高二物理 第五章53 选修32.docx

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高二物理第五章53选修32

第三节　电感和电容对交变电流的影响

基础夯实

1．下列说法中，正确的是（　　）

A．电感对交流的阻碍作用是因为电感存在电阻

B．电容对交流的阻碍作用是因为电容器有电阻

C．感抗、容抗和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能

D．在交变电流中，电阻、感抗、容抗可以同时存在

答案：

D

解析：

交流电流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起到阻碍作用，A错．交流电通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，B错．电流通过它们做功时，只有在电阻上产生热，在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，C错，故D正确．

2．一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如下图所示，一块铁插进线圈之后，该灯将（　　）

A．变亮　　　　　　　B．变暗

C．对灯没影响D．无法判断

答案：

B

解析：

在线圈内由磁场变化而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性（电惰性），使线圈产生了感抗．加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，故答案为B.

3．（2010·南京六中高二期中）如下图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流，L是一个25mH的高频扼流圈，C是一个100pF的电容器，R是负载电阻，下列说法正确的是（　　）

A．L的作用是“通低频，阻高频”

B．C的作用是“通交流，隔直流”

C．C的作用是“通高频，阻低频”

D．通过R的电流中，低频交流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比

答案：

ACD

解析：

L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，在题图示电路中，对高频交流的容抗远小于对低频交流的容抗，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对高频交流的阻碍作用和C对高频交流的旁路作用，使得通过R的电流中，低频交流所占的百分比远大于高频交流的百分比，D正确．

4.如下图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a、b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是（　　）

A．与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈

B．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器

C．与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器

D．与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管

答案：

B

解析：

由a、b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由a、b接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．

5．在如下图所示电路中，交变电源是有效值为220V的电源，C是电容器，R是电阻，关于交流电压表的示数，下列说法中正确的是（　　）

A．等于220V　　　　　　B．大于220V

C．小于220VD．等于零

答案：

C

解析：

虽然交变电流能通过电容器，但对交流有阻碍作用，电容器的容抗与电阻串联，根据串联分压原理可知电阻两端电压应小于电源电压，而电压表测的是电阻两端的电压，故选项C正确．

6．（2011·江苏淮海中学高二期中）电阻R、电容C和电感器L是常用的电子元器件，在频率f的交变电流电路中，如下图所示，当开关S依次分别接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，维持其它条件不变，则下列几种情况正确的是（　　）

A．通过R的电流有效值不变

B．通过C的电流有效值增大

C．通过L的电流有效值减小

D．通过R、C、L的电流有效值不变

答案：

ABC

7．如下图所示，从AO输入的信号中，有直流电流和交变电流．问：

（1）现要求信号到达BO两端没有直流电压，需要在AB间接一个什么元件？

该元件的作用是什么？

（2）若要求信号到达BO端只有直流电压，而没有交变电压，则应在AB间接入一个什么元件？

该元件的作用是什么？

答案：

（1）电容器　对直流电有隔断作用　

（2）电感线圈　对交流电有阻碍作用

解析：

（1）因为BO端不需要直流电，只需要交流电，根据电容器C有“通交流、隔直流”的特点，应在AB端接入一电容器C，该电容器对直流电有隔断作用，而交变电流能通过．

（2）因为BO端不需要交流电，只需要直流电，故根据电感L有“通直流，阻交流”的特点，应在AB端接入一个电感线圈，该线圈对交流电有阻碍作用，对直流电有通过作用．

能力提升

1．如下图所示，图

（1）、

（2）中电源为交流电源，图（3）、（4）中电源为直流电源，四个电路中的电压表示数、电容器和灯泡都相同，则以下说法中正确的是（　　）

A．灯L1比灯L2亮

B．灯L3也能发光，但亮度最暗

C．灯L2与L4的亮度相同

D．灯L4比L2亮

答案：

C

2．（2011·杭州外国语学校高二期末）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，经放大后送到下一组，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如下图所示电路，其中a、b应选择的元件是（　　）

A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈

B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈

C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈

D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈

答案：

D

解析：

根据电容器“通高频阻低频”和高频扼流圈“通低频阻高频”的特性知D项正确．

3．两相同的白炽灯L1、L2接到如下图所示的电路中，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的正弦交流电源时，两灯都正常发光，且亮度相同，更换一个新的正弦交流电源后灯L1的亮度大于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率应该满足的条件是（　　）

A．最大值仍为Um，而频率大于f

B．最大值仍为Um，而频率小于f

C．最大值大于Um，而频率为f

D．最大值小于Um，而频率仍为f

答案：

A

4．如下图所示的电路，F为一交流发电机，C为平行板电容器，为使电流表A的示数增加，可行的办法是（　　）答案：

B

解析：

在线圈内由磁场变化而产生的感应电动势，总是反抗电流变化的，正是这种反抗变化的特性（电惰性），使线圈产生了感抗．加入铁芯改变了电感的自感系数，自感系数增大，感抗增大，故答案为

A．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

答案：

A

解析：

本题考查电容对交变电流的阻碍作用．本题的关键是理解容抗与交变电流的频率和电容器的电容都成反比．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两项错误，故正确答案为A.

点评：

容抗与交变电流的频率和电容器电容成反比，在交变电路中相当于一个电阻．

5．某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分，为使放大器仅得到交流低频成分，如下图所示电路中可行的是（　　）

答案：

D

解析：

信号源中含有三种成分，去掉直流成分用隔直电容器即可，因此排除A、B，而C中交流高频、低频成分均进入放大器，需加入另一旁路电容器C2，所以选项D正确．

6．如下图所示，当交流电源的电压有效值是220V，频率为50Hz时，三盏电灯的亮度相同，当电源电压不变只将交流电源的频率改为100Hz时，则各灯亮度变化情况为：

a灯______________，b灯________________，c灯______________________．（填“变亮”、“变暗”或“不变”）

答案：

变亮；变暗；不变

解析：

频率变大，电容器容抗减小，又电压不变，故a灯变亮；频率变大，电感线圈的电感变大，又电压不变，故b灯变暗；频率的变化对电阻R无影响，故c灯亮度不变．电源电压不变指电压有效值不变，当频率变大时，容抗变小，感抗变大，电阻阻值R不变．根据三者变化情况再应用部分电路欧姆定律即可求解．牢记电感、电容对电流的阻碍规律，解题时直接运用即可．

7．如下图所示，是一个判定AB之间电源性质的仪器．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？

答案：

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．

解析：

由于电容器C具有隔直流的特性，故绿灯亮时AB之间必是交流电源，至于此时为什么红灯和黄灯不亮，则是由于线圈L具有阻交流的作用．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，则必须考虑二极管D1和D2的单向导电性．