流的電壓相等,當(dāng)將雙刀雙擲開關(guān)接到直流電源上時(shí),燈泡的實(shí)際功率為P1,而當(dāng)將雙刀雙擲開關(guān)接到交流電源上時(shí)的實(shí)際功率為P2,則()A.P1=P2B.P1>P2C.P1<P2D.不能比較【解析】選B。由于線圈對(duì)交變電流有阻礙作用,對(duì)直流電沒有阻礙作用,所以當(dāng)將雙刀雙擲開關(guān)接到直流電源上時(shí),通過燈泡的電流大于將雙刀雙擲開關(guān)接到交流電源上時(shí)通過燈泡的電流,所以P1>P2 ,選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。6. (多選)(2020·太原高二檢測(cè))某電子電路的輸入端輸入的電流既有直流成分,又含交流高頻、低頻成分,若通過如圖所示的裝置,只把交流低頻成分輸送到下一級(jí),那么關(guān)于該電路中各器件的作用,下列說法中正確的是()A.L“通直流、阻交流”,起到消除交流成分的作用B.C1是隔直電容器C.C2起到消除高頻成分的作用D.以上說法都不對(duì)【解析】選B、C。L“通直流,阻交流”,起到消除直流成分的作用,A錯(cuò)誤;C1 “隔直流,通交流”,B正確;頻率越大,容抗越小,C2允許高頻通過,再次起到過濾作用,C正確,D錯(cuò)誤。7.如圖所示,把電阻R、電感線圈L、電容器C并聯(lián)接到一個(gè)交流電源上,三個(gè)電流表示數(shù)相同,若保持電源電壓大小不變,而將電源頻率增大,則三個(gè)電流表示數(shù)I1、I2、I3的關(guān)系是()A.I1=I2=I3B.I1>I2>I3C.I2>I1>I3D.I3>I1>I2【解析】選D。交流電源頻率增大,電阻R對(duì)電流的阻礙作用不變,所以電流表A1示數(shù)不變。頻率增大,電感線圈對(duì)交變電流阻礙作用增大,所以電流變小,電流表A2示數(shù)變小。頻率增大,電容器對(duì)交變電流阻礙作用變小,所以電流變大,電流表A3示數(shù)變大,故選項(xiàng)D正確。8.如圖所示,L甲、L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(shí),無論電源的正極與哪一個(gè)接線柱相連,L甲燈均能正常發(fā)光,L乙燈都完全不亮。當(dāng)a、b接電壓的有效值為U的交流電源時(shí),L甲燈發(fā)出微弱的光,L乙燈能正常發(fā)光,則下列判斷正確的是()A.與L甲燈串聯(lián)的元件x是電容器,與L乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈B.與L甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈,與L乙燈串聯(lián)的元件y是電容器C.與L甲燈串聯(lián)的元件x是二極管,與L乙燈串聯(lián)的元件y是電容器D.與L甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈,與L乙燈串聯(lián)的元件y是二極管【解題指南】解答此題應(yīng)明確以下三點(diǎn):(1)電源的正、負(fù)極交換,對(duì)電路沒有影響,故電路中沒有二極管。(2)電感線圈對(duì)交變電流有阻礙作用。(3)電容器能“隔直流、通交流”?！窘馕觥窟xB。由于接直流電源時(shí),對(duì)換電源正、負(fù)極,對(duì)電路無影響,故電路中沒有二極管,C、D錯(cuò)誤。再根據(jù)電路中接直流電源和交流電源時(shí)燈泡的發(fā)光情況,可知x是電感線圈,y是電容器,A錯(cuò),B正確。二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9. (16分)如圖所示,線圈L的自感系數(shù)和電容器的電容C都很小(如L=100 H,C=100 pF),此電路的主要作用是_?！窘馕觥坑捎诰€圈L的自感系數(shù)很小,線圈L對(duì)直流和低頻交流的阻礙作用較小,又因?yàn)殡娙萜鞯碾娙軨也很小,所以電容器對(duì)低頻和直流的阻礙作用較大,而對(duì)高頻的阻礙作用很小,此處對(duì)高頻電流相當(dāng)于短路,所以輸出的才是低頻和直流電流。答案:阻高頻、通直流和交流,輸出的低頻和直流電流10. (28分)如圖所示,從AO輸入的信號(hào)中,有直流和交流兩種成分?，F(xiàn)在要求信號(hào)到達(dá)BO兩端只有交流,沒有直流,需要在AB端接一個(gè)什么元件?該元件的作用是什么?【解題指南】解答本題要根據(jù)電容對(duì)直流和交流的作用原理進(jìn)行分析?！窘馕觥恳?yàn)锽O端不需要直流,只需要交流,故根據(jù)電容C有“通交流,隔直流”作用,應(yīng)在AB端接入一個(gè)電容器C。該電容器對(duì)直流有阻隔作用,對(duì)交流有通過作用。答案:電容器通交流,隔直流【互動(dòng)探究】若要求信號(hào)到達(dá)BO端只有直流,而沒有交流,則應(yīng)在AB端接入一個(gè)什么元件?該元件的作用是什么?【解析】因?yàn)锽O端不需要交流,只需要直流,故根據(jù)電感L有“通直流,阻交流”的作用,應(yīng)在AB端接入一個(gè)低頻扼流圈。該元件的作用是通直流、阻交流。答案:低頻扼流圈通直流,阻交流【能力挑戰(zhàn)區(qū)】1.如圖所示,三個(gè)燈泡是相同的,額定功率足夠大,直流電源E1內(nèi)阻可以忽略,交流電源E2的電動(dòng)勢(shì)有效值與E1相等,自感線圈電阻不計(jì),當(dāng)開關(guān)S接點(diǎn)A時(shí),三燈亮度相同,當(dāng)開關(guān)S接點(diǎn)B時(shí)()A.甲、乙、丙三燈亮度相同B.甲燈變亮,丙燈不亮C.甲燈和乙燈亮度相同,丙燈不亮D.乙燈變亮,丙燈不亮【解析】選D。當(dāng)開關(guān)S接點(diǎn)A時(shí),三個(gè)相同的燈泡亮度相同,說明通過三個(gè)燈泡的電流大小相等,三個(gè)支路對(duì)所加頻率的交流電的阻礙作用相同。當(dāng)開關(guān)S接點(diǎn)B時(shí),由于所加的是直流電,含電阻支路的阻礙作用不變,含電感線圈支路的阻礙作用減小(線圈有“阻交流,通直流”的作用),含電容支路的阻礙作用變?yōu)闊o窮大(電容有“通交流,阻直流”的作用)。所以甲燈亮度不變,乙燈變亮,丙燈不亮。2.如圖所示是一個(gè)判定AB之間電源性質(zhì)的儀器。若接通電源后只有綠燈亮,則AB之間是什么電源?若只有紅燈亮或黃燈亮,AB之間電源又如何?【解析】由于電容器C具有隔直流的特性,故綠燈亮?xí)rAB之間必是交流電源,至于此時(shí)為什么紅燈和黃燈不亮,則是由于線圈L具有阻交流的作用。當(dāng)AB之間接入直流電時(shí),綠燈不亮是顯見的,此時(shí)紅燈亮還是黃燈亮,則必須考慮二極管D1和D2的單向?qū)щ娦?。答?AB間接交變電流時(shí),綠燈亮;AB間接直流電且A端是正極時(shí)紅燈亮;AB間接直流電且B端是正極時(shí)黃燈亮?！究偨Y(jié)提升】交流電路中電感器和電容器的解題方法(1)明確交流電源的特點(diǎn)及電路中電感器和電容器的連接方式。(2)利用電感器和電容器的特點(diǎn),結(jié)合電路圖及電學(xué)知識(shí)分析電流和電壓的變化情況。(3)按照題意要求設(shè)計(jì)電路,確定電感器或電容器在電路中的具體位置。